本發(fā)明涉及一種選擇性發(fā)射極雙面PERC晶體硅太陽(yáng)能電池的制作方法，屬于晶體硅太陽(yáng)能電池制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
提高轉(zhuǎn)換效率、降低制造成本始終是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩條主線。在眾多光伏電池技術(shù)路線中，晶體硅電池技術(shù)始終占據(jù)著最大的市場(chǎng)份額，因此提高產(chǎn)業(yè)化的晶體硅電池轉(zhuǎn)換效率已成為業(yè)界的廣泛訴求。在現(xiàn)在的硅片厚度下，降低背表面復(fù)合速率可以顯著提升效率。對(duì)于擴(kuò)散長(zhǎng)度更長(zhǎng)的單晶來(lái)說(shuō)，提升的效率更為顯著。在P型單晶硅上 PERC（passivated emitter and rear cell，鈍化發(fā)射極背表面電池）可以實(shí)現(xiàn)1%的效率提升，P型多晶硅上可以實(shí)現(xiàn)0.6%的效率提升。
PERC技術(shù)采用三氧化二鋁膜層對(duì)背表面進(jìn)行鈍化，可以有效降低背表面復(fù)合，提高開路電壓，增加背表面反射，提高短路電流，從而提高電池效率。PERC電池由于其工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本增加較少，是目前和未來(lái)的主流量產(chǎn)工藝。
P型電池在PERC技術(shù)上進(jìn)一步提升效率的路線還包括采用選擇性發(fā)射極和局部硼摻雜。除此之外，由于雙面PERC具有雙面發(fā)電功能，還可以采用雙面電池結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提升效率。雙面PERC電池的技術(shù)路線是在目前的PERC電池工藝的基礎(chǔ)上將全部鋁漿調(diào)整為局部鋁柵線，優(yōu)點(diǎn)是背表面由于為柵線結(jié)構(gòu)，使得局部背場(chǎng)的厚度增加，從而提高了PERC電池的開路電壓，難點(diǎn)和缺點(diǎn)是背面絲網(wǎng)印刷時(shí)需要使用對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)使鋁柵線和激光開窗柵線完全對(duì)準(zhǔn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種選擇性發(fā)射極雙面PERC晶體硅太陽(yáng)能電池的制作方法，解決了絲網(wǎng)印刷雙面PERC電池背面印刷鋁柵線與激光開窗柵線難對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述選擇性發(fā)射極雙面PERC晶體硅太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征是，包括以下步驟：
（1）硅片去損傷層并制絨、清洗：將硅片去損傷層后在加熱至80～85℃的堿液和添加劑體系中制絨，在硅片的正面形成絨面；然后在酸性溶液中化學(xué)清洗，去除表面雜質(zhì)；
（2）擴(kuò)散形成pn結(jié)：對(duì)硅片進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散形成pn結(jié)，擴(kuò)散溫度為850～880℃，擴(kuò)散時(shí)間為1.5～2小時(shí)，擴(kuò)散后表面方塊電阻為90～120Ω/□；
（3）刻蝕：去除擴(kuò)散后硅片正面磷硅玻璃和背面pn結(jié)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)背面化學(xué)拋光；
（4）鍍膜：在硅片的背面沉積氧化鋁/氮化硅疊層鈍化薄膜，在硅片的正面沉積氮化硅減反射薄膜；
