專利名稱：一種利用局域背場制備太陽能電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用局域背場制備太陽能電池的方法。
背景技術(shù)：
人類對(duì)于提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，降低太陽能電池的成本的努力一直沒有停 止過，在硅晶體電池的效率提高的過程中，各種新結(jié)構(gòu)太陽能電池相繼出現(xiàn)，PERL(鈍化發(fā) 射極和背面局部擴(kuò)散)電池，LSBF(局部背場)電池，HIT電池，刻槽埋柵電池都能將電池 效率提高到比較高的層次。其中增加硅片表面的鈍化，減小表面復(fù)合速率是提高太陽能電 池轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵之一。利用局域背場制備太陽能電池是一種提高電池轉(zhuǎn)化效率的有效方 法，這種太陽能電池的背面沉積了一層或雙層疊層(SiOx，SiNx, SiOx/SiNx)鈍化層，然后 在鈍化膜層的部分區(qū)域上利用激光燒蝕出許多作為導(dǎo)電通道的小孔，在鈍化膜層上印刷或 沉積一層金屬A1。在印刷正電極后燒結(jié)的過程中背局域接觸同時(shí)形成?，F(xiàn)有工藝包括制絨、擴(kuò)散+等離子刻蝕+PSG/BSG清洗、沉積SiNx減反射膜、在背 面沉積一層或多層鈍化層、濺射鋁背場、印刷正面銀電極和燒結(jié)，等離子刻蝕的疊片過程會(huì) 導(dǎo)致漏電問題，采用印刷背面場的方法會(huì)導(dǎo)致漿料對(duì)環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用局域背場制備太陽能電池的方法，該方法首先利 用化學(xué)拋光的方法取代了等離子刻蝕，省去了等離子邊緣刻蝕工藝，避免了刻蝕過程中疊 片所導(dǎo)致的漏電問題。其次，采用背面激光開孔，能提高制作速度，減少工藝步驟，避免腐蝕 漿料帶來的污染。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的利用局域背場制備太陽能電池的方法，選取硅片 制絨，然后進(jìn)行硼或磷擴(kuò)散，清洗掉擴(kuò)散后硅片表面殘留的硼硅玻璃層或磷硅玻璃層后，接 著在硅片正面利用PECVD沉積氮化硅薄膜，再采用熱堿液拋光背面，并在拋光后的背面上 沉積鈍化膜、進(jìn)行激光開孔和濺射鋁層，最后在硅片正面絲網(wǎng)印刷銀電極，進(jìn)行燒結(jié)并測試 分選即可。優(yōu)選的，本發(fā)明提供的利用局域背場制備太陽能電池的方法，包括以下步驟(1)硅片選取、制絨和清洗選取N型或P型單晶硅片，置于堿液中腐蝕形成金字塔型絨面，然后將堿液洗掉；(2)磷或硼的擴(kuò)散摻雜對(duì)N型硅片采用三溴化硼液態(tài)源擴(kuò)散或三氯氧磷液態(tài)源擴(kuò)散，對(duì)P型硅片采用三 氯氧磷液態(tài)源擴(kuò)散，經(jīng)擴(kuò)散后硼或磷源進(jìn)入硅片中； (3)清洗除去硼硅玻璃層或者磷硅玻璃層 將擴(kuò)散后的硅片浸入體積百分含量為5 15%的氫氟酸中清洗掉殘留在硅片表 面的硼硅玻璃層或磷硅玻璃層；
