專利名稱：基于p型硅片的背接觸式hit太陽能電池制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及一種太陽能電池的制備方法，具體涉及一種在P型硅襯底上制備背接觸式HIT太陽能電池的方法。
背景技術(shù)：
太陽能產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展需求一種工藝流程簡單，光電轉(zhuǎn)化效率高的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)來降低發(fā)電成本，達(dá)到與市電同價或低于市電電價的目標(biāo)。當(dāng)前常規(guī)晶硅電池隨著產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，轉(zhuǎn)換效率提升和成本降低都有了較大的進(jìn)步。但常規(guī)晶硅電池的本身技術(shù)特點限制了其發(fā)電成本的進(jìn)一步降低，難以達(dá)到市電同價的目標(biāo)。業(yè)界出現(xiàn)了多種解決方案，包括選擇性發(fā)射極太陽能電池、背接觸式太陽能電池、 HIT電池等。同時新的技術(shù)，如激光技術(shù)、LIP技術(shù)、光刻技術(shù)等的出現(xiàn)也為太陽能電池進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換效率提升和成本降低提供了可能。目前在各種高效太陽電池中，背接觸電池和HIT電池是極為有效地解決方案。背接觸電池提高太陽能電池的光利用率，使得效率有了巨大提升。但是其多采用了激光技術(shù)， 成本較高且產(chǎn)能較小。HIT電池減少了電池厚度且效率較常規(guī)晶硅電池有了提高，但其仍在電池正面印刷銀電極，遮光率的問題沒有解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種在P型硅襯底上制備背接觸式HIT太陽能電池的方法，該方法可提高晶體硅太陽能電池的效率，適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于P型硅片的背接觸式HIT太陽能電池制備方法，步驟包括
(1)在制絨后的P型硅片正表面沉積一層高濃度P+型非晶硅薄膜；
(2)在P型硅片背表面依次沉積一層本征非晶硅薄層和一層N型非晶硅薄層；
(3)在P型硅片背表面采用絲網(wǎng)印刷燒結(jié)方式沉積SiOJt為掩膜；
(4)在硅片正表面沉積氮化硅減反射層；
(5)使用強(qiáng)堿溶液腐蝕背表面掩膜未遮檔區(qū)域直至露出P型硅基體；使用HF酸腐蝕掉 SiO2掩膜以露出N型非晶硅；
(6)在硅片背表面沉積一層SiO2薄層作為背面鈍化層；
(7)在背表面的P型區(qū)域和N型區(qū)域分別絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電漿料經(jīng)燒結(jié)作為P區(qū)電極和N 區(qū)電極。其中步驟(1)和(2)中采用非晶硅鍍膜設(shè)備在P型硅片正表面沉積P+型非晶硅薄層以及背表面依次沉積本征非晶硅薄層和N型非晶硅薄層，膜厚度范圍均為廣50000nm。步驟(4)在硅片正表面沉積氮化硅減反射膜采用PECVD技術(shù)，減反射膜厚度為 75 85nm，折射率為2. 0 2· 2。步驟(5)使用強(qiáng)堿溶液腐蝕掩膜未遮擋區(qū)域非晶硅薄膜至露出P型晶硅基體表面，所用強(qiáng)堿腐蝕劑可以為KOH、NaOH或四甲基氫氧化銨(TMAH)，堿溶液濃度為0. 1°/Γ40% ； 使用HF溶液去除SiO2掩膜，HF酸濃度為1% 40%。步驟(6)在硅片背面沉積一層SiO2薄層作為背面鈍化層和反射面，SiO2薄層厚度在 1 50000nm。步驟(7)在背表面的N型區(qū)域和P型區(qū)域分別絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電漿料作為N區(qū)電極和P 區(qū)電極，N型區(qū)域上采用的電極印刷材料為銀漿；P型區(qū)域上采用的電極印刷材料為銀漿、 銀鋁漿，或者是類似常規(guī)太陽能電池背面銀鋁相接的結(jié)構(gòu)的一種。本發(fā)明的有益效果是一種在P型硅襯底上制備背接觸式HIT太陽能電池的方法， 首先對P型硅片進(jìn)行清洗和制絨；在制絨后的P型硅片正表面沉積一層高濃度P+型非晶硅薄膜；在背表面依次沉積一層本征非晶硅薄層和一層N型非晶硅薄層；在硅片背表面采用絲網(wǎng)印刷燒結(jié)方式沉積SiO2作為掩膜，采用絲網(wǎng)印刷的方式把SiO2漿料印刷在硅片背面， 燒結(jié)形成掩膜的方法使掩膜形狀更精準(zhǔn)和易控；在硅片正表面生長氮化硅減反射層；使用強(qiáng)堿溶液腐蝕背表面掩膜未遮檔區(qū)域直至露出P型硅基體；使用HF酸腐蝕掉SiO2掩膜以露出N型非晶硅；在硅片背面沉積一層SiO2薄層作為背面鈍化和反射面；在背表面的N型區(qū)域和P型區(qū)域分別絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電漿料經(jīng)燒結(jié)成為電極。