專利名稱：一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體硅太陽能電池領(lǐng)域，尤其是一種主要利用激光制備超淺結(jié)晶體硅太陽能電池的方法。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種清潔的、沒有任何污染的能源，以及太陽能發(fā)電作為動(dòng)力供應(yīng)主要來源之一的可能性，已日益引起人們關(guān)注。而解決這個(gè)技術(shù)的關(guān)鍵在于太陽能電池生產(chǎn)成本的降低和轉(zhuǎn)化效率的提高。對(duì)于占主流地位的晶體硅太陽能電池，由于其正表面電極占了表面積的20%，減少了太陽能電池的受光面積，從而減少了其轉(zhuǎn)化效率。
專利號(hào)為200910235060. O的一種以激光制備超淺結(jié)于半導(dǎo)體基片表面的方法應(yīng)用于晶體硅太陽能電池的制備上，可以形成光生載流子的產(chǎn)生率和收集率都較高的超淺結(jié)太陽能電池，提高其轉(zhuǎn)化效率。然而，過淺的PN結(jié)在進(jìn)行前電極制做時(shí)，容易發(fā)生電極金屬向結(jié)區(qū)滲透，從而在禁帶中引入雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。本技術(shù)方案致力于解決上述問題，以透明導(dǎo)電極薄膜代替前電極，并主要采用激光及鍍膜完成本工藝方案的制做，從而不但完善了上述結(jié)構(gòu)，同時(shí)也具有高的生產(chǎn)效率及低破片率。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)激光在半導(dǎo)體基片上制備超淺結(jié)的技術(shù)，提供一種新型的超淺結(jié)晶體硅太陽能電池結(jié)構(gòu)并同時(shí)提供一種高效的制做方法。技術(shù)方案本發(fā)明公開了一種超淺結(jié)晶體硅太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括前電極、鈍化層、絨面結(jié)構(gòu)、PN結(jié)、背電極，其中所述前電極設(shè)為透明薄膜導(dǎo)電極，使受光面無遮擋；所述PN結(jié)設(shè)為超淺結(jié)，其摻雜深度設(shè)在30nm以下；所述背電極為鋁電極，其厚度設(shè)在O. 5-2. O μ m 之間。做為其中一個(gè)優(yōu)選方案，所述前透明導(dǎo)電極可以選用ΙΤ0、IF0、ZA0及復(fù)合型透明導(dǎo)電極。本發(fā)明還公開了一種超淺結(jié)晶體硅太陽能電池的制法，包括激光制絨，激光摻雜，鍍鈍化膜及透明導(dǎo)電極，激光制背電極等，其中所述激光制絨包括激光制備絨面和化學(xué)溶液去除激光損傷層兩個(gè)步驟，以制備出尺寸盡量精確符合光學(xué)原理的絨面結(jié)構(gòu)；所述激光摻雜是在摻雜氣體氣氛下以激光照射晶體硅表面以形成超淺結(jié)；所述鍍透明導(dǎo)電極是以真空鍍透明導(dǎo)電極薄膜的方式形成前電極；所述激光制背電極包括真空鍍背電極材料及激光燒結(jié)背電場(chǎng)工藝，以免接觸的方式制備其背電場(chǎng)。其中一個(gè)優(yōu)選方案為激光制絨采用連續(xù)式綠激光器，以實(shí)現(xiàn)快速和精確制絨的目的。其中所述激光制絨的后續(xù)工序?yàn)樵?0-90°C下，采用20%濃度的堿性溶液去除激光工藝損傷層。
做為其中一個(gè)優(yōu)選方案，對(duì)于P型基片晶體硅太陽能電池，在所述激光摻雜工藝中，工藝氣體應(yīng)為5% -10%的PH3與H2混合氣體，以激光照射制絨后的受光面形成摻雜深度在30nm及以下的超淺PN結(jié)。做為其中另一個(gè)優(yōu)選方案，若晶體硅基片選用N型，工藝氣體應(yīng)選擇5% -10%的B2H6與H2混合氣體，以激光照射制絨后的受光面形成摻雜深度在30nm及以下的超淺PN結(jié)。做為其中一個(gè)優(yōu)選方案，所述前透明導(dǎo)電極可以選用濺射鍍膜方式制備。其中所述激光制背電場(chǎng)中，采用真空蒸發(fā)或真空濺射來設(shè)置背電極材料，以達(dá)到快速高效并節(jié)省材料的目的，其背面電極材料設(shè)置范圍可優(yōu)選在O. 5-2. O μ m之間。在所述激光燒結(jié)過程中，采用連續(xù)式激光器對(duì)基片背面進(jìn)行800-1000°C高溫?zé)Y(jié)制背電場(chǎng)。然后在基片背面進(jìn)行激光劃線，將正負(fù)電極分開。
