一種n型背結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種N型背結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，包括如下步驟：(1)清洗、制絨；(2)硅片正面磷擴(kuò)散；(3)刻蝕硅片背面；拋光；(4)在硅片背面印刷硼漿，烘干、退火后形成輕摻雜PN結(jié)；(5)低溫氧化；(6)在硅片的背面沉積氧化鋁鈍化膜；(7)沉積氮化硅鈍化層；(8)激光開口，并在開口處印刷鋁漿或?yàn)R射鋁金屬膜；(9)正面印刷銀漿，正、背面共燒結(jié)。本發(fā)明在硅片背面利用兩種不同的摻雜介質(zhì)形成了B/Al重?fù)诫s、B輕摻雜的選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；兩種不同摻雜介質(zhì)的配合使用，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鋁漿大面積摻雜帶來(lái)的表面復(fù)合嚴(yán)重和電池片彎曲等問題。
【專利說(shuō)明】一種N型背結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種N型背結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)光伏產(chǎn)業(yè)成為了世界上增長(zhǎng)最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。在各類太陽(yáng)能電池中，晶體硅(單晶、多晶)太陽(yáng)能電池占有極其重要的地位，目前占據(jù)了光伏市場(chǎng)75%以上的份額。晶體硅太陽(yáng)能電池利用P~n結(jié)的光生伏特效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，從發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)看，晶體硅太陽(yáng)能電池在未來(lái)很長(zhǎng)的一段時(shí)間仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。
[0003]現(xiàn)有的晶體硅太陽(yáng)能電池的制造流程為:表面清洗及織構(gòu)化、擴(kuò)散、清洗刻蝕去邊、鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)形成歐姆接觸、測(cè)試。這種商業(yè)化晶體硅電池制造技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低，適合工業(yè)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用。其中，擴(kuò)散是核心工藝?’傳統(tǒng)的擴(kuò)散工藝在發(fā)射極區(qū)域會(huì)出現(xiàn)較高的接觸電阻和比較嚴(yán)重的死層問題，而僅僅通過調(diào)整一步擴(kuò)散工藝的制程是無(wú)法同時(shí)解決接觸電阻和死層的問題，所以傳統(tǒng)的擴(kuò)散工藝限制了短路電流、開路電壓、填充因子和效率的提高。[0004]為了同時(shí)兼顧開路電壓、短路電流和填充因子的需要，選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池是非常理想的選擇，即在電極接觸部位進(jìn)行重?fù)诫s，在電極之間位置進(jìn)行輕摻雜。這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)增加短波響應(yīng)和降低表面復(fù)合，同時(shí)減少前電極與發(fā)射區(qū)的接觸電阻，使得短路電流、開路電壓和填充因子都得到較好的改善，最終提高轉(zhuǎn)換效率。
[0005]選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池早在上世紀(jì)90年代就有文獻(xiàn)報(bào)道過，現(xiàn)在制備選擇性發(fā)射極晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)層出不窮，成本和效率也是參差不齊。
[0006]對(duì)于N型太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，制備選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的方法如下:(I)清洗、制絨；(2)高溫氧化，在硅片表面形成氧化阻擋層；(3)刻蝕去除背面氧化層；拋光；(4)在硅片的背面印刷鋁漿，烘干、高溫?zé)Y(jié)后形成Al-P+發(fā)射結(jié)；(5)依次采用濃HCl溶液和KOH溶液腐蝕去掉背發(fā)射極表面的Al漿料和Al-Si共晶層；(6)將硅片背靠背進(jìn)行單面磷擴(kuò)散，硅片正面為擴(kuò)散面；(7)低溫氧化，生成氧化硅鈍化層；(8)在硅片的背面沉積氧化鋁鈍化膜；(9)在硅片的正、背面分別沉積氮化硅鈍化膜；(10)在硅片背面采用激光開口，印刷鋁漿或?yàn)R射鋁金屬膜、烘干；(11)在硅片的正面印刷銀漿，正、背面共燒，形成Al/Al-P+選擇性背結(jié)太陽(yáng)能電池。
