一种硅太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅太阳能电池的制备方法，在硅片上制作ＰＮ结工艺中，采用了选择性扩散工艺法，即利用激光对硅片的一个表面上欲制作正面电极的位置处进行加热，在加热作用下，均匀粘附在这个表面上的磷源中的磷向硅片内扩散，这样在欲制作正面电极的位置处形成薄层电阻较小的重掺杂区域，有效减少了硅太阳能电池的薄层电阻，这样不仅有利于增加硅太阳能电池的开路电压，开路电压的增加，有效提高了硅太阳能电池的转化效率，而且减少了金属电极与硅太阳能电池的欧姆接触，减少了硅太阳能电池的串联电阻，能够较好地满足工业化生产目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能电池的制备方法，尤其是涉及一种高效率硅太阳能电池的制备方法。
技术介绍
随着常规能源的日趋紧张，可再生能源越来越受到人类的重视，在过去的10年 内，太阳能发电量呈现指数式增长，随着晶体硅太阳能电池的制备方法的不断改进，生产成 本不断降低，太阳能发电将会越来越受到大家的青睐。 目前，在硅太阳能电池批量化生产过程中，由于生产设备的不断更新换代以及新 的生产制备方法的不断改进，使得硅太阳能电池的生产成本进一步降低，电池的光电转换 效率也不断提高，新的制备方法促进生产设备的发展，生产设备的更新又带动制备方法的 改进，最后传统的惯用的生产制备方法将因无法满足高效率和低成本的需求而难以在市场 上竞争。如2005年6月15日中国公告的专利技术专利"一种晶体硅太阳电池的制作方法"(授 权公告号CN 1206743C)，其公开了一种晶体硅太阳电池的制作方法，该方法按工艺线的生 产顺序分为如下六个步骤对硅片进行前道化学预处理；在硅片上制作半导体PN结；用电 感偶合等离子刻蚀硅片的周边；在制作好PN结的硅片正表面用等离子增强化学汽相沉积 工艺和真空溅射工艺淀积氮化硅薄膜；在淀积好氮化硅薄膜的硅片正面和背面用丝网印刷 工艺制作正、背面电极；正、背面电极金属化的同时进行氮化硅薄膜烧穿工艺，该方法简化 了太阳能电池工艺、将原来的两到三次的电极烧结工艺简化成一次完成，降低了的成本，提 高了太阳能电池的效率，采用该方法，单晶硅太阳能电池的效率达15.7%，多晶硅太阳能电 池的效率可达14. 0%以上。但这种方法存在较多的缺点，具体体现如下 1)、在硅片上制作半导体PN结过程中，其采用半导体工业中的常规扩散工艺，以 三氯氧磷(P0C13)为磷源进行高温扩散，这样形成的发射区n+层，将增加硅太阳能电池的 薄层电阻和死层，从而将影响硅太阳能电池的性能； 2)、该方法中的去边结工艺是采用电感耦合等离子刻蚀法进行去边结的，电感耦 合等离子刻蚀法虽然也能较好地除去硅片周边的可引起正背面短路的PN结，但是同时也 破坏了发射区n+层，从而降低了硅太阳能电池的性能； 3)、该方法中的镀氮化硅薄膜(ARC)工艺采用了等离子增强化学汽相沉积工艺， 其主要是在硅片的正表面进行淀积氮化硅薄膜，这样不但不利于硅片的背面的钝化，还会 增加硅片的背面的载流子的产生，从而将影响硅太阳能电池的性能； 除上述晶体硅太阳电池的制作方法列出的缺点外，现有的太阳能电池制作方法还 普遍存在下述缺陷现有的制作方法中正背面电极均是直接利用丝网印刷技术印刷制成， 栅线的线宽一般为120ii ，线高一般为25ii ，较宽的栅线增加了电池表面的遮光面积，这样 极不利于提高光生电流，从而降低了短路电流；现有的制作方法中对硅片进行的前道化学 预处理过程中，通常使用氢氧化钠或氢氧化钾、水、异丙醇混合液制绒形成金字塔结构，由 于异丙醇的价格较贵，使得生产成本也较高。
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能够有效提高硅太阳能电池的效率，能够较好地满足工业化生产目的的硅太阳能电池的制备方法。 本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为，按工艺线的生产顺序分为如下步骤对硅片进行前道化学预处理；在硅片上制作PN结；对硅片进行去边结处理；对硅片的表面进行钝化处理；制作正面电极和背面电极；正面电极和背面电极金属化及氮化硅薄膜烧穿处理，其特征在于采用选择性扩散工艺法在硅片上制作PN结，其具体过程为在硅片的一个表面上喷涂磷源，磷源为含磷酸的浆料，然后烘干硅片以保持磷源均匀粘附在硅片的这个表面上，烘干温度为300 50(TC，烘干时间为15 25分钟；根据欲制作的正面电极的预设长度和预设宽度，在硅片粘附有磷源的表面上选择确定欲制作正面电极的位置，用激光逐一对硅片上欲制作正面电极的位置处进行加热，使被激光照射的欲制作正面电极的位置处的温度达到900 130(TC，靠近被激光照射的位置处的表面的温度达到750 95(TC，远离被激光照射的位置处的表面的温度在常温左右，在激光的加热作用下，促使均匀粘附在硅片的一个表面上的磷源中的磷向硅片内扩散，此时在被激光照射的欲制作正面电极的位置处形成薄层电阻为20 40欧姆/平方厘米的重掺杂区域，而在未被激光照射的表面形成薄层电阻为90 200欧姆/平方厘米的轻掺杂区域，由重掺杂区域和轻掺杂区域构成发射区n+层；利用常规的烧结炉在温度为700 98(TC的条件下对磷扩散后的硅片进行整体加热2 30分钟，在硅片上形成PN结。 