專利名稱：一種具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高效晶體硅太陽能電池制造領(lǐng)域，特別涉及一種具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的高效低成本太陽能電池的制備方法。
背景技術(shù)：
能源技術(shù)的革新帶動人類社會日益進(jìn)步，從“蒸汽機(jī)”到“電動機(jī)”的一系列的技術(shù)發(fā)明就很好的說明了這一點。但是目前為止我們的能源和動力的基礎(chǔ)大都是基于化石燃料為背景的，雖然使得文明向前發(fā)展和進(jìn)步，但是同樣帶來了大量的環(huán)境問題。并且環(huán)保問題已經(jīng)使我們意識到問題的緊迫性，因此太陽能電池等一系列環(huán)保的資源將是未來發(fā)展的必要趨勢和發(fā)展要求。晶硅電池雖然已經(jīng)有半個多世紀(jì)的發(fā)展歷程，但是還有很多問題有待我們?nèi)ソ鉀Q和探索。目前來說，市面上傳統(tǒng)的晶硅電池還是占據(jù)了主要的市場份額，但是晶硅高效電池的研發(fā)，是注定我們在未來要重點去突破和解決的。但無論什么類型的電池，在解決減少歐姆接觸造成的效率損失方面的優(yōu)化方案是非常值得我們應(yīng)該去深入研究的，并且目前隨著對電池成本的要求，降低晶硅電池的厚度，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率是目前降低晶硅電池的成本最有效的兩個技術(shù)手段。我們知道，目前我們在市面上所見到和我們投入使用的電池大部分是以鋁作為電極的，其作用有兩個:一是作為背面的電極；二是在燒結(jié)過程中有足夠量Al和合金溫度下，背面形成PP+高低結(jié)，鋁絲印在背面可以起到一定的鈍化作用，以此來阻止少數(shù)載流子向背表面的遷移，減少被表面少數(shù)載流子的復(fù)合。不過即使如此，全鋁背場的背面復(fù)合速率仍然很高。由于硅和鋁在同一溫度下受熱的情況下各自的膨脹度是不同的，因此在高溫?zé)Y(jié)的過程中鋁背場會使硅片有不同程度的彎曲和凹陷?；谝陨系纫幌盗械目紤]來說，激光燒蝕打點實現(xiàn)背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的方法是一個很好能減少上述問題帶來的效率損失。并且激光燒蝕打點實現(xiàn)背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的方法只在電池制備的最后幾步進(jìn)行，對目前市場上的制造工藝不會有什么影響，僅是添加了簡單的一步激光燒蝕打點的步驟而已，但是對電池效率的提高卻起著不可忽視的作用。此外這種方法的操作過程簡單，整個激光燒蝕打點的過程效率也很高,不會增加很多的額外的時間；并且激光燒蝕打點得深度和密度可以根據(jù)實際情況來調(diào)控，以得到所需點的要求。在經(jīng)過隨后的相應(yīng)電池制作，即可得到很好的背面點接觸的電池。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的高效低成本太陽能電池的制備方法，以在不改變傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)之上，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，制備高性能、 低成本、具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池。( 二 )技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，該方法包括:對η或P型太陽能電池片進(jìn)行清洗制絨；對制絨后的電池片進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)；對擴(kuò)散制結(jié)后的電池片進(jìn)行前后表面的鈍化；對鈍化后的電池片進(jìn)行退火處理；對電池片的背面進(jìn)行激光燒蝕；對電池片的背面進(jìn)行絲印鋁漿并烘干；對電池片的前表面進(jìn)行絲印銀電極并烘干；以及對烘干后的電池片進(jìn)行燒結(jié)處理。 上述方案中，所述對η或P型太陽能電池片進(jìn)行清洗制絨的步驟中，所述η或P型太陽能電池片為純度大于99.9999%的η或P型太陽能級硅襯底。上述方案中，所述對η或P型太陽能電池片進(jìn)行清洗制絨的步驟，具體包括:清洗使用濃硫酸與雙氧水混合溶液進(jìn)行煮沸，隨后使用氫氟酸水溶液清洗，氮?dú)獯蹈?；制絨利用堿溶液進(jìn)行各向異性腐蝕，制備出絨面上述方案中，所述對制絨后的電池片進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)的步驟中，所述擴(kuò)散制結(jié)采用的擴(kuò)散源為硼源或磷源。上述方案中，所述對擴(kuò)散制結(jié)后的電池片進(jìn)行前后表面的鈍化的步驟中，所述鈍化是在η型表面沉積一定厚度的Al再進(jìn)行氧化形成A10x、SiNx, Al2O3或SiOx/SiNx，或者是在P型表面生長一定厚度A1203、Al203/SiNx或Si02/SiNx，以鈍化和反射紅外光到前表面。上述方案中，所述對鈍化后的電池片進(jìn)行退火處理的步驟中，采用的退火條件是在惰性氣體N2或FGA氛圍中，溫度為200°C _450°C之間。上述方案中，所述對電池片的背面進(jìn)行激光燒蝕的步驟中，是對電池片的背面進(jìn)行激光燒蝕打點，打點采用的激光波長為1064nm、532nm或355nm。上述方案中，所述對電池片的背面進(jìn)行絲印鋁漿并烘干以及對電池片的前表面進(jìn)行絲印銀電極并烘干的步驟中，所述烘干采用的溫度為150°C -400°C之間。