背面抛光结构单晶硅太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术的背面抛光结构单晶硅太阳能电池的制备方法，包括：采用高浓度碱溶液对硅片进行抛光处理，在硅片的正面和背面均形成抛光结构；在硅片的背面形成一层掩膜；采用低浓度碱溶液对硅片进行制绒，在掩膜的保护下，只在硅片的正面形成金字塔绒面结构；对硅片进行扩散前清洗，去除掩膜，保留硅片背面的抛光结构；对硅片表面进行磷扩散形成N+层；以及电极的制备。本发明专利技术的方法可以简便有效地制备出背面抛光结构单晶硅太阳能电池，并进一步提高太阳能电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的，包括：采用高浓度碱溶液对硅片进行抛光处理，在硅片的正面和背面均形成抛光结构；在硅片的背面形成一层掩膜；采用低浓度碱溶液对硅片进行制绒，在掩膜的保护下，只在硅片的正面形成金字塔绒面结构；对硅片进行扩散前清洗，去除掩膜，保留硅片背面的抛光结构；对硅片表面进行磷扩散形成N+层；以及电极的制备。本专利技术的方法可以简便有效地制备出背面抛光结构单晶硅太阳能电池，并进一步提高太阳能电池的光电转换效率。【专利说明】
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种。
技术介绍
近年来，中国光伏电池领域发展迅速，太阳能光伏发电将会替代部分常规能源成为世界能源供应的主体。太阳能电池主要包括晶体硅电池和薄膜电池。然而，薄膜电池所用设备昂贵、转换效率不高等缺点，未来10年晶体硅太阳能电池的主导地位仍不会改变。晶体硅太阳能电池包括单晶硅、多晶硅和不定形硅为基体材料的太阳能电池，单晶硅太阳能电池是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池，是目前开发得最快的一种太阳能电池，它的构造和生产工艺已定型，产品已广泛应用于空间和地面。目前，请参阅图1，图1为工业生产的单晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:步骤LOl:对硅片进行槽式双面制绒；步骤L02:对硅片进行扩散前清洗；步骤L03:扩散制结；例如，对于P或N型太阳能电池，进行双面磷扩散，在硅片的表面形成N+层；这里，扩散过程中，不仅会在硅片正面形成N+层，也会在硅片背面及侧面边缘形成N+层；然后，进行湿法刻蚀，去除硅片背面和侧面边缘的N+层；步骤L04:制备电极；例如，针对P或N型太阳能电池，在硅片的正面沉积氮化硅薄膜；接着，丝网印刷电极材料，比如依次印刷银铝浆背电极、铝背电场和银正电极；最后高温烧结制备出电极。上述方法中，单晶硅片双面均具有绒面结构，当光照射正面时，会在表面的绒面结构中产生二次反射，大大提高对光的吸收率；但是，背面的绒面结构会导致铝背场烧结后形成的P+层不平整，对于N型半导体衬底则影响PN结的质量，对电池的短路电流和开路电压产生不利影响，最终导致光电转换效率的下降。此外，虽然采用上述方法去除背面的N+层的过程中能够使绒面结构变小，但是，衬底背面仍具有绒面结构，也会导致光电转换效率的下降，因此，需要一种方法，可以有效简便地制备出正面为绒面结构和背面为抛光结构的太阳能电池。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术旨在简化制备背面抛光结构单晶硅太阳能电池的工艺步骤，有效地实现正面绒面结构和背面抛光结构，从而提高太阳能电池的光电转换效率。本专利技术的，其中，该制备方法包括以下步骤:步骤SOl:采用高浓度碱溶液对所述硅片进行抛光处理，在所述硅片的正面和背面均形成抛光结构；步骤S02:在所述硅片的背面形成一层掩膜；步骤S03:采用低浓度碱溶液对所述硅片进行制绒，在所述掩膜的保护下，只在所述硅片的正面形成金字塔绒面结构；步骤S04:对所述硅片进行扩散前清洗，去除所述掩膜，保留所述硅片背面的抛光结构；步骤S05:在所述娃片正面形成N+层；步骤S06:制备电极。优选地，所述掩膜为二氧化硅膜或氮化硅膜。优选地,所述掩膜的厚度不小于5nm。优选地，所述掩膜的制备采用扩散炉或等离子体增强化学气相沉积法。优选地，所述高浓度碱溶液的浓度大于2%，所述低浓度碱溶液的浓度小于2%。