有益成果本發(fā)明提供了一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要為將常規(guī)PN結(jié)改設(shè)成摻雜厚度較小的超淺結(jié)，同時(shí)前電極由常規(guī)絲印的銀鋁電極改設(shè)成透明導(dǎo)電極薄膜，背電極由絲印較厚的鋁漿改設(shè)成較薄的鋁膜，PN結(jié)設(shè)成超淺結(jié)的好處在于有利于提聞電池光生載流子的廣生率和收集率，從而提聞太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。如電極改成透明導(dǎo)電極有利于使受光面完全得到利用，提高受光率，對(duì)于超淺結(jié)結(jié)構(gòu)來說，也避免因?yàn)榍半姌O金屬電極的燒結(jié)向超淺結(jié)引入雜質(zhì)降低電池轉(zhuǎn)化效率。同時(shí)，前電極和后電極結(jié)構(gòu)的改變還使晶體硅太陽能電池的生產(chǎn)完全避免了絲印工藝，避免了破片及引起破片最大因素的一道工藝，提高了成品率，也不必使用價(jià)格昂貴的絲印設(shè)備及銀鋁漿料。本方案中的制法主要工藝以激光及真空鍍膜方式完成。這種制法由于激光制絨可以得到更精確，更符合光學(xué)原理的金字塔圖形，從而產(chǎn)生更高的轉(zhuǎn)換效率，也因此減少激光制絨工序中的人為因素，使制絨工藝的穩(wěn)定性更高，重復(fù)性更好。同時(shí)，前后電極的制作采用真空鍍膜方式，充分發(fā)揮其結(jié)構(gòu)帶來的設(shè)備及材料上的優(yōu)勢(shì)。另外，這種工藝分布使整個(gè)結(jié)構(gòu)及制法比常規(guī)流程大大簡(jiǎn)化，使用的設(shè)備較少也較容易設(shè)計(jì)成自動(dòng)化半自動(dòng)化生產(chǎn)線，對(duì)實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化，尤其是實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)非常有幫助。


附圖I是超淺結(jié)晶體硅太陽能電池結(jié)構(gòu)側(cè)視圖附圖2是超淺結(jié)晶體硅太陽能電池結(jié)構(gòu)俯視圖I、透明薄膜導(dǎo)電極2、鈍化層3、超淺結(jié)4、上表面帶織構(gòu)化的晶體硅基片5、背電極
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開了一種超淺結(jié)晶體硅太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括前電極、鈍化層、絨面結(jié)構(gòu)、PN結(jié)、背電極，其中所述前電極設(shè)為透明薄膜導(dǎo)電極，使受光面無遮擋；所述PN結(jié)設(shè)為超淺結(jié)，其摻雜深度設(shè)在30nm以下；所述背電極為鋁電極，其厚度設(shè)在O. 5_2. Oym之間。如附圖1、2所求，在晶體硅基片4受光面設(shè)織構(gòu)化結(jié)構(gòu)，在織構(gòu)化淺表層設(shè)摻雜超淺結(jié)3，在織構(gòu)化表面設(shè)鈍化層2，在鈍化層2表面設(shè)透明薄膜導(dǎo)電極1，在晶體硅基片4背光面設(shè)背電極5。本發(fā)明還公開了一種超淺結(jié)晶體硅太陽能電池的制法，包括激光制絨，激光摻雜，鍍鈍化膜及透明導(dǎo)電極，激光制背電極等，其中所述激光制絨包括激光制備絨面和化學(xué)溶液去除激光損傷層兩個(gè)步驟，以制備出尺寸盡量精確符合光學(xué)原理的絨面結(jié)構(gòu)；所述激光摻雜是在摻雜氣體氣氛下以激光照射晶體硅表面以形成超淺結(jié)；所述鍍透明導(dǎo)電極是以真空鍍透明導(dǎo)電極薄膜的方式形成前電極；所述激光制背電極包括真空鍍背電極材料及激光燒結(jié)背電場(chǎng)工藝，以免接觸的方式制備其背電場(chǎng)。下面將以具體的實(shí)施例來進(jìn)一步說明本方案實(shí)施例I選擇晶面為100，尺寸為156Χ156Χ180μπι的N型基片I，在基片受光面設(shè)織構(gòu)化結(jié)構(gòu)，然后在織構(gòu)化內(nèi)部設(shè)超淺結(jié)，在織構(gòu)化表層設(shè)鈍化層、在鈍化層上方設(shè)透明薄膜導(dǎo)電極，在基片背表面設(shè)鋁背電場(chǎng)。