上述方案中，所述對烘干后的電池片進(jìn)行燒結(jié)處理的步驟中，所述燒結(jié)采用的工藝條件是在惰性氣體N2或FGA氛圍中，溫度為750°C -1000°C之間。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:1、本發(fā)明提供的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，是采用光燒蝕打點來實現(xiàn)背面電極點接觸結(jié)構(gòu)，采用此方法制作的背面電極可以一定程度上降低由過多的歐姆接觸接觸所引起的損失，進(jìn)而提高了電池的轉(zhuǎn)化效率。2、本發(fā)明提供的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，是采用光燒蝕打點來實現(xiàn)背面電極點接觸結(jié)構(gòu)，采用此方法制作的電極，在一定程度上減少了在退火過程中，鋁和硅襯底膨脹程度不同引起的問題。3、本發(fā)明提供的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，制作過程能與現(xiàn)有電池的制作工藝相結(jié)合，對電池效率的提高有了很大幫助。4、本發(fā)明提供的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，操作過程簡單。5、本發(fā)明提供的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，Al2O3或AlA/SiNx, Si02/SiNx等疊層鈍化具有良好的背表面鈍化效果，少子壽命可以達(dá)到上百微米甚至毫秒量級，對紅外 波段的光(900-1200nm)具有更好的反射作用。6、本發(fā)明提供的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，整個激光燒蝕打點的過程效率很高，不會增加很多的額外的時間，這種打點可以使用工業(yè)化的陣列激光器來完成。7、本發(fā)明提供的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，激光燒蝕打點得深度和密度可以根據(jù)實際情況來調(diào)控，以得到所需點的要求，在經(jīng)過隨后的相應(yīng)電池制作，即可得到很好的背面點接觸的電池。綜上所述，本發(fā)明提供的這種具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，與傳統(tǒng)方法相比，具有上述明顯的有益效果。上述諸多的優(yōu)點及實用價值，在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，從而更加適于實用。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。


圖1為依照本發(fā)明實施例的制備具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的方法流程圖；圖2為依照本發(fā)明實施例的激光燒蝕打點過程的示意圖；圖3為依照本發(fā)明實施例的激光燒蝕打點絲印后背面的一個詳解示意圖；圖4為依照本發(fā)明實施例的激光燒蝕打點的俯視示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，圖1為依照本發(fā)明實施例的制備具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的方法流程圖，該方法包括以下步驟:步驟1:對η或P型太陽能電池片進(jìn)行清洗制絨；步驟2:對制絨后的電池片進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)；步驟3:對擴(kuò)散制結(jié)后的電池片進(jìn)行前后表面的鈍化；步驟4:對鈍化后的電池片進(jìn)行退火處理；步驟5:對電池片的背面進(jìn)行激光燒蝕；步驟6:對電池片的背面進(jìn)行絲印鋁漿并烘干；步驟7:對電池片的前表面進(jìn)行絲印銀電極并烘干；以及步驟8:對烘干后的電池片進(jìn)行燒結(jié)處理。其中，步驟I中所述η或P型太陽能電池片為純度大于99.9999%的η或P型太陽能級硅襯底，所述對η或P型太陽能電池片進(jìn)行清洗制絨的步驟，具體包括:清洗使用濃硫酸與雙氧水混合溶液進(jìn)行煮沸，隨后使用氫氟酸水溶液清洗，氮?dú)獯蹈?；制絨利用堿溶液進(jìn)行各向異性腐蝕，制備出絨面。其中，對η或P型太陽能電池片進(jìn)行清洗制絨使用的堿溶液，制出所需圖形，以此來達(dá)到陷光的目的。步驟2中所述對制絨后的電池片進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)，采用的擴(kuò)散源為硼源或磷源。在本實施例中擴(kuò)散制結(jié)用的是固體磷片，以此來形成PN結(jié)。步驟3中所述對擴(kuò)散制結(jié)后的電池片進(jìn)行前后表面的鈍化，是在η型表面沉積一定厚度的Al再進(jìn)行氧化形成A10x、SiNx, Al2O3或SiOx/SiNx，或者是在p型表面生長一定厚度Al203、Al203/SiNx或Si02/SiNx，以鈍化和反射紅外光到前表面，進(jìn)而減少表面復(fù)合以及增加光能被更好的吸收。如圖2所示。步驟4中所述對鈍化后的電池片進(jìn)行退火處理，采用的退火條件是在惰性氣體(至少包括N2或FGA)氛圍中，溫度為200°C _450°C之間，退火時間根據(jù)自身的生長條件和退火條件自定，作用是使鈍化材料能更好的發(fā)揮作用。如圖2所示。步驟5中所述對電池片的背面進(jìn)行激光燒蝕，是對電池片的背面進(jìn)行激光燒蝕打點，采用的激光波長為1064nm、532nm或355nm，以此來獲得我們所需要的背面接觸點。