一种Ｎ型晶体硅局部铝背发射极太阳电池的制备方法技术

一种Ｎ型晶体硅局部铝背发射极太阳电池的制备方法，选取Ｎ型硅片先进行表面织构化制绒，再采用磷扩散形成前表面场，在去除磷扩散时形成的磷硅玻璃后在前表面沉积钝化膜，接着对硅片进行背面化学抛光除去磷扩散时在背面形成的Ｎ＋层，然后先后经背面沉积钝化膜、背面局部开孔或开槽和背面丝网印刷铝层或银铝层，再进行前表面印刷银浆，最后经一次烧结形成背面局部Ｐ＋层和前后表面电极的欧姆接触即可；该方法采用了Ｎ型基底，并且将局部铝形成的Ｐ－Ｎ结做在背面；还采用背面化学抛光的方法去边结，代替传统的堆垛式等离子刻蚀工艺，简化了工艺流程，更带来了一系列的电池性能改良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳电池
，具体涉及一种N型晶体硅局部铝背发射极太阳电 池的制备方法。
技术介绍
随着化石能源的日益减少和由此带来的生态环境恶化，人们将目光从传统的化石 能源转向新型的绿色能源。而人类获得能源的最直接的方式就是利用太阳能，太阳电池是 将太阳能转换为电能的最有效地方式之一。近几年来，太阳电池世界产量以每年30 40% 的速度增长，成为目前市场上发展最快的行业之一。目前晶体硅太阳电池占据市场的主导地位。晶体硅生产线绝大多数都是利用掺硼 P型晶体硅制作太阳电池设计，基本上工艺流程包括制绒、扩散、等离子刻蚀、磷硅玻璃清 洗、氮化硅沉积、丝网印刷、烧结。该流程制得的单晶硅太阳电池转换效率目前达到17.5% 左右。传统的掺硼P型晶体硅太阳电池存在一些弊端一是P型硅片本身掺硼，而形成硼氧 复合对会引起转换效率衰减；二是P型硅片中的少子是电子，对外来杂质引起的复合敏感， 所导致少子寿命不高。采用N型硅片制作的太阳电池不存在上述问题，N型硅片本身不含 或者含极少量的硼元素，因此硼氧复合对作用很弱，所以没有光致衰减的问题。另一方面， 硅片的厚度越来越薄，由此传统晶体硅太阳电池结构呈现出新的问题一是表面复合速率 的影响越来越显著；二是丝网印刷全铝电场引起的电池弯曲越来越严重。中国专利申请号200710019392. 6的专利申请提供了一种大面积低弯曲超薄型双 面照光太阳能电池的制作方法，在对N型电池的制作工艺上，采用了丝网印刷技术将相应 的金属浆料按预设图形分别压印在硅片正反表面上，再在其后的烧结工艺中形成导电电极 并和硅片表面预设区域形成电导接触。但是该电池结构是双面结构，背面的金属覆盖面积 有限，不能很好地与背面的膜层形成有效的大面积背面内反射层，势必减小了太阳光长波 段的吸收，而且该专利背面的金属采用的是铝浆和银浆，如果考虑到电池焊接问题，要么选 择将银浆印刷在铝浆上，要么将银浆印刷在铝浆未覆盖的面积上，但是这或者将增加两次 印刷定位的难度，或者减小背面的受光面积，同时会增加金属元素向硅基底中扩散的量，引 起体复合；其次该电池的制作工艺完全是基于传统电池方法，采用的等离子刻蚀去边结，没 有考虑去除在管式扩散时在背面形成的N+层，这带来直接恶果就是使得在后面印刷铝浆 以形成背面局部P-N结时，提高了铝浆补偿磷杂质的程度，降低了背面P-N结的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种N型晶体硅局部铝背发射极太阳电池的制备方法，该 方法采用N型硅片，将局部铝形成的P-N结做在背面，背面局部铝发射极减少了 P+重掺杂 带来的复合，减小了复合电流；并且背面采用局部金属接触，与整体金属背场相比大大降低 了电池的弯曲程度；同时还采用背面化学抛光的方法去边结，提高了背面P-N结的性能。为达到上述目的，本专利技术提供的N型晶体硅局部铝背发射极太阳电池的制备方法，选取N型硅片先进行表面织构化制绒，再采用磷扩散形成前表面场，在去除磷扩散时形 成的磷硅玻璃后在前表面沉积钝化膜，接着对硅片进行背面化学抛光除去磷扩散时在背面 形成的N+层，然后先后经背面沉积钝化膜、背面局部开孔或开槽和背面丝网印刷铝层或银 铝层，再进行前表面印刷银浆，最后经一次烧结形成背面局部P+层和前后表面电极的欧姆 接触即可。优选的，本专利技术提供的N型晶体硅局部铝背发射极太阳电池的制备方法，包括以 下步骤(1)选取N型硅片，进行表面织构化制绒对N型单晶硅片，在重量百分含量为0. 5 5%的氢氧化钠去离子水溶液中，在温 度为75 90°C的条件下进行表面织构化制绒，对于N型多晶硅片，在硝酸、氢氟酸和去离子 水的体积比为1 2 0. 