一种N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池制造技术

本发明专利技术公开了一种N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池，包括N型硅衬底，N型硅衬底上下两个表面上均制成绒面，N型硅衬底上表面绒面上自下而上依次高温硼扩散掺杂沉积隔离层I(SiO2)、P型掺杂层、隔离层I和P+型掺杂层四层结构；最上一层再用PECVD技术实现SiN减反射膜；其中要在最后才实行埋电极与输出极的制备(上电极等丝网印刷技术)；N型硅衬底下表面绒面上自上而下进行背面的亚高温磷扩散掺杂，依次形成隔离层I(SiO2)和N+型掺杂层构成NIN+的结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双面太阳能电池，特别是一种N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池。
技术介绍
能源危机下光伏产业发展迅速。光伏理论与技术的发展逐渐走向成熟，进一步推广光伏应用的关键是提高电池光电转换效率、降低电池成本。Si衬底上HIT(物理上讲即PIN结)电池在日本Sanyo公司得到大力发展。它是晶体Si上生长非晶Si薄层的“异质结”(HIT结)电池，其工艺温度实际是一种中温工艺，虽然转换效率略强，但是寿命短，双面电池是适合于高日照下工作，工艺上适合规模化生产的低价高效电池之一。但是真正的双面电池是德国2006年开发的双PIN结、三电极(背电极，发射极，选择发射极)结构。日本改为双电极结构(基极，集电极)，其实三电极结构更合理，发电效率更高。因为晶体的形成都是高温下形成，掺杂的薄膜可以高温或者亚高温，而中温的CVD品质上会影响整个电池片的寿命。日本Si衬底上所谓“HIT结构”太阳能电池(hetero2junctionwithintrinsicthin21ayer solar cells)并非传统的异质结,我们做的有机单晶与娃单晶的双面电池才是真正的异质结。我们分别以P型S1、N型Si为衬底，开发了1、2型双PIN结的双面电池。我们又以有机半导体加玻璃TCO与N型或P型Si单晶掺杂之单面电池构成双异质结3、4型双面电池。以下分别以1、2、3、4型四种双面电池对当前全球晶体太阳能电池产业的发展与机理做出了创新。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池。它是高温工艺结晶成形，所以结构稳定，品质因素高，而且是在原有的工艺设备上实现工艺创新，相对德、日、美太阳能电池大国的电池片成本要低。本专利技术的技术方案:一种N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池，其特点是:包括N型硅衬底，N型硅衬底上下两个表面上均制成绒面，N型硅衬底上表面绒面上进行高温硼扩散掺杂，并自下而上依次形成隔离层I (SiO2)、P型掺杂层、隔离层I和P+型掺杂层的四层结构；最上一层再用PECVD技术实现SiN减反射膜；其中要在最后才实行埋电极与输出极的制备(上电极等丝网印刷技术)#型硅衬底下表面绒面上进行背面的亚高温磷扩散掺杂，自上而下依次形成隔离层I(SiO2)和N+型掺杂层构成NIN+的结构；由于N型硅的方阻是300Ω，因此它的掺杂分层沉积难以均匀，工艺上达到±3%是其关键。上述的N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池中，所述N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池，其最顶层的轻掺杂P+型材料层上(加减上标分别表示重掺杂和轻掺杂)再印刷前电极后覆盖有EVA层，用激光刻槽、清洗，实现银选择电极引出线；其最底层实现银烧结背电极，再覆以EVA。或直接用TCO (氧化物薄膜)导电玻璃或导电薄膜作为透光又可支撑的背电极；正面的埋电极有两种，一是正对背电极的正上方位置制作埋电极，二是在正上方做常规的输出电极，在其硅片边缘离边5毫米(mm)处做埋电极，埋深是80-90微米(μ m)。前述的N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池中，所述前电极、背电极和埋电极均为银电极，埋电极为一种连续战壕式或长方形段壕式；埋电极的侧面与硅片上半部绝缘，要求其方阻低于100 Ω。前述的N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池中，高温掺杂的均匀度要求不大于3%的误差。与现有技术相比，本专利技术在N型硅衬底与PIN结掺杂结构之间采用SiO2隔离层，而且硼磷掺杂层构成浓度梯度，各梯度之间也设置SiO2隔离层。这种结构必须实现水平方向均匀化、垂直方向禁带梯度化，以利于提高光伏效率；由于SiO2的存在，减少了重复污染，也提高了光伏效率，所以本专利技术给出了一个光伏效率函数:AF = FlClt+F2dt-PmAmdt。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的制备工艺流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。