專利名稱：一種晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽電池領(lǐng)域，具體涉及一種晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的 制備方法。
背景技術(shù)：
隨著世界晶體硅太陽電池產(chǎn)量的井噴式發(fā)展，導(dǎo)致了多晶硅原料的供應(yīng)緊張 及材料成本居高不下的局面。為此，世界太陽電池廠家不斷尋找薄硅太陽電池技 術(shù)和方法。硅片厚度不斷減薄可以節(jié)約硅材料，提高硅材料的利用率，從而有助 于緩解目前硅材料緊張的局面。目前硅太陽電池所用硅片已經(jīng)從最初的350nm降 到2004年主流厚度的28(Vm，發(fā)展到現(xiàn)在的180 200nm為主，硅片的利用率提升 了32%。以5寸片(125xl25mm)為例，如果切割厚度為280pm，則可以生產(chǎn)大約45 片，如果切割厚度降到16(Him，則每公斤原料可以生產(chǎn)硅片大約72片，有效節(jié)約 44%左右的原料。因此通過硅片的減薄，可以不斷降低晶體硅太陽電池制造成本。隨著硅片的減薄，長波長的光子容易透過硅片，所以太陽電池的背面必須有 良好的背反射性能；此外，硅片減薄之后，少數(shù)載流子由于此時(shí)的擴(kuò)散長度大于 硅片的厚度，因此，少數(shù)載流子可以容易地?cái)U(kuò)散到背表面發(fā)生背面復(fù)合，從而導(dǎo) 致太陽電池的轉(zhuǎn)換效率的下降。因此，為了解決上述問題，在硅片減薄后必須采 用鈍化層對電池背面進(jìn)行鈍化。在高效電池的研究過程中，常采用熱氧化鈍化 (Si02)和非晶氮化硅(SiNx)薄膜法。由于這兩者都是非導(dǎo)電的介質(zhì)層，背電極就 不能采用傳統(tǒng)的制備技術(shù)。常用的實(shí)現(xiàn)背電極結(jié)構(gòu)的方法一是光刻技術(shù)；如新南威爾士大學(xué)的PERL、 PERC電池，就是采用光刻的技術(shù)，即采用一定的掩膜板利用光刻技術(shù)在Si02鈍 化層上實(shí)現(xiàn)背電極的局部背接觸結(jié)構(gòu)。二是采用激光貫孔的方法實(shí)現(xiàn)電池下電極 的導(dǎo)通，即采用激光打孔的辦法在鈍化層上實(shí)現(xiàn)電池局部背接觸結(jié)構(gòu)電極。如德 國Frmmhofer太陽能系統(tǒng)研究所的LFC電池，斯圖加特大學(xué)疊層鈍化層上的LFC 電池等。但是，由于這些高效電池中采用了蒸鍍、光刻、激光燒融等工藝，工序 復(fù)雜，成本高，不適宜大面積規(guī)?；a(chǎn)，所以比較難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法，該 方法工序簡單、成本低、可以大規(guī)?；a(chǎn)，有利于產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法 為在沉積有SiNx薄膜鈍化層的晶體硅片上，對SiNx薄膜鈍化層先進(jìn)行含玻璃料的鋁漿絲網(wǎng)印刷，再進(jìn)行全鋁漿絲網(wǎng)印刷，高溫?zé)Y(jié)后即制備得背接觸電極結(jié) 構(gòu)。進(jìn)一步的，本發(fā)明提供的晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟(1) 以晶體硅片為襯底，在硅片上沉積SiNx薄膜形成鈍化層；(2) 在SiNx薄膜鈍化層上采用含有玻璃料的鋁漿進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，制備得局 部背接觸結(jié)構(gòu)；(3) 在局部背接觸結(jié)構(gòu)上采用全鋁漿進(jìn)行絲網(wǎng)印刷一層鋁，高溫?zé)Y(jié)后即 制備得背接觸電極結(jié)構(gòu)；(4) 利用背接觸電極結(jié)構(gòu)，采用常規(guī)電池工藝制備得太陽電池。其中，步驟(1)中所述的晶體硅片為單晶硅或多晶硅，所述的晶體硅片使 用前需經(jīng)過清洗。步驟(2)和(3)中使用的絲網(wǎng)印刷網(wǎng)板的孔徑0.1 0.8mm，密度為250~280百。步驟(4)中采用的常規(guī)電池工藝包括以下步驟清洗、制絨、擴(kuò)散、去結(jié)、減反射膜制備、燒結(jié)以及測試。在步驟(2)中采用含有玻璃料的鋁漿進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，使得鋁槳可以充分燒 穿SiNx鈍化層，從而與硅片形成良好的歐姆接觸，在高溫?zé)Y(jié)下，該鋁漿與硅 片還可以形成局域的背場。步驟(3)中采用不含玻璃料的鋁漿，該鋁漿對SiNx薄膜的破壞性很小，一 方面不會(huì)燒穿SiNx層，保持SiNx薄膜良好的鈍化性能，另一方面，該鋁層可以 起到背反射器的作用，提高太陽電池的內(nèi)背反射率，提高太陽電池的長波響應(yīng)。