5 1 1的混合溶液中，在5 15°C的条件下进行表面织构化 制绒；(2)磷扩散形成前表面场将织构化后的硅片采用三氯氧磷液态源进行管式双面扩散形成前表面场；(3)去除磷硅玻璃将磷扩散后硅片浸入体积百分含量为5 20%的氢氟酸中清洗除去在磷扩散时 形成的磷硅玻璃；(4)前表面沉积钝化膜采用PECVD技术在前表面沉积双层钝化膜；(5)背面化学抛光对N型单晶硅片，在加热的碱液中进行抛光除去磷扩散时在背面形成的N+层，对 N型多晶硅片，将背面单面接触酸液在低于常温下抛光除去磷扩散时在背面形成的N+层；(6)背面沉积钝化膜采用PECVD技术在背面沉积单层或双层钝化膜；(7)背面开孔或开槽采用激光或丝网印刷穿透性浆料对覆盖有钝化膜的硅片背面进行开孔或开槽至 完全穿透钝化膜层；(8)背面丝网印刷铝层或银铝层和前表面印刷银浆在硅片背面开孔或开槽处采用丝网印刷非穿透性铝浆形成局部铝背发射极和背 铝电极，丝网印刷的铝浆单位面积重量为6 lOmg/cm2，然后在前表面印刷银浆；(9)烧结对前、后表面的金属进行一次烧结，形成背面局部P+层和前后表面电极的欧姆接 触。在上述步骤中步骤(1)中所述的氢氧化钠水溶液中还含有有机溶剂，所述的有机溶剂为酒精或 异丙醇，其体积百分含量为5 10 %。步骤(2)中扩散后N型硅片的方块电阻为40 80 □，结深为0.2 0.5 iim。步骤(4)中所述的钝化膜为氮化硅双层膜或二氧化硅和氮化硅的叠层膜。步骤(5)中的碱液为无机碱液或有机碱液，所述的无机碱液为氢氧化钾或氢氧化钠的去离子水溶液，其重量百分含量为10 40%，所述的有机碱液为四甲基氢氧化铵或乙 二胺的去离子水溶液，其重量百分含量为10 30%。在上述碱液中抛光的温度为45 90°C，时间为2 20min。步骤(5)中的酸液为硝酸、氢氟酸和去离子水的混合溶液，硝酸、氢氟酸和去离子 水体积比为4 5 1 2 1，在酸液中抛光的温度为10 20°C。步骤(6)中所述的钝化膜为氮化硅单层膜或氮化硅双层膜或二氧化硅和氮化硅 的叠层膜。步骤(9)中最高烧结温度为700 900°C，形成的背面局部P+层中替代式铝原子 的浓度为1018 1019Cm_3，结深为5 9 ii m。在电池前表面采用PECVD沉积双层氮化硅叠层结构，虽然都是氮化硅，但是性质 不完全一样，第一层主要起钝化效果，第二层主要起调节整个膜层光学性质的效果；也可以 采用二氧化硅和氮化硅的叠层结构，二氧化硅可以由热氧化、化学氧化、PECVD形成，氮化硅 由PECVD沉积而成；也可以采用其它叠层结构。太阳电池采用了 N型基底，N型硅片本身不含硼元素，或者其含量极低，因此没有 通常P型电池所存在的光致衰减问题。采用化学方法进行背面抛光，代替了传统的堆垛式等离子刻蚀工，对于单晶硅抛 光，将硅片沉浸在浓碱溶液在加热条件下抛光，在此步骤中，前表面的膜层将作为前表面的 掩膜防止抛光液的腐蚀；对于多晶硅抛光，将硅片背面单面接触硝酸、氢氟酸、去离子水的 混合溶液在低于常温条件下抛光。背面化学抛光的作用为(1)代替了传统的堆垛式等离子去边结工艺，避免了因为堆垛带来的硅片前表面 织构化形貌的损伤；(2)去除了在管式扩散时在背面形成的N+层，使得在后面印刷铝浆以形成背面局 部P-N结时，大大降低铝浆补偿磷杂质的程度，并且避免了背面N+层的存在带来的边缘漏 电情况的发生。(3)去除了在管式扩散时在背面形成的N+层，在背面形成更为理想的P-N结，提高 P-N结的反向特性，这在将电池组装成组件后，提高组件的性能。(4)形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｎ型晶体硅局部铝背发射极太阳电池的制备方法，其特征在于，选取Ｎ型硅片先进行表面织构化制绒，再采用磷扩散形成前表面场，在去除磷扩散时形成的磷硅玻璃后在前表面沉积钝化膜，接着对硅片进行背面化学抛光除去磷扩散时在背面形成的Ｎ＋层，然后先后经背面沉积钝化膜、背面局部开孔或开槽和背面丝网印刷铝层或银铝层，再进行前表面印刷银浆，最后经一次烧结形成背面局部Ｐ＋层和前后表面电极的欧姆接触即可。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金井升，尹海鹏，朱生宾，何胜，单伟，
申请(专利权)人：晶澳扬州太阳能光伏工程有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]