(4)SiNx 膜沉積將清洗過硼硅玻璃層或磷硅玻璃層的硅片，利用PECVD正面沉積氮化硅薄膜；(5)背表面化學(xué)拋光將硅片置于50 90°C的堿液中，對(duì)氮化硅薄膜的另一面即背面進(jìn)行化學(xué)腐蝕拋 光，將背面的絨面腐蝕掉得臺(tái)階式的平面，然后用酸將殘留的堿液洗掉；(6)背面沉積鈍化膜利用PECVD在背面沉積鈍化膜；(7)激光背面開孔調(diào)節(jié)激光參數(shù)和打點(diǎn)距離，在背面燒蝕穿鈍化膜進(jìn)行開孔；(8)濺射鋁背場采用濺射工藝在開孔后的硅片背面濺射金屬鋁膜；(9)印刷正電極，燒結(jié)，分選將濺射好A1背場的硅片進(jìn)行印刷正面銀電極，燒結(jié)并測試分選即可。在上述步驟中步驟(1)中所述的堿液為氫氧化鈉水溶液，其重量百分含量為0. 5 3%。步驟(5)中所述的堿液為無機(jī)堿液，所述無機(jī)堿液為氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶 液，其重量百分含量為5 50%。步驟(5)中所述的堿液為有機(jī)堿液，所述有機(jī)堿液為四甲基氫氧化銨或乙二胺的 水溶液，其重量百分含量為5 50%。步驟(6)中所述的鈍化膜為SiNx單層膜，其膜厚為50 200nm。步驟(6)中所述的鈍化膜還可以是SiOx單層膜，其厚度為50 250nm。步驟(6)中所述的鈍化膜還可以是SiOx/SiNx雙層膜，SiOx的膜厚為50 250nm， SiNx的膜厚為50 200nm。步驟(7)中激光開孔的參數(shù)為采用鎖?；騋開關(guān)類型，功率為1 50W，激光波 長為500 550nm，脈沖寬度2 200ns，頻率為10 100MHz ；或采用鎖?；騋開關(guān)類型， 功率為1 50W，激光波長為325 375nm，脈沖寬度為0. 1 20ps，頻率為10 100MHz。步驟(8)中背面濺射金屬鋁膜的厚度為0. 5 10 y m。本發(fā)明的有益效果是(1)利用化學(xué)拋光的方法取代了等離子刻蝕，省去了等離子邊緣刻蝕工藝，避免了 刻蝕過程中疊片所導(dǎo)致的漏電問題；(2)背面鈍化膜采用了 PECVD制備SiNx單層鈍化膜或SiOx單層鈍化膜或SiOx/ SiNx疊層鈍化膜，PECVD生長鈍化層溫度較低，比熱氧生長Si02工藝更簡單，也沒有高溫過 程，更適合大規(guī)模生產(chǎn)。(3)采用背面激光開孔，大大提高了制作速度，減少了工藝步驟，避免腐蝕漿料帶 來的污染，且A1層通過小孔可以很好的與硅燒結(jié)接觸，這樣使得金屬與背表面硅接觸面積 更小，減少了背表面的載流子復(fù)合速率。


圖1是利用局域背場制備太陽能電池的常規(guī)工藝流程圖2是本申請(qǐng)利用局域背場制備太陽能電池的工藝流程圖；在上述圖1和圖2中，l、n+Si ；2、SiNx ；3、鈍化層；4、A1合晶層；5、Ag電極。
具體實(shí)施例方式以下列舉具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。需要指出的是，以下實(shí)施例只用于對(duì)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1本實(shí)施例提供的利用局域背場制備太陽能電池的方法為首先選取N型或P型硅 片制絨，然后對(duì)N型硅片進(jìn)行硼擴(kuò)散或磷擴(kuò)散，對(duì)P型硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散，清洗掉擴(kuò)散后硅片 表面殘留的硼硅玻璃或磷硅玻璃層后，接著在硅片正面利用PECVD沉積氮化硅薄膜，再采 用熱堿液拋光背面，并在拋光后的背面上沉積鈍化膜、進(jìn)行激光開孔和濺射鋁層，最后在硅 片正面絲網(wǎng)印刷銀電極，進(jìn)行燒結(jié)并測試分選即可。背面拋光采用的堿液為無機(jī)堿液，該無機(jī)堿液為氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液，其 重量百分含量為5 50%，溫度為50 90°C ；背面拋光采用的堿液還可以為有機(jī)堿液，該 有機(jī)堿液為四甲基氫氧化銨或乙二胺的水溶液，其重量百分含量為5 50%，溫度為50 90 °C。激光開孔的參數(shù)為采用鎖?