太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池制备技术领域，主要包括以下步骤：清洗；制绒；硼扩散；区域离子注入，使背面分割成梳状的N型区域和梳状的P型区域；退火；激光刻蚀，去除硅片四周的PN结，从而将正面与背面的PN结分离，使正面为主电池PN结，背面为次电池或保护二极管PN结；利用PECVD，在硅片双面镀膜，形成减反射膜；在硅片正面、背面进行丝网印刷，经过烧结形成电池的正面电极、背面第一电极及背面第二电极。本发明专利技术能避免旁路二极管对太阳能电池及组件受光面积的影响，同时能够解决太阳能电池热斑效应的问题，提高发电效率，降低发电损失，延长组件运行寿命。

Method for preparing solar cell

The invention discloses a preparation method of a solar cell, which belongs to the technical field of solar cell preparation mainly comprises the following steps: cleaning; texturization; boron diffusion region; ion implantation, the back is divided into P type and N type region area comb comb; annealing; laser etching of silicon PN junction, remove all around thus, the PN junction separating the front and back, the front of the main battery back to the battery or PN junction, protection diode PN junction; using PECVD on a silicon wafer coated on both sides, forming anti reflection film; screen printing in silicon front, back, front electrode, battery after sintering forming a first electrode and a second electrode on the back of the back. The invention can avoid bypass diode affected by light area of solar cell and solar cell components, and can solve the hot spot effect, improve the efficiency of power generation, reduce power loss and prolong the service life of components.