优选地,所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。优选地，所述扩散前清洗所采用的溶液为氢氟酸溶液。优选地，所述硅片正面制绒采用的是槽式制绒机。优选地，所述步骤S05中在所述硅片正面形成N+层的方法包括:首先，对所述硅片的表面进行磷扩散，扩散方阻为60-90ohm，从而在所述硅片的正面、背面和侧面边缘均形成N+层；然后，采用湿法刻蚀工艺去除所述硅片背面和侧面边缘的N+层，保留所述硅片正面的N.层。优选地，所述制备电极的方法包括:步骤Al:采用等离子体增强化学气相沉积法在所述硅片正面形成一层氮化硅薄膜；步骤A2:采用丝网印刷工艺制备背电极、背电场和正电极；步骤A3:采用烧结工艺，使所述背电极和所述正电极均与所述硅片形成欧姆接触，并在所述硅片与所述背电场接触的区域形成P+层。本专利技术的，通过采用高浓度碱溶液进行各向同性刻蚀使硅片正面和背面均呈现为抛光结构，再利用掩膜对硅片背面进行保护，采用低浓度碱溶液进行各向异性刻蚀，巧妙地在硅片正面形成绒面结构，在去除掩膜之后，背面为抛光结构；同时，由于在传统的工艺方法中，在制绒后进行扩散前清洗，利用掩膜易被清洗液比如氢氟酸腐蚀的特性，在该常规清洗步骤中即可去除掩膜，而不需要增加新的工艺步骤，因此，本专利技术的方法可以简便有效地制备出背面抛光结构单晶硅太阳能电池，从而提高太阳能电池的光电转换效率。采用本专利技术的方法和常规的方法相比，其开路电压增加值大于3mV，短路电流增加值大于0.2A，光电转换效率增加值大于0.3%。【专利附图】【附图说明】图1为工业生产的单晶硅太阳能电池的制备方法图2为本专利技术的一个较佳实施例的所制备的太阳能电池的剖面结构示意图图3为本专利技术的上述较佳实施例的的流程示意图图4为本专利技术的上述较佳实施例中在正面制绒后所形成的硅片剖面结构示意图【具体实施方式】为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。以下结合具体实施例和附图2-4对本专利技术的作进一步详细说明。其中，图2为本专利技术的一个较佳实施例的所制备的太阳能电池的剖面结构示意图，图3为本专利技术的上述较佳实施例的的流程示意图，图4为本专利技术的上述较佳实施例中在正面制绒后所形成的硅片剖面结构示意图。本专利技术的，可以应用于制备N型或P型太阳能电池，如前所述，由于本专利技术的方法可以较为简便和有效地制备出背面抛光结构，对N型电池而言，背面抛光结构有利于提高其PN结的质量，对P型电池而言，背面抛光结构有利于提高铝背场烧结后形成的P+层的平整度，因此，本专利技术的方法能够简化工艺和有效提高太阳能电池的光转换效率。请参阅图2，本专利技术的一个较佳实施例中，在硅片5的正面上具有绒面结构3，在绒面结构3中具有N+层4，在绒面结构3上沉积有氮化硅薄膜2，正电极I穿透氮化硅薄膜2和绒面结构3,与N+层4相接触；在娃片5的背面表面具有背电场7,在背电场7和娃片5的背面的接触区域形成有P+层6，背电极8的侧面与P+层6和背电场7接触，顶部与硅片5直接接触。需要说明的是，在本专利技术中，硅片可以为N型，也可以为P型，所形成的太阳能电池的结构可以但不限于为N+NP+型太阳能电池，在该较佳实施例仅以N型单晶硅片所形成的N+NP+型太阳能电池为例进行说明，但这不用于限制本专利技术的范围。单晶硅被碱溶液腐蚀的原理为:单晶硅的(100)面与(111)面被腐蚀速率之商定义为“各向异性因子”(SI)。当碱液浓度较低(< 2%)时，各向异性因子较大，(100)面被腐蚀速率明显大于(111)面，腐蚀后会在表面形成金字塔绒面结构。随着碱液浓度的升高，各向异性因子逐渐减小并趋近于1，当趋近于I时，硅片(100)面与(111)面的被腐蚀速度相近，得到的表面是平坦光亮的，称为背面抛光结构。当碱浓度大于2%时我们认为会对硅片进行抛光。因此，在本专利技术中，低浓度碱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张勤杰，杜飞龙，傅建奇，李秀青，华永云，
申请(专利权)人：北京七星华创电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：