一种多晶硅太阳电池及其制备方法技术

一种多晶硅太阳电池，其正表面（受光面）为Ｎ型区，有栅状金属银电极；所述太阳电池的背光面为金属底银电极和铝背场。正表面和背光面的银电极分别与Ｎ型区和Ｐ型多晶硅衬底形成欧姆接触，整个正表面均匀覆盖着减反射膜。制备所述太阳电池的方法是在硅片正表面通过Ｓｉ↓［３］Ｎ↓［４］保护，激光打孔，酸制绒实现蜂窝状设计，采用等离子化学气相沉积在电池正表面沉积减反射膜，以最大限度的减小蓝光反射，提高太阳电池在短波长范围的响应能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
随着全球能源的日趋紧张，太阳能以无污染、市场空间大等独有的优势受到世界各 国的广泛重视，国际上众多大公司投入太阳电池研发和生产行业。从太阳能获得电力， 需通过太阳电池进行光电变换来实现，硅太阳电池是一种有效地吸收太阳能辐射并使之 转化为电能的半导体电子器件，广泛应用于各种照明及发电系统中。在众多种太阳电池 中，多晶硅太阳电池在当今光伏市场具有最大的占有率，其应用小到民用，大到并网发 电厂，是未来几十年可再生能源发展的主流方向。传统多晶硅太阳电池制备工艺如图la-e所示硅片表面制绒今在P0Cl3中进行磷扩 散，形成N层今等离子刻蚀去除周边PN结+HF酸洗去除磷硅玻璃今PECVD正表面沉积 Si晶减反射膜—丝网印刷正电极、背电极、背电场+烧结炉内烧结，去除有机物并形成 欧姆接触。但是，从光学的角度讲，目前的多晶硅太阳电池的酸制绒工艺和单层减反射膜不足 以达到理想的陷光效果。大量的光，尤其是蓝光被太阳电池表面反射回空气中，高能光 子无法被硅电池吸收利用，太阳电池效率受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有太阳电池制备技术中对于可见光中蓝光吸收不够的缺 点，提出了。本专利技术太阳电池太阳光入射面为正面， 非太阳光入射面为背光面，太阳电池正面的表面，即正表面有蜂窝状结构，这种结构类 似于单晶硅的表面金字塔织构，可使入射光线多次在硅片表面进行反射，有效地增大了 对光子的俘获。同时，本专利技术对正表面引入不同折射率的双层减反射膜，进一步减小表 面的光反射，其实验效果不亚于表面金字塔织构。本专利技术适用于太阳电池的大规模、低成本的工业化生产，并且可提高太阳电池的光 电转化效率。本专利技术的目的通过采取以下技术方案予以实现本专利技术多晶硅太阳电池结构包括正电极，减反射膜，PN结，铝背场，背电极。电池的衬底材料为P型多晶硅，厚度范围为0. 1 0.4mm。正表面为N型区，构成一个PN结。正 表面有栅状金属银电极，太阳电池的背光面为金属底银电极和铝背场。正表面和背光面的银 电极分别与N型区和P型多晶硅衬底形成欧姆接触，整个正表面还均匀覆盖着减反射膜。由 太阳电池的受光面到背光面依次为正面银电极，减反射膜，N型区，P型多晶硅衬底，铝背 场，银背电极。制备本专利技术多晶硅太阳电池的方法和工艺步骤如下-1. 将用作衬底的硅片用罗斯和劳公司的等离子化学气相沉积(PECVD)设备在硅衬底 的正表面沉积Si3N4保护层；2. 采用帝尔公司的激光在所述的Si扎保护层上打孔，将需要制绒的区域暴露在空 气中。孔直径的大小和孔的深度可以通过调节激光的电流和暴露在激光中的时间来控 制。3. 去除硅片表面损伤层，用德国瑞纳制绒设备对暴露在外的硅片正表面做表面制絨。4. 用HF酸清洗硅片，以去除硅片正表面的Si:凡保护层。随后将硅片置于阿姆泰克 公司的扩散炉中，对硅片进行磷扩散，形成N型区。再采用七星集团的等离子刻蚀或者 湿法刻蚀去除边缘PN结。采用捷佳创磷硅玻璃清洗机清洗掉磷扩散过程中生成的Si02 杂质。5. 硅片正表面用罗斯和劳公司的等离子化学气相沉积(PECVD)设备沉积单层或者双 层减反射膜。如果沉积单层减反射膜，硅片则依次通过等离子化学气相沉积设备的以下系统或者 腔室硅片上料系统，抽真空预热室，加热室，减反射膜沉积室，冷却室，卸真空冷却 室，硅片下料系统。改变沉积时间可以得到不同厚度的减反射膜，硅片单层减反射膜的 沉积时间为1 3分钟。如果沉积双层减反射膜，则重复单层减反射膜沉积工艺，但是第二次沉积过程中的 反应气体种类和气体流量会和第一次中的不同。