本發(fā)明屬于太陽能電池制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能電池的制備方法。

背景技術(shù)：

光伏組件是光伏系統(tǒng)的重要組成部分，太陽能電池是光伏組件的核心。太陽能電池的結(jié)構(gòu)特點以及穩(wěn)定性、可靠性、差異化直接影響光伏組件的工作狀態(tài)和不同場合的設(shè)計應(yīng)用，決定著組件的封裝工藝和技術(shù)性能。

傳統(tǒng)的國內(nèi)外生產(chǎn)的光伏組件特點是：（1）光伏組件產(chǎn)品均由電池串、匯流帶、封裝材料、接線盒幾部分組成；（2）匯流帶將電池串連接起來，再與接線盒連接；（3）封裝材料包括玻璃、背板、EVA、鋁型材邊框、硅膠或膠帶，將電池串、匯流帶密封起來；（4）接線盒內(nèi)裝有旁路二極管。

在安裝施工的過程中，通過組件上的連接線把組件連接起來，達(dá)到組件方陣，形成太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電部分。

目前接線盒內(nèi)裝有旁路二極管的原因如下：

在組件運(yùn)行過程中，如果組件中的某一太陽能電池片被遮擋或出現(xiàn)故障，太陽電池片就不再發(fā)揮太陽電池的作用，發(fā)生太陽能電池?zé)岚咝?yīng)。為解決這一問題，在接線盒內(nèi)裝有旁路二極管，使旁路二極管與電池串并聯(lián)起來。當(dāng)太陽能電池片被遮擋或出現(xiàn)故障發(fā)生故障時，通過旁路二極管短路相應(yīng)的電池串，避免其他太陽能電池不能輸出，影響發(fā)電效果。

不足的問題是，一片太陽能電池出現(xiàn)問題或被遮擋，造成整串太陽能電池被旁路，組件輸出功率損失較大。同時，接線盒中二極管實際運(yùn)行過程工作中，由于選擇的二極管功率的限制，會放出大量熱量，燒毀接線盒后，使組件短路或斷路，不能輸出功率。

目前傳統(tǒng)的國內(nèi)外生產(chǎn)的晶體硅太陽電池結(jié)構(gòu)是：只有一個PN結(jié)，無其他保護(hù)措施。另外，由于晶體硅太陽電池的簡單結(jié)構(gòu)，使得在光伏組件的設(shè)計過程中，只能是簡單設(shè)計為單個電池的串聯(lián)，不能發(fā)揮多路電源的作用。

目前，國內(nèi)外生產(chǎn)的太陽電池，無論是多晶硅電池，還是單晶硅電池；其結(jié)構(gòu)原理均是由一個PN結(jié)組成，參見圖1-圖3所示。其基本生產(chǎn)工藝是：

清洗→制絨→擴(kuò)散→刻蝕→PECVD→印刷→燒結(jié)→測試→分選。

這種生產(chǎn)工藝的缺點是：太陽電池由一個PN結(jié)組成，結(jié)構(gòu)簡單，不具有保護(hù)功能，不便應(yīng)用到多功能需求的產(chǎn)品設(shè)計；應(yīng)用該類電池生產(chǎn)的光伏組件產(chǎn)品在實際運(yùn)行中，一片太陽電池出現(xiàn)問題或被遮擋，造成整串太陽電池被旁路，組件輸出功率損失較大；有此電池生產(chǎn)的組件，其接線盒中二極管工作中，放出大量熱量，燒毀后，使組件短路或斷路，不能輸出功率。

有報道記載了一種具有旁路二極管的晶體硅電池的制備方法，主要做法如下：

利用設(shè)計好的印刷絲網(wǎng)在電池片局部印刷不同漿料，再利用激光刻槽工藝在電池片上將其隔離，使這一塊區(qū)域形成二極管性質(zhì)；之后單獨引出電極。該種電池有四個電極（電池、二極管各一對正負(fù)極）。在組件生產(chǎn)過程中，通過焊帶單獨連接形成。

其技術(shù)缺點如下：太陽能電池中旁路二極管占據(jù)太陽能電池的一定面積，從而有效面積縮小1%-10%，影響發(fā)電量；該旁路二極管其實也是一個PN結(jié)，只不過極性與電池相反，也具有電池的作用。太陽光在照射太陽電池的同時，也照射著所謂的旁路二極管，它也會發(fā)出一定電量，其電流與電池電流相反。在實際運(yùn)行中隨時會發(fā)熱，不像接線盒中的二極管只是在電池被遮擋時才正面導(dǎo)通發(fā)熱。這樣降低了整個組件的綜合使用壽命；由于電池的基底是組成PN結(jié)的一部分，其利用的激光刻槽工藝并不會將電池與二極管完全分開。這樣電池的伏安特性曲線極差，參見圖4所示，只能發(fā)揮一般作用；由于有四條電極，對于由其生產(chǎn)的組件，焊接工藝較復(fù)雜，而且焊接后外觀不美觀。