這個(gè)實(shí)施例主要將常規(guī)PN結(jié)改設(shè)成摻雜厚度較小的超淺結(jié)，同時(shí)前電極由常規(guī) 絲印的銀鋁電極改設(shè)成透明導(dǎo)電極薄膜，背電極由絲印較厚的鋁漿改設(shè)成較薄的鋁膜，PN結(jié)設(shè)成超淺結(jié)的好處在于有利于提高電池光生載流子的產(chǎn)生率和收集率，從而提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。前電極改成透明導(dǎo)電極有利于使受光面完全得到利用，提高受光率，對(duì)于超淺結(jié)結(jié)構(gòu)來說，也避免因?yàn)榍半姌O金屬電極的燒結(jié)向超淺結(jié)引入雜質(zhì)降低電池轉(zhuǎn)化效率。同時(shí)，前電極和后電極結(jié)構(gòu)的改變還使晶體硅太陽能電池的生產(chǎn)完全避免了絲印工藝，避免了破片及引起破片最大因素的一道工藝，提高了成品率，也不必使用價(jià)格昂貴的絲印設(shè)備及銀鋁漿料。實(shí)施例2I)選擇晶面為100，尺寸為156Χ156Χ100μπι的P型基片，經(jīng)過常規(guī)清洗后，送入
激光制絨設(shè)備進(jìn)行織構(gòu)化，制出折射率為2. 2的絨面，然后在濃度為20%，溫度為80°C的NaOH溶液內(nèi)浸泡十分鐘去除激光損傷層。2)將基片置于充滿PH3、H2混合工藝氣體的真空容器中，其中PH3的體積百分含量為10%，用準(zhǔn)分子激光器對(duì)基片受光面進(jìn)行加熱，使基片被加熱的部分瞬間升溫至1200°C左右，激光器頻寬為20納秒，照射15次，形成超淺結(jié)；3)在受光面的絨面上以真空濺射鍍膜方式鍍鈍化層、透明導(dǎo)電極和減反層。4)在晶體硅片以蒸發(fā)法在背光面整體鍍I. 5μπι ;5)用連續(xù)式激光對(duì)基片背光面進(jìn)行溫度為100(TC的燒結(jié)以形成鋁背電場(chǎng)。本實(shí)施例為本技術(shù)方案的一種典型制法，主要采用激光與鍍膜的方式完成各道工藝。其中激光制絨可以實(shí)現(xiàn)快速高效和清晰的絨面結(jié)構(gòu)，增加光線的透過率。激光摻雜將常規(guī)需要幾步完成的摻雜工藝簡(jiǎn)化成一步而且不容易引入雜質(zhì)。鍍前電極和激光制背面電極步驟不需要對(duì)晶體硅片的表面施加壓力，使晶體硅太陽能電池的制備整個(gè)流程實(shí)現(xiàn)無接觸式，避免破片，形成高效率的太陽能電池。同時(shí)，由于這些工藝人工因素較小，較易于形成自動(dòng)化程度高，重復(fù)性和穩(wěn)定性較好的產(chǎn)品。實(shí)施例3I)選擇晶面為100，尺寸為156Χ156Χ100μπι的N型基片，經(jīng)過常規(guī)清洗后，送入
激光制絨設(shè)備進(jìn)行織構(gòu)化，制出折射率為2. 2的絨面，然后在濃度為20%，溫度為80°C的NaOH溶液內(nèi)浸泡十分鐘去除激光損傷層。2)將基片置于充滿B2H6、H2混合工藝氣體的真空容器中，其中B2H6的體積百分含量為10%，用準(zhǔn)分子激光器對(duì)基片受光面進(jìn)行加熱，使基片被加熱的部分瞬間升溫至1200°C，激光器頻寬為20納秒，照射20次，形成P型摻雜超淺結(jié)3)在受光面的絨面上以真空濺射鍍膜方式鍍鈍化層、透明導(dǎo)電極和減反層。4)在晶體硅片以蒸發(fā)法在背光面整體鍍1.5μπι;5)用連續(xù)式激光對(duì)基片背光面進(jìn)行溫度為1000°C的燒結(jié)以形成鋁背電場(chǎng)。本實(shí)施例與上一實(shí)施例相類似，只是采用了不同的基片從而導(dǎo)致?lián)诫s過程的不同。