一种太阳能电池制作方法技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池制作方法，硅晶片的正面采用激光刻制纵向主栅槽和横向附栅槽，用ＮａＯＨ稀溶液使表面反应形成绒面，随后依次用ＨＣｌ稀溶液和ＨＦ稀溶液清洗，８５０－９２０℃通入气态ＰＯＣＬ３，高温扩散，形成电池正面ＰＮ结；通入ＳｉＨ４气体和ＮＨ３气体，通过化学气相沉积制成表面减反射膜，预制含有与硅晶片栅状电极槽相对应的栅状孔的镍合金掩模版，将掩模版的栅状孔与栅状电极槽对齐，利用印刷设备，以印刷的方式使正面银浆透过栅状孔压入硅晶片表面的栅状电极槽中；背面印刷铝层和银浆烧结炉，８５０－９５０℃下，红外线烧结形成电极。本方法制成的太阳能电池，电极精度高，金属与硅片充分接触，光电转换效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
随着经济的快速发展，能耗激增，煤和石油的贮量日益减少，人们急需开拓太阳能 的应用领域。太阳能电池即是近年来开发的以太阳能转换为电能的产品，太阳能电池用途 广泛，目前主要用于高原、海岛、牧区、边防哨所等边远无电地区生活用电以及交通通讯/ 通信、石油、海洋、气象等领域、无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系 统的室外或野外各种照明及设施和设备的用电。还可建立10KW-50丽独立光伏电站、风光 (柴)互补电站、各种大型停车场充电站等。将太阳能电池与建筑材料相结合，使大型建筑 实现电力自给，将是未来一大发展方向。目前。美国、欧洲各国，特别是德国、日本及印度等 国已在大力发展太阳能建筑，实施"十万屋顶"、"百万屋顶"等计划。 太阳能电池以表面有绒面的P型硅晶体为基体材料，基体的正面覆有蓝色减反射 膜，设置负电极，基体的背面覆有铝层，设置正电极。 晶硅太阳能电池的制作包含硅片化学法清洗制绒、高温扩散法制备PN结、等离子 体化学气相沉积法制备减反射膜、印刷导电浆料、烧结实现银与硅，铝与硅的欧姆接触制备 正负电极等步骤。 其中电极的形成目前多采用丝网印刷导电银浆，再通过烧结实现银与硅的欧姆接 触。采用曝光显影的方法在网版的感光胶层上制成所需图形，印刷时，利用丝网受压力之 后，发生一定量的形变以及弹动，将网版上的浆料通过图形上的通孔弹到下层放置的硅片 表面上。而丝网印刷网版的材料是丝网和感光胶层，不仅在曝光显影中会导致图形产生一 定的形变，而且印刷时的弹动又会产生一定量的形变，最终在硅片上得到的图形精度较差。 而且，随着印刷次数的增加，丝网变得松弛，产生的形变不断增大，最终导致硅片上的图形 形变问题严重，无法继续使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，弥补现有的丝网印刷技术形成电极的精度不足的问题。本方法制备过程如下 ①.选用电阻率选用电阻率0.5-10欧姆*厘米的硅晶片，其中优选电阻率为 0. 5-3欧姆 厘米或3-6欧姆 厘米或6-10欧姆 厘米，用激光刻槽机在硅片的正面按电 极图刻制主栅槽和附栅槽，所说的是主删槽是两组栅状纵向槽，每组包含6个并列的单槽， 附栅槽是间隔1. 5 3. Omm排列的栅状横向单槽，每单槽的槽宽80 200 y m，槽深10 20践； ②.用NaOH稀溶液使表面反应形成绒面，随后依次用HC1稀溶液和HF稀溶液清 洗，腐蚀去除硅晶片的表面损伤层及表面杂质； ③.送入850-92(TC高温扩散炉中，通入气态P0CL3，高温扩散，形成电池正面PN 结； .置于等离子体化学气相沉积炉中，通入SiH4气体和NH3气体，通过化学气相 沉积制成表面减反射膜；二者体积比为l : 10。 ⑤.预制含有与硅晶片栅状电极槽相对应的栅状孔的镍合金掩模版；将掩模版放置于硅晶片刻有的电极槽的上方，将栅状孔与栅状电极槽对齐，利用印刷设备，以印刷的方式使正面银浆透过掩模版上的栅状孔压入硅晶片表面的栅状电极槽中； .将硅晶片翻转至背面，使未刻有电极槽的一面向上，将网版放置于硅晶片上方，利用印刷设备，分两步将背面银浆和铝浆印刷在硅晶片的背表面； ⑦.印刷浆料后的硅晶片置于红外线烧结炉，850-95(TC下烧结实现浆料与硅晶 材料的欧姆接触，形成电极。输送带速为2700 7000mm/s，根据烧结温度不同，对应的带速 不同，比如900。C时，带速可采用6600mm/s。 所说的镍合金掩模版是含有钨、锰和钼的镍基合金片，是由分别含有不同栅孔的 上、中、下三层组成的整体版；上层同时含有分别与电极附栅和主栅槽对应一致的横向栅孔 和纵向栅孔；中层只含有与主栅槽对应一致的纵向栅孔，下层只含有与附栅槽对应一致的 横向栅孔；印刷时，将掩模版的上层的一面向着硅晶片，并使栅孔与硅晶片对应的栅状电极 槽对齐。 所说的掩模片是采用化学镀的方式在不锈钢基板上以金属原子沉积的形式形成含有电极图形孔的金属膜片(厚度仅为60iim)。