本發(fā)明的有益效果是 (1)由于SiNx薄膜是一種非導(dǎo)電的介質(zhì)層，必須有適合的背電極引出技術(shù)方案，本發(fā)明提出的通過絲網(wǎng)印刷背接觸電極技術(shù)，制備的晶體硅太陽電池具有 低成本優(yōu)勢；(2) 與傳統(tǒng)的晶體硅太陽電池相比，本發(fā)明采用了SiNx薄膜作為背場取代 了常規(guī)的鋁背場，這樣可以解決因硅片減薄造成的傳統(tǒng)的鋁背場引起的"翹曲" 問題；(3) 采用了AI/SiNx復(fù)合薄膜層作為背鈍化和內(nèi)背反射層技術(shù)，將復(fù)合薄 膜層的良好鈍化性能和內(nèi)背反射性能結(jié)合在一起，可以解決因硅片減薄造成的電 池性能下降問題，而目前傳統(tǒng)的晶體硅太陽電池基本上是采用鋁背場，隨著硅片 的減薄，鋁背場已無法滿足要求；(4) 采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備背反射層及背接觸電極結(jié)構(gòu)，絲網(wǎng)印刷成本低、 無污染、可以大規(guī)模化生產(chǎn)，適合制備硅片不斷減薄情況下的高轉(zhuǎn)化效率的晶體 硅太陽電池。
具體實(shí)施方式
以下列舉具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。需要指出的是，實(shí)施例只用于對本 發(fā)明作進(jìn)一步說明，不代表本發(fā)明的保護(hù)范圍，其他人根據(jù)本發(fā)明的提示做出的 非本質(zhì)的修改和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。 實(shí)施例l本發(fā)明提供的晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法為在沉積有SiNx薄膜鈍化層的晶體硅片上，對SiNx薄膜鈍化層先進(jìn)行含玻璃料的鋁漿絲網(wǎng)印刷， 再進(jìn)行全鋁漿絲網(wǎng)印刷，高溫?zé)Y(jié)后即制備得背接觸電極結(jié)構(gòu)。其中，選用晶體硅片為襯底，首先在硅片上沉積SiNx薄膜，晶體硅片可為單 晶硅或多晶硅，本實(shí)施例中選用5英寸的單晶硅片。根據(jù)需要，設(shè)計(jì)具有一定孔徑及不同密度的絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版，本實(shí)施例中絲網(wǎng) 印刷網(wǎng)版的孔徑為0.1~0.5mm，密度為250~260目。采用設(shè)計(jì)的網(wǎng)版，在制備得SiNx薄膜的上面以含有玻璃料的鋁漿進(jìn)行印刷， 制備局部背接觸結(jié)構(gòu)；采用含有玻璃料的鋁漿進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，使得鋁漿可以充分燒穿SiNx鈍化層， 從而與硅片形成良好的歐姆接觸，在高溫?zé)Y(jié)下，該鋁漿與硅片還可以形成局域 的背場。然后采用不含玻璃料的鋁漿絲網(wǎng)印刷上一層鋁，該不含玻璃料的鋁漿對 SiNx薄膜的破壞性很小， 一方面不會(huì)燒穿SiNx層，保持SiNx薄膜良好的鈍化 性能，另一方面，該鋁層可以起到背反射器的作用，提高太陽電池的內(nèi)背反射率， 提高太陽電池的長波響應(yīng)。在上述工作的基礎(chǔ)上，通過清洗、制絨、擴(kuò)散、去結(jié)、減反射膜制備、燒結(jié) 以及測試等電池制備工藝，制備得電池結(jié)構(gòu)為前電極/ SiNx : H/n+/p/ SiNx : H/A1/ 背電極。 實(shí)施例2本發(fā)明提供的晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟(1) 以晶體硅片為襯底，在硅片上沉積SiNx薄膜形成鈍化層；(2) 在SiNx薄膜鈍化層上采用含有玻璃料的鋁漿進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，制備得局 部背接觸結(jié)構(gòu)；(3) 在局部背接觸結(jié)構(gòu)上采用絲網(wǎng)印刷再印刷一層鋁，高溫?zé)Y(jié)后即制備 得背接觸電極結(jié)構(gòu)；(4) 利用背接觸電極結(jié)構(gòu)，采用常規(guī)電池工藝制備得太陽電池。 本實(shí)施例中多晶硅片先經(jīng)過清洗，再經(jīng)過SiNx薄膜沉積，先在SiNx薄膜上絲網(wǎng)印刷含玻璃料的鋁層制備局部背接觸電極結(jié)構(gòu)，又通過絲網(wǎng)印刷上一層全鋁 層，再經(jīng)過清洗、制絨、擴(kuò)散、去結(jié)、減反射膜制備、燒結(jié)以及測試等電池工藝， 制備得太陽電池，之后對所制備得太陽電池經(jīng)過性能測試如光暗特性、光譜響 應(yīng)、LBIC、 IQE以及EQE等即可投入使用。