；騋開關(guān)類型，功率為1 50W，激光波長為500 550nm，脈沖寬度2 200ns，頻率為10 100MHz ；或采用鎖模或Q開關(guān)類型，功率為1 50W，激光波長為325 375nm，脈沖寬度為0. 1 20ps，頻率為10 100MHz。實(shí)施例2本實(shí)施例提供的利用局域背場制備太陽能電池的方法，包括以下步驟(1)硅片選取、制絨和清洗選取N型單晶硅片，采用重量百分含量為0. 5 3 %的氫氧化鈉水溶液制絨獲得金 字塔型絨面，然后將堿液洗掉；(2)磷或硼的擴(kuò)散摻雜對(duì)N型硅片采用三溴化硼液態(tài)源擴(kuò)散，擴(kuò)散后硼源擴(kuò)散進(jìn)入硅片中；(3)去除硼硅玻璃將擴(kuò)散后的硅片浸入體積百分含量為5 15%的氫氟酸中清洗掉殘留在硅片表 面的硼硅玻璃；(4) SiNx 膜沉積將清洗過硼硅玻璃的硅片，利用PECVD正面沉積氮化硅薄膜；(5)背表面化學(xué)拋光將硅片置于重量百分含量為5 50%的氫氧化鈉水溶液中，在溫度為50 90°C 的條件下對(duì)氮化硅薄膜的另一面即背面進(jìn)行化學(xué)腐蝕拋光，將背面的絨面腐蝕掉，得到臺(tái) 階式的平面，然后用酸將殘留的堿液洗掉；(6)背面沉積鈍化膜利用PECVD在背面沉積鈍化膜，該鈍化膜為SiNx單層膜，膜厚為50 200nm。(7)激光背面開孔
調(diào)節(jié)激光參數(shù)和打點(diǎn)距離，在背面燒蝕穿鈍化膜進(jìn)行開孔，激光開孔的參數(shù)為采 用鎖?；騋開關(guān)類型，功率為1 50W，激光波長為500 550nm，脈沖寬度2 200ns，頻率 為 10 lOOMHzo(8)濺射鋁背場采用濺射工藝在開孔后的硅片背面濺射金屬鋁膜，背面濺射金屬鋁膜的厚度為 0. 5 10 li m。(9)印刷正電極，燒結(jié)，分選即可。實(shí)施例3本實(shí)施例提供的利用局域背場制備太陽能電池的方法，包括以下步驟(1)硅片選取、制絨和清洗選取P型單晶硅片，采用重量百分含量為0. 5 3 %的氫氧化鈉水溶液制絨獲得金 字塔型絨面，然后將堿液洗掉；(2)磷或硼的擴(kuò)散摻雜對(duì)P型硅片采用三氯氧磷液態(tài)源擴(kuò)散，擴(kuò)散后磷源擴(kuò)散進(jìn)入硅片中；(3)去除磷硅玻璃將擴(kuò)散后的硅片浸入體積百分含量為5 15%的氫氟酸中清洗掉殘留在硅片表 面的磷硅玻璃；(4) SiNx 膜沉積將清洗過磷硅玻璃的硅片，利用PECVD正面沉積氮化硅薄膜；(5)背表面化學(xué)拋光將硅片置于重量百分含量為5 50%的四甲基氫氧化銨的水溶液中，在50 90°C的條件下對(duì)氮化硅薄膜的另一面即背面進(jìn)行化學(xué)腐蝕拋光，將背面的絨面腐蝕掉，得 到臺(tái)階式的平面，然后用酸將殘留的堿液洗掉；(6)背面沉積鈍化膜利用PECVD在背面沉積鈍化膜，該鈍化膜為SiOx/SiNx雙層膜，SiOx的膜厚為 50 250nm，SiNx 的膜厚為 50 200nm ；(7)激光背面開孔調(diào)節(jié)激光參數(shù)和打點(diǎn)距離，在背面燒蝕穿鈍化膜進(jìn)行開孔，激光開孔的參數(shù)為采 用鎖?；騋開關(guān)類型，功率為1 50W，激光波長為325 375nm，脈沖寬度0. 1 20ps，頻 率為10 lOOMHzo(8)濺射鋁背場采用濺射工藝在開孔后的硅片背面濺射金屬鋁膜，背面濺射金屬鋁膜的厚度為 0. 5 10 li m。(9)印刷正電極，燒結(jié)，分選即可。實(shí)施例4(1)硅片制絨、清洗選擇電阻率為0.5 10 Q .cm的P型或N型單晶硅片，放入重量百分含量為0.5 3%的氫氧化鈉水溶液中，在50 100°C的溫度下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)10 60min后金字塔絨面 即被腐蝕成型，然后將堿液清洗掉，傳入擴(kuò)散工藝段；
