一种薄膜太阳能电池制造新工艺制造技术

本发明专利技术是为满足太阳能电池市场发展需要而设计的一种新型的制法工艺，利用硅块、硅片等硅材料制成的硅浆通过物理滚镀并烧结Ｐ－Ｎ结，制备太阳能电池，提高生产效率，节约能源，绿色环保，避免了常规化学沉积法对于环境的危害，有效节约了生产成本，并且它又是一个简单且易于推广的工艺。本新型太阳能电池制造工艺采用如下技术方案：将硅块、硅片等硅材料制成的硅浆通过物理滚镀工艺粘结在衬底基材表面，在高温下烧结，表面硅材料渗透入衬底基材１～２微米，再结合叠结方法和特殊表面处理工艺，提高太阳能电池表面的绒面效应，增强光线利用率，提高转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一个采用物理滚镀烧结进行表面镀膜的工艺，适用于各种需要在 衬底基材表面沉积的流程，尤其适用于单晶硅、多晶硅、带状硅以及薄膜材料 (包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)电池工艺中。
技术介绍
丰富的太阳辐射能是重要的绿色能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把 地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量相当于目前世界上能 耗的40倍。当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为 制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始开发太阳能资源，寻求 经济发展的新动力。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制 造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。2004年世界太阳能电池生产企 业总产能达到1000MW以上，同比增长35%。 2005年，世界太阳能电池总产量 1656MW，其中日本仍居首位，762MW,占世界总产量的46%,欧洲为464MW,占 总产量的28%，美国156MW,占总产量的9%，其他274MW,占总产量的17%。 与国际上蓬勃发展的光伏发电相比，中国落后于发达国家10-15年，甚至 明显落后于印度。但是，中国光伏产业正以每年30%的速度增长，2005年中国 太阳能电池生产总量达到139MW,较2004年猛增了 179%， 2006年达到400MW，从而超过美国成为全球第三大生产国，产能则达到惊人的1180MW，成为全 球发展最快的国家。太阳能电池的发展过程中，多晶硅电池成为了主流，其生产过程中制备硅 膜是很重要的一步，传统的工艺方法为在厚度为1~3厘米的硅材料衬底上采用 化学气相沉积法，例如低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子增强化学气相沉积 (PECVD)、液相外延法(LPE)等，其机理是将衬底加热至IOOO摄氏度左右，利用 硅烷(SiH4)、三氯氢硅(SiHC13)等气体的热分解，生成硅原子，并沉积在衬 底表面，反应时，同时通入硼烷，形成掺硼的p型硅薄膜，但是，这样制备的 硅薄膜大多是非晶态，需要通过固化结晶、区熔结晶和激光结晶等技术，将非 晶态薄膜重熔再结晶，最终形成多晶硅薄膜。化学气相沉积法的主要缺点是 沉积工艺复杂，成本高，尤其是需要大量的市场紧缺的硅衬底材料，消耗大量 化学液，并且污染环境。随着太阳能产业的快速发展，并且中国日益重视保护环境，实现可持续性 发展，市场需要一种能够保护环境，节约能源，简化工艺流程，降低成本，尤 其节省硅材料的新型制造工艺。本专利技术的积极效果如下物理滚镀烧结进行镀膜是一种简便高效的工艺， 与以往采用的化学沉积方式比较，本新型工艺能够简化操作流程，降低操作成 本，提高生产效率并且绿色环保。同时应看出，此专利技术并不局限于太阳能电池镀膜产业，其他产业部门所需 的对衬底基材进行镀膜，也可使用本专利技术所述的工艺。此项专利技术的新颖特征已在上述说明中阐述。但如果结合所附图表的分析，则可 以对这项专利技术的构造、操作方法、附件以及优点有更加深入的了解。