本實(shí)施例中晶體硅片采用5英寸的多晶硅片，在表面沉積了SiNx薄膜，然 后設(shè)計(jì)了孔直徑為0.5~0.8mm，孔密度為260-280目的絲網(wǎng)印刷模板，先進(jìn)行了 SiNx薄膜上印刷含玻璃料的鋁漿料，又通過絲網(wǎng)印刷一層全鋁漿，最后燒結(jié)并 進(jìn)行常規(guī)電池工藝制備得晶體硅太陽電池。 實(shí)施例3本發(fā)明提供的晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法為在沉積有SiNx薄膜鈍化層的晶體硅片上，對SiNx薄膜鈍化層先進(jìn)行含玻璃料的鋁漿絲網(wǎng)印刷， 再進(jìn)行全鋁漿絲網(wǎng)印刷，高溫?zé)Y(jié)后即制備得背接觸電極結(jié)構(gòu)。 具體過程為-(1) 以晶體硅片為襯底，在硅片上沉積SiNx薄膜形成鈍化層；(2) 在SiNx薄膜鈍化層上采用含有玻璃料的鋁槳進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，制備得局 部背接觸結(jié)構(gòu)；(3) 在局部背接觸結(jié)構(gòu)上采用絲網(wǎng)印刷再印刷一層鋁，高溫?zé)Y(jié)后即制備 得背接觸電極結(jié)構(gòu)；(4) 利用背接觸電極結(jié)構(gòu)，采用常規(guī)電池工藝制備得太陽電池。其中，選用晶體硅片為襯底，首先在硅片上沉積SiNx薄膜，晶體硅片可為單 晶硅或多晶硅，該晶體硅片在使用前需要經(jīng)過清洗。根據(jù)需要，設(shè)計(jì)具有一定孔徑及不同密度的絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版，本實(shí)施例中絲網(wǎng) 印刷網(wǎng)版的孔徑為0.1~0.8mm，密度為250~280目。在上述工作的基礎(chǔ)上，通過清洗、制絨、擴(kuò)散、去結(jié)、減反射膜制備、燒結(jié) 以及測試等電池制備工藝，制備得晶體硅太陽電池。
權(quán)利要求
1、一種晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在沉積有SiNx薄膜鈍化層的晶體硅片上，對SiNx薄膜鈍化層先進(jìn)行含玻璃料的鋁漿絲網(wǎng)印刷，再進(jìn)行全鋁漿絲網(wǎng)印刷，高溫?zé)Y(jié)后即制備得背接觸電極結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法，其 特征在于，包括以下步驟-(1) 以晶體硅片為襯底，在硅片上沉積SiNx薄膜形成鈍化層；(2) 在SiNx薄膜鈍化層上采用含有玻璃料的鋁漿進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，制備得局 部背接觸結(jié)構(gòu)；(3) 在局部背接觸結(jié)構(gòu)上采用全鋁漿進(jìn)行絲網(wǎng)印刷一層鋁，高溫?zé)Y(jié)后即 制備得背接觸電極結(jié)構(gòu)；(4) 利用背接觸電極結(jié)構(gòu)，采用常規(guī)電池工藝制備得太陽電池。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法，其 特征在于，步驟(1)中所述的晶體硅片為單晶硅或多晶硅。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法， 其特征在于，所述的晶體硅片使用前需經(jīng)過清洗。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法，其 特征在于，步驟(2)和(3)中使用的絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版的孔徑為0.1 0.8mm，密度 為250~280目。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法，其 特征在于，步驟(4)中采用的常規(guī)電池工藝包括以下步驟清洗、制絨、擴(kuò)散、 去結(jié)、減反射膜制備、燒結(jié)以及測試。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽電池背接觸電極結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法是在沉積有SiNx薄膜鈍化層的晶體硅片上，對SiNx薄膜鈍化層先進(jìn)行含玻璃料的鋁漿絲網(wǎng)印刷，再進(jìn)行全鋁漿絲網(wǎng)印刷，高溫?zé)Y(jié)后即制備得背接觸電極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明方法工序簡單、成本低、可以大規(guī)模化生產(chǎn)，適合制備硅片不斷減薄情況下的高轉(zhuǎn)化效率的晶體硅太陽電池。
文檔編號H01L31/18GK101533875SQ20091003891
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者梁宗存, 輝 沈, 陳達(dá)明 申請人:中山大學(xué)