[發明專利]一種利用印刷技術制備N型硅IBC太陽電池的方法

有效

• 申請號: 201610458282.9
• 申請日: 2016-06-23
• 公開（公告）號: CN105957921B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 魏一;劉愛民;李平
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0224
• 代理公司: 大連星海專利事務所21208
• 代理人: 裴毓英

技術領域

本發明涉及太陽電池技術，尤其涉及一種利用印刷技術制備N型硅IBC太陽電池的方法。

背景技術

太陽能資源是地球上最基礎、分布最普遍的資源，太陽電池可以把太陽能直接轉換成電能，并且在使用中不會產生污染，因此太陽電池技術能夠在不遠的將來為我們人類提供大量的環境友好的能源。

盡管越來越多種類的太陽電池橫空出世，但是在未來的很長一段時間內，晶體硅太陽電池的主導地位很難被替代。而晶體硅則分為兩種硅材料，分別是P型硅材料以及N型硅材料。相比與P型硅材料，N型硅襯底由于對于金屬離子不敏感，體內更少的硼-氧鍵對讓N型材料有著更好的光致衰減性能，這些影響使得N型硅襯底相比P型有著更好的壽命，這使得N硅片更適合于制備背面接觸電池。

IBC電池(Interdigitated back contact solar cells，叉指型背接觸太陽電池)相比較普通電池有著正面無遮光面積的優點，從而能有效的提高電池的短路電流，在近年得到了國內外很多大公司的青睞，目前SunPower公司以及澳大利亞國立大學已經研發出超過24％效率的IBC電池，但是這些IBC電池的結構通常很復雜，在電池制備中用到了大量的掩膜光刻工藝，導致了這些電池通常有著很高的成本，不適用于大批量的生產。

因此，發明一種適用于現有生產線改造的高效率、低成本的IBC電池制備方法具有很大的意義。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有N型硅IBC太陽電池的生產成本高，不適用于大批量的生產問題，提出一種利用印刷技術制備N型硅IBC太陽電池的方法，該方法步驟簡單、科學，生產成本低廉，工藝可靠性強，能夠利用傳統的太陽電池生產線簡單升級來完成電池制備，能實現N型硅IBC太陽電池的批量化生產。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種利用印刷技術制備N型硅IBC太陽電池的方法，包括以下步驟：

步驟一，用堿溶液對硅片進行雙面制絨，在硅片表面形成絨面陷光結構；

步驟二，兩塊硅片背靠背的兩面為背表面，另外兩面為前表面，以三氯氧磷為擴散源在830-850℃對兩個前表面進行單面磷擴散形成前表面n+摻雜區；

步驟三，用HNO₃/HF的混合溶液對硅片進行拋光，以去除硅片背表面的n+擴散薄層，再用HF酸溶液去除硅片前表面的磷硅玻璃PSG，以免發生漏電；

步驟四，在硅片前表面沉積SiNx保護層；在硅片背表面定義p+區，在p+區印刷Al漿，燒結后形成p+發射極區；

步驟五，用沸騰的鹽酸溶液去除硅片背表面的鋁和Si-Al合金層，在60-80℃下用堿溶液處理硅片背表面，p+發射極區去除1-3μm層厚，使p+發射極區剩余厚度為0.5-10μm，優選為1-5μm；

步驟六，在硅片背表面定義n+區，所述定義是指按照設計圖紙選取相應區域，在該區域印刷磷墨，惰性氣體保護下，烘干、880-900℃下高溫處理20-30min，硅片背表面形成n+區；

步驟七，清洗硅片去除前表面SiNx保護層，在氧化爐中，850-900℃下對硅片進行雙面高溫氧化處理600-1800s，生成5-15nm的背表面鈍化層；

步驟八，在硅片前表面二次沉積60-80nm的SiNx薄膜，形成SiO₂/SiNx減反層；所述SiO₂/SiNx減反層的折射率為1.9-2.2；

步驟九，在p+發射極區背離硅片背表面的一側印刷鋁漿層，所述鋁漿層寬度比p+發射極區窄50-200μm，烘干；

步驟十，在硅片背表面n+區印刷銀漿料烘干后燒結，印刷銀漿料的n+區燒結后形成n+區金屬接觸，印刷鋁漿料的p+發射極區燒結后形成p+區金屬接觸，得到N型硅IBC太陽電池。

進一步地，所述步驟一的硅片為1-20Ω·cm的N型硅襯底。當N型硅襯底存在損傷層時，應首先去除N型硅襯底的損傷層。

進一步地，步驟一和步驟五中所述堿溶液為氫氧化鉀KOH、氫氧化鈉NaOH和四甲基氫氧化銨TMAH溶液中的一種或多種。所述堿溶液摩爾濃度不超過8％。

進一步地，所述步驟二將兩張硅片背靠背插入擴散石英舟，硅片背靠背的兩面為硅片背表面，另外兩面為硅片前表面；以三氯氧磷為擴散源對硅片的兩個前表面分別進行單面磷擴散形成具有n+擴散薄層的n+摻雜區，從而在硅片前表面形成n⁺n高低結；前表面n+摻雜區的方阻為100Ω/□-150Ω/□，擴散深度為0.8μm-1.2μm。