CN102983225A - 一种局部背场的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种局部背场的制备工艺，包括以下步骤：a、将硅片清洗制绒；b、将清洗后的硅片进行扩散；c、将扩散后的硅片去背结并且将背表面抛光；d、将背面抛光的硅片前表面沉积氮化硅减反射膜，背面底层沉积非晶硅、氧化铝或者氧化硅薄膜，上层沉积氮化硅薄膜；e、在背表面印刷铝浆，前表面印刷银浆；f、烧结形成局部背场。这种局部背场的制备工艺可以实现背场钝化膜的自开孔，减少了生产工序，降低了生产成本。

Description

一种局部背场的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池制备工艺，具体涉及一种局部背场的制备工艺。
背景技术
降低太阳能电池的生产成本，提高太阳能电池的效率始终是太阳能电池业界追求的目标。从降低成本的角度考虑，需要减少硅材料的使用量，也就是降低硅片的厚度。但是，随着硅片厚度的减小，硅片表面状态对电池性能的影响变得更加重要。首先，由于硅片表面存在大量的悬挂键和表面态。需要对硅片表面进行钝化处理，以降低硅片表面的光生载流子的复合速率，从而提高电池的转换效率。
对于P型单晶硅来说，表面钝化技术可以分为两种：一种是，引入杂质阻止载流子到表面的传输；另一种是，沉积或者生长一层介质膜以减小表面态密度。
对于第一种：引入杂质。目前普遍采用的是通过丝网印刷方法印刷Al浆然后烧结形成背表面场。对于P型硅太阳能电池背表面钝化技术，根据原理来讲， 在烧结温度为750-900oC范围内，Al掺杂的背表面场具有峰值浓度为1-3x1018cm-3。虽然在2-3ohm·cm Si材料上实现了200cm/s的复合速率。然而该复合速率值在实际中是很难重复的，也不足以实现20%的效率值，而内表面反射率也处于65-80%之间，并且Al-Si合金形成过程中Al和Si材料在热膨胀系数上的差异造成了太阳能电池的翘曲。这些缺点在越来越薄的硅片上显得问题更加突出。
对于第二种：沉积介质层。实验室高小晶体硅太阳能电池，可以通过热氧化SiO2生长工艺来抑制少数载流子在表面的复合，特别是在轻掺杂的背表面，可以达到非常低的表面复合速率。背表面处，热氧化生长的SiO2层结合蒸镀的Al膜，在经过约400oC左右的退后处理之后，可以在低电阻率的P型硅片上，将表面复合速率降低至20cm/S以下。除此之外，电池背表面的SiO2/Al叠层结构还可以作为近代隙光子的极佳反射器，可显著提升(背表面的)限光特性并提高太阳能电池的短路电流，但是由于硅材料的体少子寿命对高温工艺的敏感性，尤其是对于多晶硅，900oC以上的高温氧化工艺通常会导致少子寿命的明显衰退。
有研究者曾经研究过使用PECVD方法在400oC左右的温度下制备SiNx膜来代替热氧化法制备SiO2。同样此法可以在低电阻率的P型硅片上得到与热氧化法制备的SiO2相媲美的较低的表面复合速率。但是，将这一技术用于P型的PERC(发射极及背表面钝化电池)电池时，电池短路电流相较于采用SiO2钝化电池背表面时有大幅度的下降。出现这一现象的原因是由于在SiNx膜层内，固定的正电荷密度较大，导致SiNx下方的P型硅电性能出现反转，而这一反转层与基底中金属接触区的耦合导致了短路电流密度和填充因子都明显受损，这种负面效应即人们所知的寄生电容效应。比利时微电子研究中心(IMEC)，汉诺威大学太阳能研究所(ISFH)，弗朗恩霍夫太阳能***研究院(Fraunhofer ISE)等研究机构采用Al2O3在p型硅表面实现了优异的钝化效果。Fraunhofer ISE 采用这种Al2O3表面钝化技术实现了高效电池的制作，效率高达23.9%。
在制备背表面钝化电池工艺中，多采用飞秒激光、腐蚀浆料对背表面钝化膜进行开孔或者激光烧结的工艺形成局部铝背场，在实际生产中需要增加额外的设备和工艺步骤，实际增加了生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种本发明提供可以减少设备投入，提高效率的同时并不显著增加成本的局部背场的制备工艺。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种局部背场的制备工艺，包括以下步骤：a、将硅片清洗制绒；b、将清洗后的硅片进行扩散；c、将扩散后的硅片去背结并且将背表面抛光；d、将背面抛光的硅片前表面沉积氮化硅减反射膜，背面底层沉积非晶硅、氧化铝或者氧化硅薄膜，上层沉积氮化硅薄膜；e、在背表面印刷铝浆，前表面印刷银浆； f、烧结形成局部背场。