有報道記載了一種集成二極管的太陽能電池的生產(chǎn)工藝及光伏組件的制作方法，主要做法如下：清洗→制絨→一次擴(kuò)散→二次擴(kuò)散→一次涂膠→一次刻蝕→二次涂膠→二次刻蝕→再清洗→PECVD→印刷→燒結(jié)→測試→分選。其技術(shù)缺點如下：該電池工藝需要二次擴(kuò)散、二次涂膠、二次刻蝕工藝，工藝復(fù)雜；應(yīng)用涂膠工藝，成本增加較多；局部二極管面積較小，功率輸出具有一定限制；背部不能發(fā)電，沒有第二電流、電壓輸出。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種太陽能電池的制備方法，避免旁路二極管對太陽能電池及組件受光面積的影響，同時能夠解決太陽能電池?zé)岚咝?yīng)的問題，提高發(fā)電效率，降低發(fā)電損失，延長組件運(yùn)行壽命。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

一、選用硅片為N型硅片；

二、清洗：去除硅片表面沾污；

三、制絨：使硅片表面形成絨面；

四、擴(kuò)散：為硼擴(kuò)散工藝，在硅片正背兩表面和四周生成P型區(qū)域；

五、區(qū)域離子注入：通過靶材控制，在擴(kuò)散后硅片背面的梳狀區(qū)域中注入磷離子，使對應(yīng)區(qū)域的硼中和，繼續(xù)注入磷離子，再次形成N型區(qū)域，該N型區(qū)域與硅片的N型區(qū)域連接，從而使背面分割成梳狀的N型區(qū)域和梳狀的P型區(qū)域；

六、退火：消除注入損傷及先期擴(kuò)散的激活雜質(zhì)；

七、激光刻蝕：去除硅片四周的PN結(jié)，從而將正面與背面的PN結(jié)分離，使正面為主電池PN結(jié)，背面為次電池或保護(hù)二極管PN結(jié)；

八、PECVD化學(xué)氣相沉積：在硅片雙面鍍膜，形成減反射膜；

九、印刷、燒結(jié)：在硅片正面、背面進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，經(jīng)過燒結(jié)形成電池的正面電極、背面第一電極及背面第二電極；

十、測試、分選：對制備的電池進(jìn)行測試分選歸檔包裝。

進(jìn)一步地，選用的硅片為多晶硅片或單晶硅片。

進(jìn)一步地，所述正面電極通過分設(shè)于電池正面兩側(cè)邊的主柵線引出，所述背面第一電極和所述背面第二電極通過分設(shè)于電池背面兩側(cè)邊的主柵線引出。

進(jìn)一步地，背面的梳狀N型區(qū)域為所述背面第二電極，背面的梳狀P型區(qū)域為所述背面第一電極，所述N型區(qū)域和P型區(qū)域的梳齒交叉排列。

進(jìn)一步地，再次形成的N型區(qū)域的雜質(zhì)濃度大于N型硅片基體的雜質(zhì)濃度。

進(jìn)一步地，背面分割成的N型區(qū)域和P型區(qū)域的寬度相等。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

（1）提高太陽能電池的安全性、可靠性：該太陽能電池正面為主電池，用于發(fā)電單元；背面具有雙功能單元，該單元用于雙玻璃組件時，可雙面發(fā)電，輸出不同等級的電壓、電流，兩電源可做到不互相干擾，獨立輸出，該單元用于單玻璃組件時，具有保護(hù)二極管功能，而目前晶體硅太陽電池內(nèi)部不具有保護(hù)單元。

（2）通過區(qū)域離子注入技術(shù)，使得所涉及到的區(qū)域電阻減小，更容易形成歐姆接觸，減少了電池的串聯(lián)電阻，提高了電池的發(fā)電效率。