[0007]然而，上述方法存在如下問題:(I)步驟(4)中采用鋁漿燒結(jié)形成Al/Al-p+選擇性發(fā)射極，但是鋁雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致發(fā)射區(qū)的復(fù)合嚴(yán)重，而且，鋁漿摻雜后殘留的鋁漿料和Al-Si共晶層需要采用濃HCl溶液和KOH溶液腐蝕去除，然而，在腐蝕清洗的過程中廢液不易處理，導(dǎo)致嚴(yán)重污染；(2)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，由于鋁摻雜帶來(lái)的應(yīng)力問題也會(huì)使電池片發(fā)生彎曲，影響了電池的外觀和光電性能。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明目的是提供一種N型背結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種N型背結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，包括如下步驟:
(1)清洗、制絨；
(2)娃片正面磷擴(kuò)散,形成前表面場(chǎng),擴(kuò)散方塊電阻為50~75Ω/ □；
(3)刻蝕硅片背面，去掉氧化層；然后在TMA溶液中進(jìn)行拋光；清洗去除硅片正面的磷硅玻璃和背面殘留液；
(4)在硅片背面印刷硼漿，烘干、退火后形成輕摻雜PN結(jié)；
所述烘干溫度為20(T30(TC，帶速250~350 cm/min ；
所述退火溫度為90(T940°C，時(shí)間25~40 min，退火后方塊電阻為90~100 Ω / □;清洗
去除硼硅玻璃；
(5)低溫氧化，溫度為50(T600°C，時(shí)間45、0min，在硅片表面生成氧化硅鈍化層；
(6)在硅片的背面沉積氧化鋁鈍化膜，膜厚控制在10-100納米；
(7)在硅片正面和背面分別沉積氮化硅鈍化層；
(8)在上述鈍化層上采用激光開口，并印刷鋁漿或?yàn)R射鋁金屬膜；
(9)在硅片的正面印刷銀漿，正、背面共燒結(jié)，即可得到N型背結(jié)太陽(yáng)能電池。
[0010]上文中，所述步驟(3)中的TMA溶液是現(xiàn)有技術(shù)，是指三甲基鋁溶液，用于拋光。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述步驟(3)中，所述拋光液的溫度為75~85°C，時(shí)間50-300秒。拋光液的溫度優(yōu)選80°C。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述步驟(7)中，氮化硅鈍化層的厚度為50-200納米。
[0013]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新的N型背結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，在硅片背面利用兩種不同的摻雜介質(zhì)形成了 Β/Α1重?fù)诫s、B輕摻雜的選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)；兩種不同摻雜介質(zhì)的配合使用，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鋁漿大面積摻雜帶來(lái)的表面復(fù)合嚴(yán)重和電池片彎曲等問題，避免了鋁漿摻雜后需要采用濃HCl溶液和KOH溶液腐蝕的工藝，防止了污染；
2、本發(fā)明的制備方法實(shí)現(xiàn)了Β/Α1重?fù)诫s、B輕摻雜的選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中B漿難以實(shí)現(xiàn)重?fù)桨l(fā)射極的難題，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義；
3、本發(fā)明在采用兩種不同的摻雜介質(zhì)實(shí)現(xiàn)了背面選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還利用背面重?fù)诫s的鋁漿作為背面的接觸電極，從而大大簡(jiǎn)化了工藝流程，節(jié)約了成本，同時(shí)提高了開路電壓和填充因子，提升了電池的光電轉(zhuǎn)換效率；試驗(yàn)證明:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換效率可以提升0.24%左右，取得了意想不到的效果；
4、本發(fā)明在硅片背面采用氧化鋁、氮化硅疊層鈍化，進(jìn)一步解決了背表面復(fù)合嚴(yán)重的問題，大大提高了電池的開路電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例一
一種N型背結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，包括如下步驟:
(I)采用N型單晶硅為襯底，將硅片進(jìn)行清洗、制絨；Ν型單晶硅襯底的電阻率為3~12Ω.cm，厚度為170-200微米，少子壽命為廣3 ms ；
(2)將上述硅片背靠背進(jìn)行單面擴(kuò)散磷雜質(zhì)，硅片的擴(kuò)散面為正面；方塊電阻控制范圍為50~75 Ω / □；
(3)對(duì)上述硅片的背面進(jìn)行刻蝕，去除擴(kuò)磷形成的氧化層；在25%的TMA溶液中拋光，拋光液溫度為80°C，時(shí)間5(T300s ;清洗去除正面磷硅玻璃和背面殘留液；
(4)在上述硅片的背面印刷硼漿，烘干、退火后形成輕摻雜PN結(jié)，烘干溫度為20(T30(TC、帶速250~350 cm/min ;退火溫度為90(T940°C、時(shí)間25~40 min，方塊電阻控制范圍為90-100 Ω / □，清洗去除硼硅玻璃；
(5)將上述硅片在管式爐中低溫氧化，溫度為50(T600°C，時(shí)間45~90min，生成氧化硅鈍化層；
(6)采用原子層沉積技術(shù)在上述硅片的背面沉積氧化鋁鈍化膜，膜厚控制在10-100納米；
(7)在上述硅片的正、背面分別沉積氮化硅鈍化膜，膜厚控制在50-200納米；
(8)在上述硅片的背面采用激光開口，印刷鋁漿或?yàn)R射鋁金屬膜、烘干；
(9)在硅片的正面印刷銀漿，正、背面共燒，形成選擇性發(fā)射背結(jié)太陽(yáng)能電池。
[0015]對(duì)比例一
一種N型背結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的方法，包括如下步驟:
(1)采用與上述實(shí)施例相同的N型單晶硅為襯底，將硅片進(jìn)行清洗、制絨；
(2)對(duì)上述硅片進(jìn)行高溫氧化，在硅片表面形成氧化阻擋層；
(3)對(duì)上述硅片進(jìn)行刻蝕，去除背面氧化層；在25%的TMA溶液中拋光，拋光液溫度為80°C，時(shí)間 50~300s ；
(4)在上述硅片的背面印刷鋁漿，烘干、高溫鏈?zhǔn)綗Y(jié)后形成Al-P+發(fā)射結(jié)，烘干溫度為20(T30(TC、帶速250~350 cm/min ;燒結(jié)最高溫度為94(T970°C、帶速150~250 min，結(jié)深范圍為6、微米；
(5)采用濃HCl和KOH溶液腐蝕去掉背發(fā)射極表面的Al漿料和Al-Si共晶層以及正面氧化阻擋膜，結(jié)深保持在2~3微米，清洗硅片；
(6)將上述硅片背靠背進(jìn)行單面擴(kuò)散磷雜質(zhì)，硅片正面為擴(kuò)散面，方塊電阻控制范圍為50-75 Ω / □，去除磷硅玻璃；
(7)將上述硅片在管式爐中低溫氧化，溫度為50(T600°C，時(shí)間45~90min，生成氧化硅鈍化層；
(8)采用原子層沉積技術(shù)在上述硅片的背面沉積氧化鋁鈍化膜，膜厚控制在10-100納米；
(9)在上述硅片的正、背面分別沉積氮化硅鈍化膜，膜厚控制在50-200納米；
(10)在上述硅片的背面采用激光開口，印刷鋁漿或?yàn)R射鋁金屬膜、烘干；
(11)在硅片的正面印刷銀漿，正、背面共燒，形成Al/Al-p+選擇性背結(jié)太陽(yáng)能電池。
[0016]測(cè)試所述實(shí)施例一和對(duì)比例一得到的太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和電性能，結(jié)果參見下表:
【權(quán)利要求】
1.一種N型背結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)清洗、制絨； (2)娃片正面磷擴(kuò)散,形成前表面場(chǎng),擴(kuò)散方塊電阻為50~75Ω/ □； (3)刻蝕硅片背面，去掉氧化層；然后在TMA溶液中進(jìn)行拋光；清洗去除硅片正面的磷硅玻璃和背面殘留液； (4)在硅片背面印刷硼漿，烘干、退火后形成輕摻雜PN結(jié)； 所述烘干溫度為20(T30(TC，帶速250~350 cm/min ； 所述退火溫度為90(T940°C，時(shí)間25~40 min，退火后方塊電阻為90~100 Ω / □;清洗去除硼硅玻璃；(5)低溫氧化，溫度為50(T600°C，時(shí)間45、0min，在硅片表面生成氧化硅鈍化層； (6)在硅片的背面沉積氧化鋁鈍化膜，膜厚控制在10-100納米； (7)在硅片正面和背面分別沉積氮化硅鈍化層； (8)在上述鈍化層上采用激光開口，并印刷鋁漿或?yàn)R射鋁金屬膜； (9)在硅片的正面印刷銀漿，正、背面共燒結(jié)，即可得到N型背結(jié)太陽(yáng)能電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中，所述拋光液的溫度為75~85°C，時(shí)間50~300秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(7)中，氮化硅鈍化層的厚度為50~200納米。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK103956410SQ201410195269
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】侯利平, 王栩生, 章靈軍 申請(qǐng)人:蘇州阿特斯陽(yáng)光電力科技有限公司