如果沉积双层减反射膜，其结构设计可 以是Si凡i (靠近空气)和Si,—A (靠近硅片)(0〈x〈l)组合，即靠近空气的一面为 Si,Nh，靠近硅片的一面为SihNx;亦可以是SiN (靠近空气)和SiC (靠近硅片)组合， 即为靠近空气的一面为SiN，靠近硅片的一面为SiC;亦可以是Si02(靠近空气)和SiC (靠近硅片)组合，即靠近空气的一面为Si02，靠近硅片的一面为SiC;或者是Si02(靠 近空气)和SiN组合(靠近硅片)，即靠近空气的一面为Si02，靠近硅片的一面为SiN。6. 在硅片正表面用贝克尼公司的丝网印刷机印刷银电极， 硅片背表面印刷银电极和铝电场。烧结以实现银电极与硅片良好的欧姆接触。在印刷过程中可以通过更换银、 铝浆料，调整网板的尺寸来优化工艺。 至此本专利技术太阳电池制备完成。所述在电池正表面使用的银浆料为腐蚀性，可以穿透单层或者双层减反射层，以实 现和硅片的良好欧姆接触。本专利技术的印刷工艺适合于大规模生产。 附图说明图la、图lb图lc、图ld、图le为现有商业化的多晶硅太阳电池生产工艺流程图； 图2a、 图2b图2c、图2d、图2e为本专利技术多晶硅太阳电池的生产工艺流程图。具体实施方式.-以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一歩说明。本专利技术多晶硅太阳电池包括正电极，减反射膜，PN结，铝背场，背电极。电池的衬 底材料为P型多晶硅，厚度范围为O. 1 0.4mm。正表面为N型区，构成一个PN结。正表面 有栅状金属银电极，太阳电池的背光面为金属底银电极和铝背场。正表面和背光面的银电极 分别与N型区和P型多晶硅衬底形成欧姆接触，整个正表面还均匀覆盖着减反射膜。由太阳 电池的受光面到背光面依次为正面银电极，减反射膜，N型区，P型多晶硅衬底，铝背场， 银背电极。如图2所示，制备本专利技术多晶硅太阳电池生产工艺流程如下1. 用罗斯和劳公司的等离子化学气相沉积(PECVD)设备在硅片正表面沉积Si扎保护 层，Si^保护层厚度为50 100纳米。2. 用帝尔公司的激光在硅片正表面开孔，将需要制絨的硅衬底区域暴露在空气中。 激光开孔可以采用准直或者聚焦两种方式，硅片放置在可移动的台面上，暴露在激光下， 通过步进移动台面实现对硅片正表面保护层开孔。3. 去除硅片表面损伤层，用德国瑞纳制绒设备中的刚03酸和HF酸(体积比3:1) 混合酸对暴露在外的硅片正表面做表面制绒，然后采用5y。质量比的K0H碱进行漂洗，再 采用HC1酸和HF酸(体积比2:1)混合酸进行漂洗。4. 用5 10%质量比的HF酸清洗掉表面Si3N4保护层，随后在阿姆泰克公司的扩散 炉中通过P0Cl3对硅片进行磷扩散，形成N层。采用七星集团的等离子刻蚀机或者湿法 刻蚀去除边缘PN结。通过捷佳创磷硅玻璃清洗机中的8 10%质量比的HF酸洗掉扩散过 程中生成的Si02杂质。5. 用罗斯和劳公司的平板式或管式等离子化学气相沉积(PECVD)设备在硅片正表面沉积双层减反射膜。通过控制反应时间可以得别不同厚度的膜。如表1中组别1所示。 表l:沉积双层减反射膜的实施例。注每层膜的沉积时间均为2分钟。<table>table see original document page 6</column></row><table>通过实验，成功制备了折射率分别为2.2 (厚度88纳米)和1.8 (厚度90纳米) 的双层减反射膜。6.采用贝克尼公司的丝网印刷机印刷正表面银电极、背表面银电极以及背表面铝电 场。所得产物置于连续烧结炉内烧结。从电池片入炉到出炉共分为三个温度区间。第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅太阳电池，其特征在于，所述太阳电池的衬底材料为Ｐ型多晶硅，太阳电池的受光面，即正表面为Ｎ型区，正表面有栅状金属银电极；所述太阳电池的背光面为金属底银电极和铝背场；正表面和背光面的银电极分别与Ｎ型区和Ｐ型多晶硅衬底形成欧姆接触，整个正表面均匀覆盖着减反射膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋洋，段野，刘辉，卢俊爱，刘玲，
申请(专利权)人：中轻太阳能电池有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]