（3）由于雙面發(fā)電，大大提高了發(fā)電效率。

（4）擴(kuò)展太陽電池的應(yīng)用范圍，目前晶體硅太陽電池只有一組輸出端，只能提供一個電流、一個電壓，在應(yīng)用上受到限制。

（5）解決光伏組件的熱斑效應(yīng)，提高組件的發(fā)電效率，自身保護(hù)二極管在電池背面，又可根據(jù)電池大小、主柵線多少，任意設(shè)計面積，該面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外接二極管管芯的面積，達(dá)上千倍；加上二極管附著在電池背面，在電池不工作的情況下，相當(dāng)于二極管有一個碩大的散熱片，所以不會產(chǎn)生熱效應(yīng)，徹底解決了太陽電池?zé)岚咝?yīng)。

（6）由于每個電池具備保護(hù)二極管功能，可設(shè)計成不需外接旁路二極管的組件。

（7）解決光伏組件接線盒燒毀的問題，由于接線盒內(nèi)沒有二極管，不會放出大量熱量而燒毀，使整個組件短路或斷路而不能輸出功率的現(xiàn)象。

（8）該電池生產(chǎn)工藝適合于大規(guī)模生產(chǎn)，雖然表面上增加了區(qū)域離子注入環(huán)節(jié)，但背面印刷環(huán)節(jié)為一種材料，減少了原來背電場、背電極兩種不同材料的印刷復(fù)雜性，不會影響生產(chǎn)效率，反而提高。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池的正面示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池的背面示意圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)散后硅片的剖面示意圖；

圖4是現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池的伏安特性曲線圖；

圖5是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池應(yīng)用一的原理圖；

圖6是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池應(yīng)用二的原理圖；

圖7是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池擴(kuò)散后硅片的剖面示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池區(qū)域離子注入后硅片的正面示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池區(qū)域離子注入后硅片的背面示意圖；

圖10是圖9中a處的剖面示意圖；

圖11是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池激光刻蝕后的硅片的正面示意圖；

圖12是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池激光刻蝕后硅片的背面示意圖；

圖13是圖12中b處的剖面示意圖；

圖14是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池的正面示意圖；

圖15是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池的背面示意圖；

圖16是圖15中c處的剖面示意圖；

圖中：1、正面電極；2、背面第一電極；3、背面第二電極。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

參見圖5、圖6，首先對本發(fā)明實施例提供的太陽能電池的制備方法的原理進(jìn)行說明如下：

電池正面電極1：主電池正極；

背面第一電極2：根據(jù)應(yīng)用不同，電原理有所不同；當(dāng)電池應(yīng)用到雙面玻璃組件時，為次電池正極；當(dāng)電池應(yīng)用到單面玻璃組件時，為保護(hù)二極管正極；

背面第二電極3：為主電池負(fù)極與次電池負(fù)極或保護(hù)二極管負(fù)極的共同輸出電極。

本發(fā)明實施例提供的太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

一、選用硅片為N型硅片；

二、清洗：去除硅片表面沾污；

三、制絨：使硅片表面形成絨面，降低硅片反射率，有利于光的吸收；

四、擴(kuò)散：為硼擴(kuò)散工藝，在硅片正背兩表面和四周生成P型區(qū)域，參見圖7；

五、區(qū)域離子注入：通過靶材控制，在擴(kuò)散后硅片背面的梳狀區(qū)域中注入磷離子，使對應(yīng)區(qū)域的硼中和，繼續(xù)注入磷離子，再次形成N型區(qū)域，該N型區(qū)域與硅片的N型區(qū)域連接，電池背面形成曲狀PN結(jié)，從而使背面分割成梳狀的N型區(qū)域和梳狀的P型區(qū)域，參見圖8-圖10，便于引出電極；

六、退火：消除注入損傷及先期擴(kuò)散的激活雜質(zhì)；

七、激光刻蝕：去除硅片四周的PN結(jié)，從而將正面與背面的PN結(jié)分離，使正面為主電池PN結(jié)，背面為次電池或保護(hù)二極管PN結(jié)，參見圖11-圖13；

八、PECVD：在硅片雙面鍍膜，形成減反射膜；

九、印刷、燒結(jié)：在硅片正面、背面進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，經(jīng)過燒結(jié)形成電池的正面電極1、背面第一電極2及背面第二電極3，參見圖14-圖15，背面有兩個電極，背面具有電池發(fā)電和旁路二極管保護(hù)的功能；

十、測試、分選：對制備的電池進(jìn)行測試分選歸檔包裝。

應(yīng)理解，在上述實施例中，上述步驟僅是具體的實施例之一，各步驟的序號的大小并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明實施例提供的太陽能電池的制備方法，優(yōu)點如下：

