[發(fā)明專利]一種背面點接觸晶體硅太陽電池的制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910039166.3
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101540350A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈輝;陳達(dá)明;梁宗存
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 廣州知友專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 李海波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種背面點接觸晶體硅太陽電池的制備工藝。

背景技術(shù)

近幾年來，晶體硅太陽電池產(chǎn)量飛速增長，導(dǎo)致了硅材料供應(yīng)緊張。為此，需要尋找制備太陽電池的新工藝，一方面降低成本，另一方面提高電池效率。隨著硅片厚度的不斷減薄，硅片背表面的復(fù)合速率對太陽電池效率的影響將越來越突出。傳統(tǒng)鋁背場工藝無法滿足薄硅片太陽電池的要求。然而，點接觸電極卻被認(rèn)為是一種可以減小金屬一半導(dǎo)體接觸區(qū)域的面積，有效地降低太陽電池表面復(fù)合速率，從而可以提高太陽電池效率的一種方式。

目前制備點接觸電極的方式有激光燒結(jié)開孔(如1aser-fired?contacts，即LFC電池)、光刻開孔(如PERC，PERL太陽電池等)、絲網(wǎng)印刷腐蝕性漿料開孔等。激光和光刻技術(shù)都比較昂貴，產(chǎn)業(yè)化成本較高。

利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備背面點接觸電極被認(rèn)為是一種較容易產(chǎn)業(yè)化的方式。絲網(wǎng)印刷腐蝕性漿料開孔的研究也有報道，然而腐蝕性漿料對厚的背面鈍化層開孔效果不太好；也有直接將點狀金屬漿料(如鋁漿)印刷在背面鈍化層上，然后通過高溫?zé)Y(jié)使點狀金屬漿料燒穿鈍化層做成背面點接觸的方式，但難于形成良好的歐姆接觸，還存在難于大批量生產(chǎn)等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種背面點接觸晶體硅太陽電池的制備工藝，該工藝制備成本低，易實現(xiàn)工業(yè)化大批量生產(chǎn)。

本發(fā)明提供的背面點接觸晶體硅太陽電池的制備工藝，在硅片背面熱氧化二氧化硅和鍍氮化硅形成復(fù)合鈍化膜，并在該復(fù)合鈍化膜上采用硅漿料絲網(wǎng)印刷具有點接觸圖案的硅漿層，然后采用化學(xué)腐蝕液腐蝕掉復(fù)合鈍化膜中未被硅漿層覆蓋的區(qū)域，所述化學(xué)腐蝕液為氫氟酸水溶液，腐蝕時間為1～15min，再在硅片背面絲網(wǎng)印刷鋁漿層，通過燒結(jié)使鋁漿層與硅漿層的接觸面形成硅鋁合金層，最后通過燒結(jié)使鋁漿層與硅片背面的硅基底形成局域歐姆接觸和局域鋁背場。

進(jìn)一步的，本發(fā)明提供的背面點接觸晶體硅太陽電池的制備工藝，包括以下步驟：

(1)在硅片的前表面上經(jīng)擴(kuò)散形成N型層；

(2)在硅片的兩面通過熱氧化形成二氧化硅層；

(3)在硅片背面再鍍上一層氮化硅，形成二氧化硅和氮化硅復(fù)合鈍化膜；

(4)在該復(fù)合鈍化膜上采用硅漿料絲網(wǎng)印刷具有點接觸圖案的硅漿層；

(5)采用化學(xué)腐蝕液腐蝕掉復(fù)合鈍化膜中未被硅漿層覆蓋的區(qū)域，同時腐蝕掉硅片前表面上的二氧化硅層，所述的化學(xué)腐蝕液為氫氟酸水溶液，腐蝕時間為1～15min；

(6)在硅片的前表面鍍上氮化硅減反射膜；

(7)在硅片背面絲網(wǎng)印刷鋁漿層，通過燒結(jié)使鋁漿層與硅漿層的接觸面形成硅鋁合金層，并通過燒結(jié)使鋁漿層與硅片背面的硅基底形成局域歐姆接觸和局域鋁背場；

(8)在硅片前表面的氮化硅減反射膜表面絲網(wǎng)印刷銀柵線電極。

本發(fā)明所述的硅片為P型單晶硅片或P型多晶硅片，硅片的電阻率為0.5～10Ω·cm，厚度為100～250μm。

在二氧化硅和氮化硅復(fù)合鈍化膜中，二氧化硅的厚度為5～30nm，氮化硅的厚度為65～200nm。

本發(fā)明絲網(wǎng)印刷用的硅漿料由純度大于99.9％的硅粉制備而成，所述硅粉的粒徑小于10μm。

本發(fā)明所述具有點接觸圖案的硅漿層的厚度為5～30μm。

本發(fā)明所述的點接觸圖案為圓形孔或規(guī)則多邊形孔的陣列，背面接觸孔面積占背面總面積的比例為0.1～30％。

本發(fā)明所述的硅鋁合金層的厚度為2～10μm。

本發(fā)明在P型硅片的前表面上經(jīng)擴(kuò)散形成N型層，先在N型層表面上鍍上二氧化硅減反射膜，然后使用化學(xué)腐蝕液腐蝕掉該二氧化硅鈍化膜，并鍍上氮化硅SiNx:H減反射膜，并在該減反射膜表面絲網(wǎng)印刷有銀柵線電極。

本發(fā)明步驟(1)中還可在硅片的兩表面上經(jīng)擴(kuò)散形成N型層，再用常規(guī)酸液或堿液去除掉背面的N型層，硅片前表面形成的N型層的方塊電阻為40～60Ω/□。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備背面點接觸太陽電池，降低了制備成本，更容易實現(xiàn)工業(yè)化大批量生產(chǎn)；

(2)制備硅片背面點接觸電極時，采用絲網(wǎng)印刷帶點接觸圖案的硅漿層和HF短時間腐蝕開孔，可以形成良好的背面歐姆接觸和局域鋁背場，一定程度上降低了點接觸引起的電池串聯(lián)電阻增大的問題；

(3)鋁漿層與硅漿層接觸面上可以形成鋁硅合金，進(jìn)一步增強鋁層的附著力；