实施例。一种N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池，如图1所示，包括N型硅衬底N (Si)，N型硅衬底上下两个表面上均制成绒面6，N型硅衬底上表面绒面上自下而上依次高温硼扩散掺杂沉积隔离层I (SiO2)、P型掺杂层、隔离层I和P+型掺杂层四层结构；最上一层再用PECVD技术实现SiN减反射膜5 ;其中要在最后才实行埋电极2与输出极的制备(上电极等丝网印刷技术)；N型硅衬底下表面绒面上自上而下进行背面的亚高温磷扩散掺杂，依次形成隔离层I(SiO2)和N+型掺杂层构成NIN+的结构；由于N型硅的方阻是300 Ω，因此它的掺杂分层沉积难以均匀，工艺上达到±3%是其关键。所述N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池，其最顶层的轻掺杂P+型上再印刷前电极3后覆盖有EVA层7，用激光刻槽、清洗，实现银选择电极引出线；其最底层实现银烧结背电极I，再覆以EVA。或直接用TCO (氧化物薄膜)导电玻璃或导电薄膜作为透光又可支撑的背电极；正面的埋电极有两种，一是正对背电极的正上方位置制作埋电极，二是在正上方做常规的输出电极，在其硅片边缘离边5毫米(mm)处做埋电极，埋深是80-90微米(μ m)。所述前电极、背电极和埋电极均为银电极，埋电极为一种连续战壕式或长方形段壕式；埋电极的侧面4与硅片上半部绝缘，要求其方阻低于100Ω。高温掺杂的均匀度要求不大于3%的误差。在制备本专利技术的N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池时，在制作工艺方面还存在以下这些需要注意的地方。本专利技术为双面米光电池片，去掉了 BSF底层反光结构。即双面米光的双重进光光伏效应器件；a)背面光电池，正面光电池。b)三电极由烧结型+光腐蚀型工艺获取。形成背极、前极、埋电极(选择发射极)。c)保持双刻蚀、清洗、制绒收边的原工艺。d)双面光减反射薄膜及EVA光电子囚笼结构工艺可保留，并作成禁带梯度结构使双面采光囚笼效应实现。e)导电玻璃TCO粘胶工艺技术、印刷电极工艺保留。但是TCO镀层一面紧贴晶片表面，从而将支撑作用与导电作用合二为一。微纳米级沉积厚度Δ μ ηι(μ = Micro meter)、其控制工艺与R口 (方阻)均勻度Λ Rn与扩散时间At有关。形成一个光伏效率Fl (Λ μ m、ARD、At)的经验函数，我们称之经验扩散函数。关键是这些参数的合理控制，直接提高电池片的质量和效率。埋电极的微纳米刻蚀技术，刻深是属微米级，掺杂导电层厚度是纳米级，它的导电率涉及埋深层位AL，掺杂材料视电阻率R，刻蚀条数Λ η与刻蚀电流ΛΑ、频率Af F3 (R、AL、Δη、ΔΑ、Δ f)可以建立一个临界埋深函数Fe = f ( Δ L、R、Δη、ΔΑ、Tf laser)。这是第三个经验函数。本专利技术形成了禁带台阶，它与扩散、烧结、PECVD、流延工艺步骤、作业时间有关；并涉及衬底材料、掺杂层数及其数量、频率控制、隔离带(I)的厚薄、制做过程融合函数，允许一定的幅度涨落，即F = Fldt+F2dt-PmΔmdt.Pm为金属污化损耗。Fl+f2 >> Pm,但是Pm不能也不会为O。利用高温扩散+亚高温烧结+中温PECVD，形成三明治叠层结构。因为衬底厚度都在180μπι左右。这种双层三明治厚度在微米级。掺杂电子或空穴层在纳米级，这时其均匀度(J)是效率的关键因子，J函本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池，其特征在于：包括N型硅衬底，N型硅衬底上下两个表面上均制成绒面，N型硅衬底上表面绒面上进行高温硼扩散掺杂，并自下而上依次形成隔离层I、P型掺杂层、隔离层I和P+型掺杂层的四层结构；最上一层再用PECVD技术实现SiN减反射膜；其中要在最后才实行埋电极与输出极的制备；N型硅衬底下表面绒面上进行背面的高温硼扩散掺杂，并自上而下依次形成隔离层I和N+型掺杂层构成NIN+的结构。

【技术特征摘要】
1.一种N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池，其特征在于:包括N型硅衬底，N型硅衬底上下两个表面上均制成绒面，N型硅衬底上表面绒面上进行高温硼扩散掺杂，并自下而上依次形成隔离层1、P型掺杂层、隔离层I和P+型掺杂层的四层结构；最上一层再用PECVD技术实现SiN减反射膜；其中要在最后才实行埋电极与输出极的制备；N型硅衬底下表面绒面上进行背面的高温硼扩散掺杂，并自上而下依次形成隔离层I和N+型掺杂层构成NIN+的结构。2.根据权利要求1所述的N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池，其特征在于:所述N型硅衬底的双PIN结双面太阳能电池，其最顶层的P+型掺杂层上在印刷前电极后覆盖有EVA层，用激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩元杰，李新富，吴鹏飞，张冰，余上新，
申请(专利权)人：浙江金贝能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：