（5）背面激光開窗：使用激光器在硅片背表面打線，使背面的氧化鋁/氮化硅疊層鈍化薄膜從硅片背面剝離，得到打線槽；
（6）正面涂布磷源：在硅片正面噴涂或者甩涂濃度為3～8%的磷酸溶液，作為激光摻雜的磷源，噴涂量為5～10毫升/片；
（7）正面激光摻雜：使用波長(zhǎng)355nm或532nm的激光對(duì)硅片正面進(jìn)行加熱，使硅片加熱至熔融狀態(tài)，在激光對(duì)硅片表面加熱開槽的同時(shí)，磷酸內(nèi)的磷原子融入熔融狀態(tài)的硅中；當(dāng)激光的光斑從熔融的區(qū)域移開后，此區(qū)域開始冷卻并再結(jié)晶，融入的磷原子與硅形成合金，形成相應(yīng)的N++層，得到激光摻雜的主柵線和副柵線；
（8）光誘導(dǎo)電鍍鎳/銅/銀電極：利用電池在光照條件下產(chǎn)生的載流子，并輔以外置電源，使陽(yáng)極金屬溶解，金屬離子通過(guò)電解質(zhì)溶液游離到陰極區(qū)，也就是電池的正面柵線處沉積，這些鍍上的金屬柵線即可替代傳統(tǒng)工藝中絲網(wǎng)印刷形成的金屬柵線；
將電池背面與外置電源的陰極連接，在激光打線得到的打線槽中沉積鎳/銅/銀金屬，電池背面柵線通過(guò)調(diào)節(jié)電鍍回路中的電流密度控制鍍速，從而控制背面鍍層厚度；電池正面柵線通過(guò)調(diào)節(jié)光源光強(qiáng)和電鍍回路中的電流密度控制鍍速，從而控制正面鍍層厚度，光源光強(qiáng)10000～20000lux；在電池正面和背面同時(shí)電鍍，依次電鍍鎳/銅/銀三種金屬，電鍍完成后正面柵線寬度30～35μm，高度13～15μm，背面柵線寬度50～65μm，高度25～32μm；
（9）退火：將電鍍后的電池放在氮?dú)夥諊逆準(zhǔn)綗Y(jié)爐中退火，退火過(guò)程中形成鎳硅合金，增加金屬柵線與硅的結(jié)合力；退火溫度350～450℃，退火時(shí)間1～3分鐘。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述硅片為p型硅片。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述p型硅片的電阻率為1～3Ω?cm。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述步驟（1）中，堿液采用氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，濃度為2.5%～4%，添加劑為醇類有機(jī)物，添加劑濃度為1%～2%。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述步驟（1）中，硅片的單片制絨減薄量為0.45～0.65g，制絨后硅基底表面反射率為10～12%。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述步驟（1）中絨面由若干金字塔形狀的凸起組成，金字塔形狀凸起的底部寬度為1～3μm。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述硅片背面氧化鋁/氮化硅疊層鈍化薄膜中氧化鋁的厚度為10～20nm，氮化硅的厚度為120～150nm；所述硅片正面氮化硅減反射薄膜的厚度為74～80nm。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述步驟（5）中打線的線寬為20～40μm，間距為0.5～2mm。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述步驟（5）中激光器的波長(zhǎng)為532nm。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述步驟（7）中激光摻雜的副柵線線寬為8～15μm，線間距0.7～1.0mm；主柵線垂直于副柵線，單條主柵線由多條細(xì)柵線重疊組成，單條主柵的寬度為1.0～1.5mm。