（1）該晶體硅太陽電池由兩部分組成，正面為主電池，用于發(fā)電單元。背面由具有雙功能單元，該單元用于雙玻璃組件時，可雙面發(fā)電，輸出不同等級的電壓、電流，兩電源可做到不互相干擾，獨立輸出；該單元用于單玻璃組件時，具有保護(hù)二極管功能。

（2）通過區(qū)域離子注入技術(shù)，使得所涉及到的區(qū)域電阻減小，更容易形成歐姆接觸，減少了電池的串聯(lián)電阻，提高了電池的發(fā)電效率。

（3）由于雙面發(fā)電，大大提高了發(fā)電效率。

（4）由于每個電池具備保護(hù)二極管功能，通過設(shè)計可設(shè)計成不需外接旁路二極管的組件。

（5）自身保護(hù)二極管在電池背面，又可根據(jù)電池大小、主柵線多少，任意設(shè)計面積，該面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外接二極管管芯的面積，達(dá)上千倍；加上二極管附著在電池背面，在電池不工作的情況下，相當(dāng)于二極管有一個碩大的散熱片，所以不會產(chǎn)生熱效應(yīng)，徹底解決了太陽電池?zé)岚咝?yīng)。

（6）該電池生產(chǎn)工藝適合于大規(guī)模生產(chǎn)，雖然表面上增加了區(qū)域離子注入環(huán)節(jié)，但背面印刷環(huán)節(jié)為一種材料，減少了原來背電場、背電極兩種不同材料的印刷復(fù)雜性，不會影響生產(chǎn)效率，反而提高。

進(jìn)一步地，選用的硅片為多晶硅片或單晶硅片。

進(jìn)一步地，參見圖14、圖15，正面電極1通過分設(shè)于電池正面兩側(cè)邊的主柵線引出，背面第一電極2和背面第二電極3通過分設(shè)于電池背面兩側(cè)邊的主柵線引出。本發(fā)明提供的電池片，正背兩面的主柵線在兩側(cè)，電池背面的形成的PN結(jié)為折彎，有效將背面區(qū)域分隔成P區(qū)和N區(qū)，便于引出電極。

進(jìn)一步地，參見圖14、圖15，背面的梳狀N型區(qū)域為所述背面第二電極3，背面的梳狀P型區(qū)域為所述背面第一電極2， N型區(qū)域和P型區(qū)域的梳齒交叉排列。

進(jìn)一步地，再次形成的N型區(qū)域的摻雜濃度大于N型硅片基體的摻雜濃度，容易把N型硅片基體引出。

進(jìn)一步地，背面分割成的N型區(qū)域和P型區(qū)域的寬度相等，也可以不等寬。

為便于理解，下面對本文中所涉及的術(shù)語進(jìn)一步的說明。

離子注入技術(shù)：是一種材料表面改性技術(shù)。在半導(dǎo)體技術(shù)中也是一種摻雜方法。它是將雜質(zhì)電離成離子，用一定能量的離子束入射到硅片材料中去，離子束與硅片中的原子或分子將發(fā)生一系列物理的和化學(xué)的相互作用，入射離子逐漸損失能量，最后停留在硅片中，并引起硅片表面成分、結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而獲得新的優(yōu)異性能。形成離子束的圓錐頂?shù)那拾霃絻H有10nm的數(shù)量級。對應(yīng)的硅片俗稱靶。

光伏組件：也叫太陽能電池組件、太陽能電池板，它是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的光伏發(fā)電產(chǎn)品，是通過焊帶將太陽電池連接起來的一串電池。它是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，由其組成的發(fā)電系統(tǒng)通過光伏組件發(fā)電，將電能送往蓄電池中存儲起來，或帶動負(fù)載工作。光伏組件的設(shè)計將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。

太陽電池?zé)岚咝?yīng)：是指太陽電池組件在陽光照射下，由于部分組件受到遮擋無法工作，使得被遮蓋的部分升溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未被遮蓋部分，致使溫度過高出現(xiàn)燒壞的暗斑。熱斑可能導(dǎo)致整個電池組件損壞，造成損失。因此，需要研究造成熱斑的內(nèi)在原因，從而減小熱斑形成的可能性。太陽電池?zé)岚叩男纬芍饕蓛蓚€內(nèi)在因素構(gòu)成，分別與內(nèi)阻和太陽電池自身暗電流大小有關(guān)。

接線盒：是光伏組件輸出的連接部件，通常內(nèi)部由幾個旁路二極管、連接端子、盒體、盒蓋、連接線等部件組成。

電池串：是通過焊帶將太陽電池連接起來的一串電池。

以上對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本發(fā)明中應(yīng)用具體個例對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。