然后将其桥接到印刷使用的网框上，采用印刷的方式将银浆通过掩模版上的栅状孔挤压进硅晶片表面的电极槽中，之后，抬起掩模版，完成银浆的转移，在硅片上形成电极图形。由于掩模版具有高精度，高强度的特点，在整个印刷过程中，不会发生任何形变，自然也不存在硅片上电极图形变形的问题，尺寸精度可以精确到纳米级，完全能满足电池电极微米级的精度要求。本方法在网框与金属掩模版之间使用丝网衔接，丝网就好像一座桥，保留了丝网弹力好，丝网与金属粘贴强度高的优点，而在图形区域采用金属掩模版，又弥补了丝网本身的耐磨性差，精度低、使用寿命低的缺点。同时，掩模版发生松弛的可能性也降至最低，使用寿命也相应延长。 本方法在电极制作中使用了高精度的激光技术在硅片的表面形成精确的电极图形凹槽，并采用高精度的金属掩模版将银浆准确转移至硅片表面的凹槽中，弥补了丝网印刷技术形成电极的精度不足的问题，从而增大了银浆与硅片的接触面积，有效地降低电极上的电阻，实现了填充因子的提高，同时有效的减少了由于表面电极引起的受光面积的损失，提升了短路电流，进而提高了电池的光电转换效率。附图说明 图1是太阳能电池的结构原理示意图。 图2是太阳能电池的正面栅状电极槽分布图。 图3 图5分别是掩模版的上、中、下三层含有的栅状孔分布图。 图1中标号表示为l-正面电极，2-减反射膜，3-N型层，4-表面有绒面的P型硅晶体，4-1-纵向主栅槽，4-2-横向附栅槽，5-背面铝层，6-背面电极，7-镍合金掩模版，7-l-纵向栅孔，7-2-横向栅孔。具体实施例方式下面结合附图说明本专利技术太阳能电池实施例的结构及其制作方法。图1是太阳能电池的剖面结构原理图。图中正面电极1为负极，引出电池正面的电流；减反射膜2用于降低电池表面对于光照的反射率；N型层3在P型硅界面上形成内建空间电场，实现电子与空穴的漂移，达到扩散载流子的动态平衡；表面有绒面的P型硅晶体4是太阳电池的基体材料，其表面的绒面可降低电池表面对于光照的反射率；背面铝层5与P型硅基体4实现欧姆接触，收集背表面的载流子；背面电极6为正极，引出电池背面的电流。 硅是半导体材料，在光照下导电性能增大，基体材料中的磷与硼元素产生的载流子发生定向移动，使硅晶体的导电性进一步加强，从而可通过电极引出电流。 图2表示P型硅片4的正面形状，其正面刻有栅状电极槽；其中每条横向线表示单个附栅槽4-2，两条纵向粗线表示主栅槽4-1，每一条纵向粗线包含有6个纵向单槽。图2中标有硅晶片4的规格尺寸和槽间距尺寸，图中的尺寸单位为mm。 硅晶片4正面刻槽过程如下 设备高精度激光刻槽机(可以精确转化AUTOCAD的设计图形)；具体操作温度25士rc下，将硅片水平放在激光设备的真空台面上，开启真空开关，使硅片紧密吸附在台面上，打开激光，调整电流至8. 5A，调整焦距，按照图2的设计图形运行开关，速度为150mm/ S。激光头自动按照图形设计刻制成槽，单槽宽90iim，槽深20iim，槽间距1. 5mm。 刻槽后的硅晶片依次用0. 1% NaOH溶液、5X HC1溶液和10% HF溶液清洗，形成 绒面并腐蚀去除表面损伤层及表面杂质；送入850-92(TC高温扩散炉中，通入气态P0CL3， 高温扩散，形成电池正表面PN结；然后在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池制作方法，其特征是制备过程如下：①．选用电阻率０．５－１０欧姆.厘米的硅晶片，用激光刻槽机在硅片的正面按电极图刻制主栅槽和附栅槽，所说的是主删槽是两组栅状纵向槽，每组包含６个并列的单槽，附栅槽是间隔１．５～３．０ｍｍ排列的栅状横向单槽，每单槽的槽宽８０～２００μｍ，槽深１０～２０μｍ；②．用ＮａＯＨ稀溶液使表面反应形成绒面，随后依次用ＨＣｌ稀溶液和ＨＦ稀溶液清洗，腐蚀去除硅晶片的表面损伤层及表面杂质；③．送入８５０－９２０℃高温扩散炉中，通入气态ＰＯＣＬ３，高温扩散，形成电池正面ＰＮ结；④．置于等离子体化学气相沉积炉中，通入体积比为１∶１０的ＳｉＨ４气体和ＮＨ３气体，通过化学气相沉积制成表面减反射膜；⑤．预制含有与硅晶片栅状电极槽相对应的栅状孔的镍合金掩模版；将掩模版放置于硅晶片刻有的电极槽的上方，将栅状孔与栅状电极槽对齐，利用印刷设备，以印刷的方式使正面银浆透过掩模版上的栅状孔压入硅晶片表面的栅状电极槽中；⑥．将硅晶片翻转至背面，使未刻有电极槽的一面向上，将网版放置于硅晶片上方，利用印刷设备，分两步将背面银浆和铝浆印刷在硅晶片的背表面；⑦．印刷浆料后的硅晶片置于红外线烧结炉，８５０－９５０℃下烧结实现浆料与硅晶材料的欧姆接触，形成电极。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘猛，吕达，童彩霞，黄耀辉，瞿辉，
申请(专利权)人：江苏顺风光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]