(2)磷或硼的擴(kuò)散摻雜對(duì)于P型硅采用三氯氧磷液態(tài)源擴(kuò)散，對(duì)于N型硅片采用三溴化硼液態(tài)源擴(kuò)散。將 擴(kuò)散爐的恒溫區(qū)控制在700 iooo°c的范圍內(nèi)，制絨后的硅片插入石英舟放入擴(kuò)散爐中， 經(jīng)過40 180min后，磷或硼源已經(jīng)擴(kuò)散進(jìn)入硅片中并達(dá)到0. 2 0. 6 y m ；(3)去除硼硅玻璃或者磷硅玻璃將擴(kuò)散后的硅片浸入體積百分含量為5 15%氫氟酸中清洗，洗掉殘留在硅片表 面的硼硅玻璃或者磷硅玻璃。(4)SiNx 膜沉積利用PECVD設(shè)備，將洗過硼硅玻璃或者磷硅玻璃的硅片的正表面沉積氮化硅薄 膜；(5)背表面化學(xué)拋光將乙二胺配制成重量百分含量為5 50%的溶液，在50 90°C條件下，將硅片置 于其溶液中進(jìn)行腐蝕拋光，然后用酸將殘留的堿液洗掉；(6)在背面沉積鈍化膜利用PECVD設(shè)備，在背面沉積一層SiOx薄膜，該薄膜的厚度為50 250nm。(7)激光燒蝕穿鈍化膜進(jìn)行背面開孔調(diào)節(jié)激光參數(shù)和打點(diǎn)距離在背面燒蝕穿鈍化膜進(jìn)行開孔，激光開孔的參數(shù)為采 用鎖?；騋開關(guān)類型，功率為1 50W，激光波長為500 550nm，脈沖寬度2 200ns，頻率 為10 100MHz ；或采用鎖?；騋開關(guān)類型，功率為1 50W，激光波長為325 375nm，脈 沖寬度為0. 1 20ps，頻率為10 100MHz。(8)濺射A1背場用磁控濺射爐采用濺射工藝將背面濺射厚度為0. 5 10 ym的金屬鋁膜，然后在 200 500 °C下退火；(9)印刷正電極，燒結(jié)，分選將濺射好A1背場的硅片再進(jìn)行印刷正面電極，燒結(jié)并測試分選即可。
權(quán)利要求
一種利用局域背場制備太陽能電池的方法，其特征在于，選取硅片制絨，然后進(jìn)行硼或磷擴(kuò)散，清洗掉擴(kuò)散后硅片表面殘留的硼硅玻璃層或磷硅玻璃層后，接著在硅片正面利用PECVD沉積氮化硅薄膜，再采用熱堿液拋光背面，并在拋光后的背面上沉積鈍化膜、進(jìn)行激光開孔和濺射鋁層，最后在硅片正面絲網(wǎng)印刷銀電極，進(jìn)行燒結(jié)并測試分選即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用局域背場制備太陽能電池的方法，其特征在于，包括以 下步驟(1)硅片選取、制絨和清洗選取N型或P型單晶硅片，置于堿液中腐蝕形成金字塔型絨面，然后將堿液洗掉；(2)磷或硼的擴(kuò)散摻雜對(duì)N型硅片采用三溴化硼液態(tài)源擴(kuò)散或三氯氧磷液態(tài)源擴(kuò)散，對(duì)P型硅片采用三氯氧 磷液態(tài)源擴(kuò)散，經(jīng)擴(kuò)散后硼或磷源進(jìn)入硅片中；(3)清洗除去硼硅玻璃層或者磷硅玻璃層將擴(kuò)散后的硅片浸入體積百分含量為5 15%的氫氟酸中清洗掉殘留在硅片表面的 硼硅玻璃層或磷硅玻璃層；(4)SiNx膜沉積將清洗過硼硅玻璃層或磷硅玻璃層的硅片，利用PECVD正面沉積氮化硅薄膜；(5)背表面化學(xué)拋光將硅片置于50 90°C的堿液中，對(duì)氮化硅薄膜的另一面即背面進(jìn)行化學(xué)腐蝕拋光，將 背面的絨面腐蝕掉得臺(tái)階式的平面，然后用酸將殘留的堿液洗掉；(6)背面沉積鈍化膜利用PECVD在背面沉積鈍化膜；(7)激光背面開孔調(diào)節(jié)激光參數(shù)和打點(diǎn)距離，在背面燒蝕穿鈍化膜進(jìn)行開孔；(8)濺射鋁背場采用濺射工藝在開孔后的硅片背面濺射金屬鋁膜；(9)印刷正電極，燒結(jié)，分選將濺射好Al背場的硅片進(jìn)行印刷正面銀電極，燒結(jié)并測試分選即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用局域背場制備太陽能電池的方法，其特征在于，步驟(1) 中所述的堿液為氫氧化鈉水溶液，其重量百分含量為0. 