附图说明附图l，本专利技术太阳能电池制造工艺结构示意图；厚非硅衬底材料的引入， 大量节约目前市场紧缺的硅材料，降低生产成本； 附图2，本专利技术太阳能电池制造工艺流程图； 附图3，太阳能电池制备原理及发电机制；权利要求1，本新型薄膜太阳能电池的制备工艺，包括如下主要步骤清洗硅材料，通过加入V族元素制备n型半导体，加入III族元素制备p型半导体；在高温(温度高于硅熔点1410摄氏度左右)条件下，用p型和n型半导体制备硅浆，熔化喷涂并烧结到衬底基材表面，制备p—n结；用NaOH或KOH在80至90摄氏度左右，在硅表面制绒；制备减反射膜和金属电极，制造薄膜太阳能电池。2，根据权利要求1所述的方法，其用于喷涂烧结的硅浆可由硅材料(例如硅块、 硅片等)切成硅粉制备。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于使用物理方法在高温下将p结和n 结物理滚镀在衬底材料表面进行烧结；烧结后硅薄膜渗入衬底材料约1 2微米， 形成相当牢固的烧结层；烧结的深度应满足牢固的要求并保证p-n结的光电转换 效率，如渗入距离大于2微米，亦属于本烧结渗入方法的范畴。4, 根据权利要求3所述的方法，其衬底材料为耐高温材料，并可使用大面积材 料，提高太阳能电池的受光面积；其形状可采用方形、矩形或圆形等。5, 根据权利要求3所述的方法，可在烧结出p-n结后，在叠结高温退火出多层 p-n结，以提高光电转换效率:。6, 根据权利要求3所述的方法，其烧结可在一片衬底材料上一层一层累积烧结; 也可在一片衬底表面烧结p结薄膜，另一片衬底表面烧结n结薄膜，然后将两 块材料的p结和n结接触进行高温退火烧结，从而制备p-n结；其他在物理滚镀 烧结的思路下对烧结的步骤进行实际組合的涂膜方法也属于此方法保护范畴:。7, 根据权利要求4所述的衬底材料，可在烧结p-n结前进行表面处理工艺，如采用高温玻璃作为衬底材料，则可进行氢氟酸的表面刻蚀，增加表面的絨面效 应，以延长光在p-n结的穿透时间和路径，进而提高光电转换效率。8, 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在烧结p-n结后制备导电电极，电 极需要密封，制备电极的方法是在滚镀烧结p-n结前己均匀(例如等距离间隔) 打孔，待完成p-n烧结后直接从导电膜侧引出导电电极。9, 根据权利耍求1所述的方法，其衬底材料、p-n结形状和烧结退火步骤根据所 需工艺进行局部修改，也应属于此新型薄膜太阳能电池制备方法中。全文摘要本专利技术是为满足太阳能电池市场发展需要而设计的一种新型的制法工艺，利用硅块、硅片等硅材料制成的硅浆通过物理滚镀并烧结P-N结，制备太阳能电池，提高生产效率，节约能源，绿色环保，避免了常规化学沉积法对于环境的危害，有效节约了生产成本，并且它又是一个简单且易于推广的工艺。本新型太阳能电池制造工艺采用如下技术方案将硅块、硅片等硅材料制成的硅浆通过物理滚镀工艺粘结在衬底基材表面，在高温下烧结，表面硅材料渗透入衬底基材1～2微米，再结合叠结方法和特殊表面处理工艺，提高太阳能电池表面的绒面效应，增强光线利用率，提高转换效率。文档编号H01L31/18GK101414646SQ20071004711公开日2009年4月22日 申请日期2007年10月17日 优先权日2007年10月17日专利技术者倪党生, 叶曲波 申请人:倪党生;叶曲波本文档来自技高网...

【技术保护点】
本新型薄膜太阳能电池的制备工艺，包括如下主要步骤：　清洗硅材料，通过加入Ⅴ族元素制备ｎ型半导体，加入Ⅲ族元素制备ｐ型半导体；　在高温（温度高于硅熔点１４１０摄氏度左右）条件下，用ｐ型和ｎ型半导体制备硅浆，熔化喷涂并烧结到衬底基材表面，制备ｐ－ｎ结；　用ＮａＯＨ或ＫＯＨ在８０至９０摄氏度左右，在硅表面制绒；　制备减反射膜和金属电极，制造薄膜太阳能电池。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪党生，叶曲波，
申请(专利权)人：倪党生，叶曲波，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]