其中將硅燒蝕的深度、燒蝕點的直徑、點間距根據(jù)電池的要求條件自行設(shè)定。如圖2至圖4所示。通過對電池片的背面進(jìn)行激光燒蝕，在電池片背面的鈍化層上形成通孔，使得后續(xù)制備的背面鋁漿能夠通過這些孔與電池背面的硅相接觸，經(jīng)過燒結(jié)可以形成歐姆接觸，形成背電極。步驟6及7中所述對電池片的背面進(jìn)行絲印鋁漿并烘干以及對電池片的前表面進(jìn)行絲印銀電極并烘干的步驟中，所述烘干采用的溫度為150°C -400°C之間，烘干若干分鐘即可。其中對電池片背面絲印鋁漿并對其烘干是使鋁與硅之間有更好的粘附性，對電池片前表面絲印銀電極并對其烘干是使銀與硅之間有更好的粘附性。所述的絲印為一般的絲印過程工藝，這里就不再贅述。步驟8中所述對烘干后的電池片進(jìn)行燒結(jié)處理，采用的工藝條件是在惰性氣體N2或FGA氛圍中，溫度為750°C -1000°C之間，退火時間根據(jù)自己的設(shè)備和生長條件自定。燒結(jié)處理上述電池片，把電極燒進(jìn)硅片，進(jìn)而形成良好的歐姆接觸。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是， 以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，其特征在于，該方法包括: 對η或P型太陽能電池片進(jìn)行清洗制絨； 對制絨后的電池片進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)； 對擴(kuò)散制結(jié)后的電池片進(jìn)行前后表面的鈍化； 對鈍化后的電池片進(jìn)行退火處理； 對電池片的背面進(jìn)行激光燒蝕； 對電池片的背面進(jìn)行絲印鋁漿并烘干； 對電池片的前表面進(jìn)行絲印銀電極并烘干；以及 對烘干后的電池片進(jìn)行燒結(jié)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述對η或P型太陽能電池片進(jìn)行清洗制絨的步驟中，所述η或P型太陽能電池片為純度大于99.9999%的η或P型太陽能級硅襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述對η或P型太陽能電池片進(jìn)行清洗制絨的步驟，具體包括:清洗使用濃硫酸與雙氧水混合溶液進(jìn)行煮沸，隨后使用氫氟酸水溶液清洗，氮?dú)獯蹈?；制絨利用堿溶液進(jìn)行各向異性腐蝕，制備出絨面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述對制絨后的電池片進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)的步驟中，所述擴(kuò)散制結(jié)采用的擴(kuò)散源為硼源或磷源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述對擴(kuò)散制結(jié)后的電池片進(jìn)行前后表面的鈍化的步驟中，所述鈍化是在η型表面沉積一定厚度的Al再進(jìn)行氧化形成A10x、SiNx, Al2O3或SiOx/SiNx，或者是在p型表面生長一定厚度A1203、Al203/SiNx或Si02/SiNx，以鈍化和反射紅外光到前表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述對鈍化后的電池片進(jìn)行退火處理的步驟中，采用的退火條件是在惰性氣體N2或FGA氛圍中，溫度為200°C _450°C之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述對電池片的背面進(jìn)行激光燒蝕的步驟中，是對電池片的背面進(jìn)行激光燒蝕打點，打點采用的激光波長為1064nm、532nm或355nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述對電池片的背面進(jìn)行絲印鋁漿并烘干以及對電池片的前表面進(jìn)行絲印銀電極并烘干的步驟中，所述烘干采用的溫度為150°C -400°C之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述對烘干后的電池片進(jìn)行燒結(jié)處理的步驟中，所述燒結(jié)采用的工藝條件是在惰性氣體N2或FGA氛圍中，溫度為750°C -1000°C之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有背面電極點接觸結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制備方法，該方法包括對n或p型太陽能電池片進(jìn)行清洗制絨；對制絨后的電池片進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)；對擴(kuò)散制結(jié)后的電池片進(jìn)行前后表面的鈍化；對鈍化后的電池片進(jìn)行退火處理；對電池片的背面進(jìn)行激光燒蝕；對電池片的背面進(jìn)行絲印鋁漿并烘干；對電池片的前表面進(jìn)行絲印銀電極并烘干；以及對烘干后的電池片進(jìn)行燒結(jié)處理。本發(fā)明能與現(xiàn)有電池制備工藝結(jié)合，相比傳統(tǒng)的鋁漿絲印接觸方式來說，本發(fā)明制得的背面點接觸電極，能更好的和硅表面有良好的接觸，降低歐姆接觸。此外，本方法制備工藝簡單，具有較好的工藝穩(wěn)定性。
文檔編號H01L31/18GK103227242SQ20131012356
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者賈銳, 王仕建, 陳晨, 金智, 劉新宇 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所