本發(fā)明提供了一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池的思路及方法，具體實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改 進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池制法，主要包括激光制絨，激光摻雜，鍍鈍化膜及透明導(dǎo)電極，激光制背電極等，其特征在于， 所述激光制絨包括激光制備絨面和化學(xué)溶液去除激光損傷層兩個(gè)步驟，以制備出尺寸盡量精確符合光學(xué)原理的絨面結(jié)構(gòu)； 所述激光摻雜是在摻雜氣體氣氛下以激光照射晶體硅表面以形成超淺結(jié)； 所述鍍透明導(dǎo)電極是以真空鍍透明導(dǎo)電極薄膜的方式形成前電極； 所述激光制背電極包括真空鍍背電極材料及激光燒結(jié)背電場(chǎng)工藝，以免接觸的方式制備其背電場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池，其特征在于，其激光制絨采用連續(xù)式綠激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池，其特征在于，去除工藝損傷層采用20%濃度的堿性溶液，在70-90°C下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池，其特征在于，若基片選用P型基片，工藝氣體為5% -10%的PH3與H2混合氣體，以強(qiáng)激光照射晶體硅基片受光面形成超淺結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池，其特征在于，若基片選用N型基片，工藝氣體選擇5% -10%的B2H6與H2混合氣體，以強(qiáng)激光照射晶體硅基片形成超淺結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池，其特征在于，所述激光制背電極中，采用真空蒸發(fā)或者真空濺射來設(shè)置背電極材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求I及權(quán)利要求6所述的一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池，其特征在于，背面電極材料設(shè)置厚度在O. 5-2. O μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求I及權(quán)利要求7所述的一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池，其特征在于采用連續(xù)式激光器對(duì)基片背面進(jìn)行800-1000°C高溫?zé)Y(jié)制背電場(chǎng)。
9.一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括前電極、鈍化層、絨面結(jié)構(gòu)、PN結(jié)、背電極，其特征在于， 所述前電極設(shè)為透明薄膜導(dǎo)電極，使受光面無遮擋； 所述PN結(jié)設(shè)為超淺結(jié)，其摻雜深度設(shè)在30nm以下； 所述背電極為鋁電極，其厚度設(shè)在O. 5-2. O μ m之間；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前透明導(dǎo)電極可以選用ITO、IFO、ZAO及復(fù)合型透明導(dǎo)電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型超淺結(jié)晶體硅太陽能電池，其結(jié)構(gòu)為前電極、鈍化層、絨面結(jié)構(gòu)、PN結(jié)、背電極，其中前電極設(shè)為透明導(dǎo)電極薄膜結(jié)構(gòu)，其PN結(jié)設(shè)為超淺結(jié)，其背電極設(shè)為厚度在0.5-2.0μm之間的鋁背電場(chǎng)。本發(fā)明同時(shí)提供了一種制法，其步驟主要包括激光制絨，激光摻雜，鍍鈍化膜及透明導(dǎo)電極，激光制背電極等。所述激光制絨包括以激光在晶體硅太陽能電池的受光面制備絨面結(jié)構(gòu)和以化學(xué)溶液去除激光損傷層。所述激光摻雜為采用在真空環(huán)境中通入摻雜工藝氣體然后以激光分照射待摻雜晶體硅片表面形成超淺結(jié)。所述鍍透明導(dǎo)電極指以透明導(dǎo)電極代替絲印銀鋁前電極。所述激光制背電極工序包括真空鍍背電極材料及激光燒結(jié)背電場(chǎng)工藝。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102903786SQ20111025196
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者劉瑩 申請(qǐng)人:劉瑩