采用該方法制備的太陽能電池不會出現(xiàn)晶硅太陽能電池光致衰減現(xiàn)象；太陽光在電池內(nèi)傳播光程更長，電池較常規(guī)晶硅太陽電池厚度大大減??；電極全部印刷在電池背面，即避免了常規(guī)太陽能電池正面電極遮光的問題，又降低了對電極印刷精度和高寬比的要求；在組件生產(chǎn)中使用本電池可減少焊接工序，節(jié)約焊帶，降低組件生產(chǎn)成本。本發(fā)明的制備工藝將常規(guī)晶硅生產(chǎn)工藝和薄膜太陽能電池生產(chǎn)工藝結(jié)合，方法簡單，能夠迅速產(chǎn)業(yè)化。


圖1所示為本發(fā)明電池結(jié)構(gòu)示意圖2所示為本發(fā)明實施例1和2中電池背面的掩膜區(qū)域的示意圖； 圖3所示為本發(fā)明實施例1和2中背面電極的示意圖； 圖4所示為本發(fā)明工藝流程圖。圖中，1. P型硅片，2. P+非晶硅薄膜，3.本征非晶硅薄層，4. N型非晶硅薄層，5. 氮化硅減反射膜，6. SiO2薄層，7. P區(qū)電極，8. N區(qū)電極，9. SiO2掩膜。
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明并不局限于此。一種基于P型硅片1的背接觸式HIT太陽能電池制備方法，首先對P型硅片1進(jìn)行清洗和制絨；在制絨后的P型硅片1正表面沉積一層高濃度P+型非晶硅薄膜2 ；在背表面依次沉積一層本征非晶硅薄層3和一層N型非晶硅薄層4 ；在硅片背表面采用絲網(wǎng)印刷燒結(jié)方式沉積SiOJt為掩膜9 ；在硅片正表面生長氮化硅減反射層5 ；使用強(qiáng)堿溶液腐蝕背表面SiO2掩膜9未遮檔區(qū)域直至露出P型硅基體；使用HF酸腐蝕掉SiO2掩膜9以露出N 型非晶硅；在硅片背表面沉積一層SiO2薄層6作為背面鈍化和反射面；在背表面的N型區(qū)域和P型區(qū)域分別絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電漿料經(jīng)燒結(jié)作為N區(qū)電極8和P區(qū)電極7。
N型區(qū)域上采用的電極印刷材料為銀漿；P型區(qū)域上采用的電極印刷材料為銀漿、 銀鋁漿，或者是類似常規(guī)太陽能電池背面銀鋁相接的結(jié)構(gòu)的一種。實施例1 選擇P型單晶硅片；P型硅片1經(jīng)過常規(guī)的清洗工藝，進(jìn)行表面堿制絨，以便去除硅片表面的機(jī)械損傷層，清除表面油污和金屬雜質(zhì)，形成金字塔形貌的絨面，增加對太陽光的吸收，增加PN結(jié)面積，提高短路電流。采用非晶硅鍍膜設(shè)備分別在P型硅片1的正表面沉積一層高摻雜的P+型非晶硅薄層2，薄膜膜厚為50nm，然后在背表面依次沉積一層本征非晶硅薄層3膜厚度為lnm，和一層N型非晶硅薄層4，膜厚度為150nm。在絲網(wǎng)印刷機(jī)臺上，按照說明書附2所示掩膜圖樣，在P型硅片1背表面印刷上SiO2漿料，燒結(jié)后成為SiO2 掩膜9。在400°C下，采用PECVD工藝即等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在硅片上表面沉積 7(T80nm厚的氮化硅減反射層5，反應(yīng)氣體為硅烷和氨氣。然后將硅片置于濃度為20%的 NaOH溶液中，85°C下將SiO2掩膜9未覆蓋的非晶硅去除，露出背表面的P型硅基體。然后在濃度為15%的HF酸溶液中將SiO2掩膜9去除。采用APCVD或PECVD機(jī)臺在硅片下表面沉積一層很薄的SiO2薄層6，薄膜厚度為30nm，作為背面鈍化層。最后按照說明書附 3所示圖案在背表面的N型區(qū)域和P型區(qū)域分別印刷導(dǎo)電漿料作為作為N區(qū)電極8和P區(qū)電極7，N型區(qū)域上采用的電極印刷材料為銀漿；P型區(qū)域上采用的電極印刷材料為銀漿、銀鋁漿，或者是類似常規(guī)太陽能電池背面銀鋁相接的結(jié)構(gòu)的一種，燒結(jié)后形成本發(fā)明的基于P 型硅片的背接觸式HIT太陽能電池。實施例2:
選擇P型多晶硅片；P型硅片1經(jīng)過常規(guī)的清洗工藝，進(jìn)行表面堿制絨，以便去除硅片表面的機(jī)械損傷層，清除表面油污和金屬雜質(zhì)，形成金字塔形貌的絨面，增加對太陽光的吸收，增加PN結(jié)面積，提高短路電流。采用非晶硅鍍膜設(shè)備分別在P型硅片1的正表面沉積一層高摻雜的P+型非晶硅薄層2，薄膜膜厚為50nm，然后在背表面依次沉積一層本征非晶硅薄層3膜厚度為lnm，和一層N型非晶硅薄層4，膜厚度為150nm。在絲網(wǎng)印刷機(jī)臺上，按照說明書附2所示掩膜圖樣，在P型硅片1背表面印刷上SiO2漿料，燒結(jié)后成為SiO2 掩膜9。在400°C下，采用PECVD工藝即等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在硅片上表面沉積 7(T80nm厚的氮化硅減反射層5，反應(yīng)氣體為硅烷和氨氣。然后將硅片置于濃度為20%的 NaOH溶液中，85°C下將SiO2掩膜9未覆蓋的非晶硅去除，露出背表面的P型硅基體。然后在濃度為15%的HF酸溶液中將SiO2掩膜9去除。采用APCVD或PECVD機(jī)臺在硅片下表面沉積一層很薄的SiO2薄層6，薄膜厚度為30nm，作為背面鈍化層。最后按照說明書附 3所示圖案在背表面的N型區(qū)域和P型區(qū)域分別印刷導(dǎo)電漿料作為作為N區(qū)電極8和P區(qū)電極7，N型區(qū)域上采用的電極印刷材料為銀漿；P型區(qū)域上采用的電極印刷材料為銀漿、銀鋁漿，或者是類似常規(guī)太陽能電池背面銀鋁相接的結(jié)構(gòu)的一種，燒結(jié)后形成本發(fā)明的基于P 型硅片的背接觸式HIT太陽能電池。
權(quán)利要求
1.一種基于P型硅片的背接觸式HIT太陽能電池制備方法，其特征在于，步驟包括(1)在制絨后的P型硅片正表面沉積一層高濃度P+型非晶硅薄膜；(2)在硅片背表面依次沉積一層本征非晶硅薄層和一層N型非晶硅薄層；(3)在硅片背表面采用絲網(wǎng)印刷燒結(jié)方式沉積SiO2作為掩膜；(4)在硅片正表面沉積氮化硅減反射層；(5)使用強(qiáng)堿溶液腐蝕背表面掩膜未遮檔區(qū)域直至露出P型硅基體；使用HF酸腐蝕掉 SiO2掩膜以露出N型非晶硅；(6)在硅片背表面沉積一層SiO2薄層作為背面鈍化層和反射面；(7)在背表面的N型區(qū)域和P型區(qū)域分別絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電漿料經(jīng)燒結(jié)作為N區(qū)電極和P 區(qū)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于P型硅片的背接觸式HIT太陽能電池制備方法，其特征在于步驟(1)和(2)中在P型硅片正表面沉積P+型非晶硅薄層以及在背表面依次沉積一層本征非晶硅薄層和一層N型非晶硅薄層，膜厚度范圍均為廣50000nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于P型硅片的背接觸式HIT太陽能電池制備方法，其特征在于步驟(4)在硅片正表面沉積氮化硅減反射膜采用PECVD技術(shù)，減反射膜厚度為 75 85nm，折射率為2. 0 2· 2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于P型硅片的背接觸式HIT太陽能電池制備方法，其特征在于步驟(5)使用強(qiáng)堿溶液腐蝕掩膜未遮擋區(qū)域非晶硅薄膜至露出P型晶硅基體表面，所用強(qiáng)堿腐蝕劑可以為K0H、Na0H或四甲基氫氧化銨，堿溶液濃度為0. 1% 40% ；使用HF溶液去除SiO2掩膜，HF酸濃度為1% 40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于P型硅片的背接觸式HIT太陽能電池制備方法，其特征在于步驟(6)在硅片背面沉積一層SiO2薄層作為背面鈍化層，SiO2薄層厚度在 1~5ΟΟΟΟηm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于P型硅片的背接觸式HIT太陽能電池制備方法，其特征在于步驟(7)在背表面的P型區(qū)域和N型區(qū)域分別絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電漿料經(jīng)燒結(jié)作為P區(qū)電極和N區(qū)電極，N型區(qū)域上采用的電極印刷材料為銀漿；P型區(qū)域上采用的電極印刷材料為銀漿、銀鋁漿，或者是類似常規(guī)太陽能電池背面銀鋁相接的結(jié)構(gòu)的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在P型硅襯底上制備背接觸式HIT太陽能電池的方法。本發(fā)明的制備工藝將常規(guī)晶硅生產(chǎn)工藝和薄膜太陽能電池生產(chǎn)工藝結(jié)合，方法簡單，能夠迅速產(chǎn)業(yè)化；太陽光在電池內(nèi)傳播光程更長，電池較常規(guī)晶硅太陽電池厚度大大減??；電極全部印刷在電池背面，即避免了常規(guī)太陽能電池正面電極遮光的問題，又降低了對電極印刷精度和高寬比的要求；在組件生產(chǎn)中使用本電池可減少焊接工序，節(jié)約焊帶，降低組件生產(chǎn)成本。
文檔編號H01L31/18GK102185031SQ20111009242
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者任現(xiàn)坤, 劉鵬, 姜言森, 張春艷, 徐振華, 李玉花, 楊青天, 王兆光, 程亮 申請人:山東力諾太陽能電力股份有限公司