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池的制备方法
本专利技术属于太阳能电池制备
，尤其涉及一种太阳能电池的制备方法。
技术介绍
光伏组件是光伏系统的重要组成部分，太阳能电池是光伏组件的核心。太阳能电池的结构特点以及稳定性、可靠性、差异化直接影响光伏组件的工作状态和不同场合的设计应用，决定着组件的封装工艺和技术性能。传统的国内外生产的光伏组件特点是：（1）光伏组件产品均由电池串、汇流带、封装材料、接线盒几部分组成；（2）汇流带将电池串连接起来，再与接线盒连接；（3）封装材料包括玻璃、背板、EVA、铝型材边框、硅胶或胶带，将电池串、汇流带密封起来；（4）接线盒内装有旁路二极管。在安装施工的过程中，通过组件上的连接线把组件连接起来，达到组件方阵，形成太阳能发电系统中的发电部分。目前接线盒内装有旁路二极管的原因如下：在组件运行过程中，如果组件中的某一太阳能电池片被遮挡或出现故障，太阳电池片就不再发挥太阳电池的作用，发生太阳能电池热斑效应。为解决这一问题，在接线盒内装有旁路二极管，使旁路二极管与电池串并联起来。当太阳能电池片被遮挡或出现故障发生故障时，通过旁路二极管短路相应的电池串，避免其他太阳能电池不能输出，影响发电效果。不足的问题是，一片太阳能电池出现问题或被遮挡，造成整串太阳能电池被旁路，组件输出功率损失较大。同时，接线盒中二极管实际运行过程工作中，由于选择的二极管功率的限制，会放出大量热量，烧毁接线盒后，使组件短路或断路，不能输出功率。目前传统的国内外生产的晶体硅太阳电池结构是：只有一个PN结，无其他保护措施。另外，由于晶体硅太阳电池的简单结构，使得在光伏组件的设计过程中，只能是简单设计为单个电池的串联，不能发挥多路电源的作用。目前，国内外生产的太阳电池，无论是多晶硅电池，还是单晶硅电池；其结构原理均是由一个PN结组成，参见图1-图3所示。其基本生产工艺是：清洗→制绒→扩散→刻蚀→PECVD→印刷→烧结→测试→分选。这种生产工艺的缺点是：太阳电池由一个PN结组成，结构简单，不具有保护功能，不便应用到多功能需求的产品设计；应用该类电池生产的光伏组件产品在实际运行中，一片太阳电池出现问题或被遮挡，造成整串太阳电池被旁路，组件输出功率损失较大；有此电池生产的组件，其接线盒中二极管工作中，放出大量热量，烧毁后，使组件短路或断路，不能输出功率。有报道记载了一种具有旁路二极管的晶体硅电池的制备方法，主要做法如下：利用设计好的印刷丝网在电池片局部印刷不同浆料，再利用激光刻槽工艺在电池片上将其隔离，使这一块区域形成二极管性质；之后单独引出电极。该种电池有四个电极（电池、二极管各一对正负极）。在组件生产过程中，通过焊带单独连接形成。其技术缺点如下：太阳能电池中旁路二极管占据太阳能电池的一定面积，从而有效面积缩小1%-10%，影响发电量；该旁路二极管其实也是一个PN结，只不过极性与电池相反，也具有电池的作用。太阳光在照射太阳电池的同时，也照射着所谓的旁路二极管，它也会发出一定电量，其电流与电池电流相反。在实际运行中随时会发热，不像接线盒中的二极管只是在电池被遮挡时才正面导通发热。这样降低了整个组件的综合使用寿命；由于电池的基底是组成PN结的一部分，其利用的激光刻槽工艺并不会将电池与二极管完全分开。这样电池的伏安特性曲线极差，参见图4所示，只能发挥一般作用；由于有四条电极，对于由其生产的组件，焊接工艺较复杂，而且焊接后外观不美观。有报道记载了一种集成二极管的太阳能电池的生产工艺及光伏组件的制作方法，主要做法如下：清洗→制绒→一次扩散→二次扩散→一次涂胶→一次刻蚀→二次涂胶→二次刻蚀→再清洗→PECVD→印刷→烧结→测试→分选。其技术缺点如下：该电池工艺需要二次扩散、二次涂胶、二次刻蚀工艺，工艺复杂；应用涂胶工艺，成本增加较多；局部二极管面积较小，功率输出具有一定限制；背部不能发电，没有第二电流、电压输出。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种太阳能电池的制备方法，避免旁路二极管对太阳能电池及组件受光面积的影响，同时能够解决太阳能电池热斑效应的问题，提高发电效率，降低发电损失，延长组件运行寿命。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：一、选用硅片为N型硅片；二、清洗：去除硅片表面沾污；三、制绒：使硅片表面形成绒面；四、扩散：为硼扩散工艺，在硅片正背两表面和四周生成P型区域；五、区域离子注入：通过靶材控制，在扩散后硅片背面的梳状区域中注入磷离子，使对应区域的硼中和，继续注入磷离子，再次形成N型区域，该N型区域与硅片的N型区域连接，从而使背面分割成梳状的N型区域和梳状的P型区域；六、退火：消除注入损伤及先期扩散的激活杂质；七、激光刻蚀：去除硅片四周的PN结，从而将正面与背面的PN结分离，使正面为主电池PN结，背面为次电池或保护二极管PN结；八、PECVD化学气相沉积：在硅片双面镀膜，形成减反射膜；九、印刷、烧结：在硅片正面、背面进行丝网印刷，经过烧结形成电池的正面电极、背面第一电极及背面第二电极；十、测试、分选：对制备的电池进行测试分选归档包装。进一步地，选用的硅片为多晶硅片或单晶硅片。进一步地，所述正面电极通过分设于电池正面两侧边的主栅线引出，所述背面第一电极和所述背面第二电极通过分设于电池背面两侧边的主栅线引出。进一步地，背面的梳状N型区域为所述背面第二电极，背面的梳状P型区域为所述背面第一电极，所述N型区域和P型区域的梳齿交叉排列。进一步地，再次形成的N型区域的杂质浓度大于N型硅片基体的杂质浓度。进一步地，背面分割成的N型区域和P型区域的宽度相等。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1）提高太阳能电池的安全性、可靠性：该太阳能电池正面为主电池，用于发电单元；背面具有双功能单元，该单元用于双玻璃组件时，可双面发电，输出不同等级的电压、电流，两电源可做到不互相干扰，独立输出，该单元用于单玻璃组件时，具有保护二极管功能，而目前晶体硅太阳电池内部不具有保护单元。（2）通过区域离子注入技术，使得所涉及到的区域电阻减小，更容易形成欧姆接触，减少了电池的串联电阻，提高了电池的发电效率。（3）由于双面发电，大大提高了发电效率。（4）扩展太阳电池的应用范围，目前晶体硅太阳电池只有一组输出端，只能提供一个电流、一个电压，在应用上受到限制。（5）解决光伏组件的热斑效应，提高组件的发电效率，自身保护二极管在电池背面，又可根据电池大小、主栅线多少，任意设计面积，该面积远远大于外接二极管管芯的面积，达上千倍；加上二极管附着在电池背面，在电池不工作的情况下，相当于二极管有一个硕大的散热片，所以不会产生热效应，彻底解决了太阳电池热斑效应。（6）由于每个电池具备保护二极管功能，可设计成不需外接旁路二极管的组件。（7）解决光伏组件接线盒烧毁的问题，由于接线盒内没有二极管，不会放出大量热量而烧毁，使整个组件短路或断路而不能输出功率的现象。（8）该电池生产工艺适合于大规模生产，虽然表面上增加了区域离子注入环节，但背面印刷环节为一种材料，减少了原来背电场、背电极两种不同材料的印刷复杂性，不会影响生产效率，反而提高。附图说明图1是现有技术中太阳能电池的正面示意图；图2是现有技术中太阳能电池的背面示意图；图3是现有技术中扩散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：一、选用的硅片为N型硅片；二、清洗：去除硅片表面沾污；三、制绒：使硅片表面形成绒面；四、扩散：为硼扩散工艺，在硅片正背两表面和四周生成P型区域；五、区域离子注入：通过靶材控制，在扩散后硅片背面的梳状区域中注入磷离子，使对应区域的硼中和，继续注入磷离子，再次形成N型区域，该N型区域与硅片的N型区域连接，从而使背面分割成梳状的N型区域和梳状的P型区域；六、退火：消除注入损伤及先期扩散的激活杂质；七、激光刻蚀：去除硅片四周的PN结，从而将正面与背面的PN结分离，使正面为主电池PN结，背面为次电池或保护二极管PN结；八、PECVD：在硅片双面镀膜，形成减反射膜；九、印刷、烧结：在硅片正面、背面进行丝网印刷，经过烧结形成电池的正面电极、背面第一电极及背面第二电极；十、测试、分选：对制备的电池进行测试分选归档包装。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：一、选用的硅片为N型硅片；二、清洗：去除硅片表面沾污；三、制绒：使硅片表面形成绒面；四、扩散：为硼扩散工艺，在硅片正背两表面和四周生成P型区域；五、区域离子注入：通过靶材控制，在扩散后硅片背面的梳状区域中注入磷离子，使对应区域的硼中和，继续注入磷离子，再次形成N型区域，该N型区域与硅片的N型区域连接，从而使背面分割成梳状的N型区域和梳状的P型区域；六、退火：消除注入损伤及先期扩散的激活杂质；七、激光刻蚀：去除硅片四周的PN结，从而将正面与背面的PN结分离，使正面为主电池PN结，背面为次电池或保护二极管PN结；八、PECVD：在硅片双面镀膜，形成减反射膜；九、印刷、烧结：在硅片正面、背面进行丝网印刷，经过烧结形成电池的正面电极、背面第一电极及背面第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：高艳杰，张雷，王亮，王静，孙晓娟，张建旗，田涛，高航，刘莹，任秀强，
申请(专利权)人：英利能源中国有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13