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）本發(fā)明將激光摻雜形成選擇性發(fā)射極技術(shù)與電鍍技術(shù)相結(jié)合，不僅解決了背面印刷鋁柵線與激光開窗柵線難對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題，同時(shí)本發(fā)明采用選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)，比絲網(wǎng)印刷雙面PERC電池的轉(zhuǎn)換效率更高。
（2）本發(fā)明應(yīng)用光誘導(dǎo)電鍍技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙面PERC電池的金屬化，該方法完全解決了絲網(wǎng)印刷雙面PERC電池背面印刷鋁柵線與激光開窗柵線難對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題。
（3）本發(fā)明在金屬化過(guò)程中均為低溫工藝，完全避免了絲網(wǎng)印刷高溫?zé)Y(jié)形成金屬柵線導(dǎo)致的電池片彎曲問(wèn)題。
附圖說(shuō)明
圖1為選擇性性發(fā)射極雙面PERC電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
選擇性性發(fā)射極雙面PERC電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括硅片1、pn結(jié)2、氮化硅減反射薄膜3、氧化鋁/氮化硅疊層鈍化薄膜4、N++層5、硅片正面的鎳/銅/銀電極6、硅片背面的鎳/銅/銀電極7。
實(shí)施例1：一種選擇性發(fā)射極雙面PERC晶體硅太陽(yáng)能電池的制作方法，包括以下步驟：
（1）制絨：選擇156mm×156mm的P型金剛線切割單晶硅片為基體材料，電阻率為3Ω?cm，放入氫氧化鉀濃度3%、添加劑濃度1.5%加熱至80℃的混合溶液中，腐蝕反應(yīng)18分鐘，制絨減薄量0.58g，絨面金字塔大小2.5μm左右；制絨后使用HF/HCl的混酸溶液常溫清洗制絨后的硅片，HF體積百分比濃度4%，HCl體積百分比濃度4%，制絨后硅片表面反射率10.8%；
（2）擴(kuò)散：采用管式爐磷擴(kuò)散的方法，在擴(kuò)散爐中在880℃的溫度下，采用三氯氧磷對(duì)硅片的正面進(jìn)行磷擴(kuò)散形成n型層，擴(kuò)散方阻控制在110Ω/□；
（3）刻蝕：采用水膜保護(hù)濕法刻蝕去除背面pn結(jié)并實(shí)現(xiàn)背面拋光，減薄量0.18g，背表面反射率30%，最后HF酸清洗去除正面磷硅玻璃（HF酸的濃度為4～8%），最后加熱壓縮空氣烘干硅片表面；
（4）正面鍍膜：在硅片的正面PECVD沉積氮化硅減反射膜，正面氮化硅厚度78nm；
（5）背面鍍膜：在硅片的背面PECVD沉積氧化鋁/氮化硅疊層鈍化薄膜，三甲基鋁（TMA）和笑氣（N2O）與硅片反應(yīng)生成氧化鋁，沉積溫度350℃，氧化鋁厚度15nm；在氧化鋁鈍化膜基礎(chǔ)上再PECVD沉積氮化硅，硅烷和氨氣反應(yīng)生成氮化硅，沉積溫度450℃，氮化硅厚度150nm；
（6）背面激光開窗：使用波長(zhǎng)532nm的激光器在硅片背表面打線，使背面鈍化層從硅片背面剝離，線寬30μm，線間距2mm；
（7）正面噴涂磷源：在硅片正面噴涂3%的磷酸溶液，噴涂后使用加熱的氮?dú)飧稍铮?/p>
（8）激光摻雜：使用波長(zhǎng)355nm的激光對(duì)硅片表面進(jìn)行激光摻雜，形成相應(yīng)的N++層；激光摻雜區(qū)域副柵線線寬10μm，線間距0.9mm；主柵線垂直于副柵線，單條主柵線由多條細(xì)柵重疊組成，單條主柵寬度1.0mm；