所述的对硅片进行去边结处理工艺中，采用湿法腐蚀方法进行去边结，湿法腐蚀方法的具体过程为用体积比为3 : 2的硝酸和氢氟酸的混合溶液均匀腐蚀硅片未扩散磷的表面，腐蚀硅片的量为40 90mg，以去除边结；用去离子水清洗硅片；用浓度为35% 45%的氢氧化钠溶液去除氢氟酸与硅原子反应生成的副产物多孔硅；用浓度为3% 5%的稀释氢氟酸溶液去除磷源与硅原子反应生成的含磷元素的二氧化硅；用去离子水清洗硅片，再利用甩干机甩干硅片。 所述的对硅片进行前道化学预处理的具体过程为将硅片浸泡于重量百分比为20% 25%的氢氧化钠溶液中，对硅片进行腐蚀减薄，除去硅片切片过程中在硅片的表面产生的损伤层，除去的损伤层的厚度为20 25 ii m，氢氧化钠溶液的温度为80 90°C，浸泡时间为3 5分钟；用体积百分比为1% 2%的稀释氢氧化钠溶液和体积百分比为20 % 25%的酒精的混合溶液，对硅片进行表面结构化处理，处理温度为80 9(TC，处理时间为20 25分钟；用体积百分比为15% 25%的稀释盐酸水溶液在常温下清洗硅片去除硅片上的金属离子，用体积百分比为3% 4%的稀释氢氟酸水溶液除去硅片表面的氧化硅层；用去离子水清洗硅片，再利用甩干机甩干硅片。 所述的对硅片的表面进行钝化处理的具体过程为采用13. 56MHz的等离子增强化学气相沉积工艺对硅片的两个表面进行双面钝化，对硅片未扩散磷的表面通过通入高纯氨气进行表面钝化，工艺条件为功率为2500W，真空度为1.5 1.8托，高纯氨气流量为4 6升/分钟，衬底温度为400 500°C ，钝化时间为3 5分钟；对硅片磷扩散后的表面通过沉积氮化硅薄膜进行表面钝化，工艺条件为功率为3000W，高纯氨气流量为3. 7 4. 7升/分钟，硅烷流量为0. 42 0. 47升/分钟，衬底温度为420 480°C ，沉积时间由沉积氮化硅薄膜的速度而定，氮化硅薄膜的厚度为78 82nm，硅片磷扩散后的表面沉积氮化硅薄膜后呈深蓝色，以降低光的反射。 所述的制作正面电极和背面电极工艺中，采用丝网印刷工艺在硅片未扩散磷的表面上印刷背面电极和铝背场；采用激光喷墨工艺在欲制作正面电极的位置处进行喷墨形成宽为35 45微英寸的镍层，再采用丝网印刷工艺，并利用线宽为50微英寸的网版进行中心定位，在镍层上印刷宽为45 55微英寸的银浆，形成正面电极，正面电极的宽为45 55微英寸，高为30 40微英寸。 所述的正面电极和背面电极金属化及氮化硅薄膜烧穿处理工艺中，采用常规的链式烧结炉，带速为200 220英寸/分钟，烧结温度为950 980°C ，压縮空气的量程为23 28%。 与现有技术相比，本专利技术的优点在于 1)、在硅片上制作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅太阳能电池的制备方法，按工艺线的生产顺序分为如下步骤：对硅片进行前道化学预处理；在硅片上制作ＰＮ结；对硅片进行去边结处理；对硅片的表面进行钝化处理；制作正面电极和背面电极；正面电极和背面电极金属化及氮化硅薄膜烧穿处理，其特征在于采用选择性扩散工艺法在硅片上制作ＰＮ结，其具体过程为：在硅片的一个表面上喷涂磷源，磷源为含磷酸的浆料，然后烘干硅片以保持磷源均匀粘附在硅片的这个表面上，烘干温度为３００～５００℃，烘干时间为１５～２５分钟；根据欲制作的正面电极的预设长度和预设宽度，在硅片粘附有磷源的表面上选择确定欲制作正面电极的位置，用激光逐一对硅片上欲制作正面电极的位置处进行加热，使该位置处的温度达到９００～１３００℃，促使均匀粘附在硅片的一个表面上的磷源中的磷向硅片内扩散，以在被激光照射的欲制作正面电极的位置处形成薄层电阻为２０～４０欧姆／平方厘米的重掺杂区域，而在未被激光照射的表面形成薄层电阻为９０～２００欧姆／平方厘米的轻掺杂区域，由重掺杂区域和轻掺杂区域构成发射区ｎ＋层；利用常规的烧结炉在温度为７００～９８０℃的条件下对磷扩散后的硅片进行整体加热２～３０分钟，在硅片上形成ＰＮ结。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖剑峰，周体，黄志林，夏金才，
申请(专利权)人：宁波太阳能电源有限公司，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]