[發明專利]晶硅太陽能電池表面絨層和隔離層的激光一次成型方法

有效

• 申請號: 201310084670.1
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103227237A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 季凌飛;呂曉占;吳燕;李秋瑞;蔣毅堅
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;B23K26/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及晶硅太陽能電池技術領域，尤其是涉及晶硅太陽能電池表面絨層和隔離層的激光一次成型方法。

背景技術

晶硅太陽電池是光伏產業的主導產品，技術成熟，轉換效率高。

而表面制絨技術是晶硅太陽電池的常用技術，通常用堿性或酸性溶液對硅片表面進行腐蝕，使其凹凸不平，減少直射到硅片表面的太陽能損失，達到陷光效果。但酸堿溶液的使用不利環保，近年來激光制絨開始被廣泛研究，上世紀90年代末，哈佛大學Eric?Mazur等學者在硅片上的得到的絨面，它對近紫外近紅外波段的光(0.25～2.5μm)幾乎全部吸收，其采用的激光制絨方法是一種良好的晶硅太陽電池表面制絨方法。但其制備條件較為苛刻，需要相應的設備投入，通常見于實驗室制備，較難應用于大規模工業生產。如：將硅片放置在真空室中，抽真空至10^-2Torr，沖入通過微型系統進行精密控制的SF₆背景氣體，當氣壓到達500Torr方可進行制備（Appl.Phys.A87,673–677(2007)）。

工業上晶硅太陽能電池一般采用絲網印刷的方法制作晶硅太陽能電池受光面銀柵電極，并通過燒結形成良好的歐姆接觸，來有效收集電流。但銀柵電極會阻擋部分陽光（8%左右），使受光面的實際使用面積下降，從而降低太陽能電池轉換效率。

發明內容

本發明公開了晶硅太陽能電池表面絨層和隔離層的激光一次成型方法，其目的在于本發明提出了表面絨層和絕緣層一次成型方法，以及絨層和隔離層在同一層面的晶硅太陽能電池新結構。僅在氬氣氛圍下即可制備表面絨層，條件易滿足，且得到的絨層250nm～1050nm波段的光反射率在8%左右；隔離層的制備提高了表面絨層利用率；表面絨層和隔離層制備，只涉及氬氣和氧氣，綠色環保。

晶硅太陽能電池表面絨層和隔離層的激光一次成型方法，包括如下步驟：

（1）清洗硅片：首先將硅片置于HF質量百分比濃度為10%～20%的氫氟酸溶液中，浸泡2-5分鐘，取出后用去離子水清洗；

（2）制備表面絨層：開啟氬氣，吹拂需加工區域，流速5～15L/min，開啟激光器，通過控制系統控制聚焦后的1064nm皮秒激光器光源對硅片表面進行逐行掃描,能量密度0.16J/cm²～0.48J/cm²，聚焦光斑半徑R與相鄰激光脈沖聚焦光斑的偏移距離D的比值R/D的最佳范圍為9.0*10³～3.4*10⁴，最后得到絨層；

（3）制備隔離層：關閉氬氣，啟同步輸送氧氣，流速：10～20L/min，通過控制系統繼續將聚焦后的1064nm皮秒激光器光源在已制備的表面絨層邊緣進行掃描，能量密度為0.16J/cm²～0.80J/cm²，掃描時聚焦光斑半徑R與相鄰激光脈沖聚焦光斑的偏移距離D的比值R/D的范圍為4.8*10³～3.4*10⁴，得到二氧化硅隔離層；

其中，步驟（2）和（3）的先后順序可以調整。

與現有技術方案對比，本發明有如下增益：

1、本發明制備的表面絨層，制備條件簡易，僅在氬氣環境下即可制備。

2、本發明制備的表面絨層，在250nm～1050nm波段的光反射率在10%以下。

3、本發明提出了一種絨層和隔離層在同一層面的新結構，絨層和隔離層上均鍍有TCO導電層，上電極從隔離層對應的TCO層上引出，因此絨面可以完全接受陽光照射，而不會收到柵電極的遮擋，從而提高表面絨層利用率。

4、表面絨層和隔離層的制備，只涉及氬氣和氧氣，綠色環保。

5、1064nm的皮秒激光器光源，其波長與硅的帶隙接近，對硅片進行掃描時脈沖作用較深，利于形成低反射率的粗糙絨面。

附圖說明

圖1為帶有隔離層的晶硅太陽能電池層結構示意圖。

圖2為表面絨層和隔離層示意圖。

圖3為樣品1#～5#的絨層反射率圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明進行詳細說明：

如圖1所示，以下實施例中制備的絨層和隔離層在同一層面，絨層和隔離層上均鍍有TCO導電層，上電極從隔離層對應的TCO層上引出。

所用硅片為p型單晶硅片，（100）晶面。

實施例1：