（9）光誘導(dǎo)電鍍鎳/銅/銀：將半成品放于電鍍掛具上，將掛具水平放置在電鍍?nèi)芤褐校庠凑丈浒氤善冯姵卣?，半成品電池的正面和背面與電鍍掛具連接，接通電源，使回路中有電流，電鍍鎳層厚度1-2μm；鍍鎳漂洗后繼續(xù)電鍍銅，工作原理同鍍鎳，通過(guò)調(diào)節(jié)外接整流器的電壓調(diào)節(jié)回路中的電流密度，通過(guò)調(diào)整光強(qiáng)調(diào)節(jié)光誘導(dǎo)電流密度，將正面和背面分別與整流器連接，實(shí)現(xiàn)可以分開調(diào)整電流密度。正面銅柵線寬度30μm，高度13μm，背面銅柵線寬度60μm，高度28μm；最后在銅柵線上電鍍銀防止銅柵線被氧化，銀厚度2μm；
（10）退火：將電鍍后的電池放在氮?dú)夥諊逆準(zhǔn)綗Y(jié)爐中退火，退火過(guò)程中形成鎳硅合金，增加金屬柵線與硅的結(jié)合力。退火溫度350℃，退火時(shí)間3分鐘。
實(shí)施例2：一種選擇性發(fā)射極雙面PERC晶體硅太陽(yáng)能電池的制作方法，包括以下步驟：
（1）制絨：選擇156mm×156mm的P型金剛線切割單晶硅片為基體材料，電阻率2Ω?cm，放入氫氧化鉀濃度3%、添加劑濃度1.5%加熱至80℃的混合溶液中，腐蝕反應(yīng)18分鐘，制絨減薄量0.67g，絨面金字塔大小2.5μm左右；制絨后使用HF/HCl的混酸溶液常溫清洗制絨后的硅片，HF體積百分比濃度4%，HCl體積百分比濃度4%，制絨后硅片表面反射率10.5%；
（2）擴(kuò)散：采用管式爐磷擴(kuò)散的方法，在擴(kuò)散爐中在870℃的溫度下，采用三氯氧磷對(duì)硅片的正面進(jìn)行磷擴(kuò)散形成n型層，擴(kuò)散方阻控制在120Ω/□；
（3）刻蝕：采用水膜保護(hù)濕法刻蝕去除背面pn結(jié)并實(shí)現(xiàn)背面拋光，減薄量0.18g，背表面反射率30%，最后HF酸清洗去除正面磷硅玻璃（HF酸的濃度為4～8%），最后加熱壓縮空氣烘干硅片表面；
（4）背面鍍膜：在硅片的背面PECVD沉積氧化鋁/氮化硅疊層鈍化薄膜，三甲基鋁（TMA）和笑氣（N2O）與硅片反應(yīng)生成氧化鋁，沉積溫度350℃，氧化鋁厚度15nm；在氧化鋁鈍化膜基礎(chǔ)上再PECVD沉積氮化硅，硅烷和氨氣反應(yīng)生成氮化硅，沉積溫度450℃，氮化硅厚度150nm；
（5）正面鍍膜：在硅片的正面PECVD沉積氮化硅減反射膜，正面氮化硅厚度78nm；
（6）正面甩涂磷源：在硅片正面甩涂3%的磷酸溶液，甩涂后使用加熱的氮?dú)飧稍铮?/p>
（7）激光摻雜：使用波長(zhǎng)355nm的激光對(duì)硅片表面進(jìn)行激光摻雜，形成相應(yīng)的N++層；激光摻雜區(qū)域副柵線線寬10μm，線間距0.9mm；主柵線垂直于副柵線，單條主柵線由多條副柵重疊組成單條主柵寬度1.5mm；
（8）背面激光開窗：使用波長(zhǎng)532nm的激光器在硅片背表面打線，使背面鈍化層從硅片背面剝離，線寬30μm，線間距1.5mm；
（9）光誘導(dǎo)電鍍鎳/銅/銀：將半成品放于電鍍掛具上，將掛具水平放置在電鍍?nèi)芤褐?，光源照射半成品電池正面，半成品電池的正面和背面與電鍍掛具連接，接通電源，使回路中有電流，電鍍鎳層厚度1-2μm；鍍鎳漂洗后繼續(xù)電鍍銅，工作原理同鍍鎳，通過(guò)調(diào)節(jié)外接整流器的電壓調(diào)節(jié)回路中的電流密度，通過(guò)調(diào)整光強(qiáng)調(diào)節(jié)光誘導(dǎo)電流密度，將正面和背面分別與整流器連接，實(shí)現(xiàn)可以分開調(diào)整電流密度；正面銅柵線寬度32μm，高度13μm，背面銅柵線寬度58μm，高度26μm；最后在銅柵線上電鍍銀防止銅柵線被氧化，銀厚度2μm；
（10）退火：將電鍍后的電池放在氮?dú)夥諊逆準(zhǔn)綗Y(jié)爐中退火，退火過(guò)程中形成鎳硅合金，增加金屬柵線與硅的結(jié)合力；退火溫度350℃，退火時(shí)間3分鐘。