5 3%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用局域背場制備太陽能電池的方法，其特征在于，步驟(5) 中所述的堿液為無機(jī)堿液，所述無機(jī)堿液為氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液，其重量百分含量 為5 50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用局域背場制備太陽能電池的方法，其特征在于，步驟(5) 中所述的堿液為有機(jī)堿液，所述有機(jī)堿液為四甲基氫氧化銨或乙二胺的水溶液，其重量百 分含量為5 50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用局域背場制備太陽能電池的方法，其特征在于，步驟(6) 中所述的鈍化膜為SiNx單層膜，其膜厚為50 200nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用局域背場制備太陽能電池的方法，其特征在于，步驟(6) 中所述的鈍化膜為SiOx單層膜，，其膜厚為50 250nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用局域背場制備太陽能電池的方法，其特征在于，步驟(6) 中所述的鈍化膜為SiOx/SiNx雙層膜，SiOx的膜厚為50 250nm，SiNx的膜厚為50 200nmo
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用局域背場制備太陽能電池的方法，其特征在于，步驟(7) 中激光開孔的參數(shù)為采用鎖?；騋開關(guān)類型，功率為1 50W，激光波長為500 550nm， 脈沖寬度2 200ns，頻率為10 IOOMHz ；或采用鎖模或Q開關(guān)類型，功率為1 50W，激 光波長為325 375nm，脈沖寬度為0. 1 20ps，頻率為10 IOOMHz。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用局域背場制備太陽能電池的方法，其特征在于，步驟 (8)中背面濺射金屬鋁膜的厚度為0. 5 10 μ m。
全文摘要
一種利用局域背場制備太陽能電池的方法，選取硅片制絨，然后進(jìn)行硼或磷擴(kuò)散，清洗掉擴(kuò)散后硅片表面殘留的硼硅玻璃層或磷硅玻璃層后，接著在硅片正面利用PECVD沉積氮化硅薄膜，再采用熱堿液拋光背面，并在拋光后的背面上沉積鈍化膜、進(jìn)行激光開孔和濺射鋁層，最后在硅片正面絲網(wǎng)印刷銀電極，進(jìn)行燒結(jié)并測試分選即可，該方法避免了刻蝕過程中疊片所導(dǎo)致的漏電問題；背面鈍化膜采用PECVD工藝更適合大規(guī)模生產(chǎn)；采用背面激光開孔，提高了制作速度，減少了工藝步驟，避免腐蝕漿料帶來的污染，且Al層通過小孔可以很好的與硅燒結(jié)接觸，這樣使得金屬與背表面硅接觸面積更小，減少了背表面的載流子復(fù)合速率。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101853899SQ20101014130
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者何勝, 單偉, 尹海鵬, 朱生賓, 金井升 申請(qǐng)人:晶澳(揚(yáng)州)太陽能光伏工程有限公司