进一步地，所述步骤d中沉积非晶硅、氧化铝或者氧化硅、氮化硅薄膜过程中，在电池正面上方设置掩模板，在沉积过程中受到掩模板阻挡的部分将不会沉积上薄膜，形成开孔。
再进一步地，所述掩膜板由直径为30-100μm的金属丝或者宽度为30-100μm的金属箔组成。
更进一步地，所述金属箔上设置有呈倒梯形的孔。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：这种局部背场的制备工艺可以实现背场钝化膜的自开孔，减少了生产工序，降低了生产成本。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述。
实例一：
   将硅片清洗制绒；将清洗后的硅片进行扩散；将扩散后的硅片去背结并且将背表面抛光；将背面抛光的硅片前表面沉积氮化硅减反射膜，背面沉积非晶硅、氮化硅复合膜，在沉积薄膜过程中，在硅片上面放置掩膜版，掩膜版由直径为30μm的高温合金丝组成。被遮挡区域形成20μm左右的开孔；在背表面印刷铝浆，前表面印刷银浆，烧结形成局部背场。
实例二：
   将硅片清洗制绒；将清洗后的硅片进行扩散；将扩散后的硅片去背结并且将背表面抛光；将背面抛光的硅片前表面沉积氮化硅减反射膜，背面沉积氧化硅、氮化硅复合膜，在沉积薄膜过程中，在硅片上面放置掩膜版，掩膜版由直径为40μm的高温合金丝组成。被遮挡区域形成30μm左右的开孔；在背表面印刷铝浆，前表面印刷银浆，烧结形成局部背场。
实例三：
   将硅片清洗制绒；将清洗后的硅片进行扩散；将扩散后的硅片去背结并且将背表面抛光；将背面抛光的硅片前表面沉积氮化硅减反射膜，背面沉积非晶硅、氮化硅复合膜，在沉积薄膜过程中，在硅片上面放置掩膜版，掩膜版由厚度为30μm的金属箔组成，金属栅线为倒梯形，上面宽度为50μm，下面宽度为30μm。被遮挡区域形成20μm左右的开孔；在背表面印刷铝浆，前表面印刷银浆，烧结形成局部背场。
实例四：
   将硅片清洗制绒；将清洗后的硅片进行扩散；将扩散后的硅片去背结并且将背表面抛光；将背面抛光的硅片前表面沉积氮化硅减反射膜，背面沉积氧化铝、氮化硅复合膜，在沉积薄膜过程中，在硅片上面放置掩膜版，掩膜版由厚度为30μm的金属箔组成，金属栅线为倒梯形，上面宽度为60μm，下面宽度为40μm。被遮挡区域形成30μm左右的开孔；在背表面印刷铝浆，前表面印刷银浆，烧结形成局部背场。
实例五：
   将硅片清洗制绒；将清洗后的硅片进行扩散；将扩散后的硅片去背结并且将背表面抛光；将背面抛光的硅片前表面沉积氮化硅减反射膜，背面沉积氧化铝、氮化硅复合膜，在沉积薄膜过程中，在硅片上面放置掩膜版，掩膜版由直径为100μm的金属丝组成，被遮挡区域形成80μm左右的开孔；在背表面印刷铝浆，前表面印刷银浆，烧结形成局部背场。
这种局部背场的制备工艺可以实现背场钝化膜的自开孔，减少了生产工序，降低了生产成本。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (4)

1.一种局部背场的制备工艺，其特征是，包括以下步骤：
a、将硅片清洗制绒；
b、将清洗后的硅片进行扩散；
c、将扩散后的硅片去背结并且将背表面抛光；
d、将背面抛光的硅片前表面沉积氮化硅减反射膜，背面底层沉积非晶硅、氧化铝或者氧化硅薄膜，上层沉积氮化硅薄膜；
e、在背表面印刷铝浆，前表面印刷银浆；
f、烧结形成局部背场。
2.根据权利要求1所述的局部背场的制备工艺，其特征是，所述步骤d中沉积非晶硅、氧化铝或者氧化硅、氮化硅薄膜过程中，在电池正面上方设置掩模板，在沉积过程中受到掩模板阻挡的部分将不会沉积上薄膜，形成开孔。
3.根据权利要求2所述的局部背场的制备工艺，其特征是，所述掩膜板由直径为30-100μm的金属丝或者宽度为30-100μm的金属箔组成。
4.根据权利要求3所述的局部背场的制备工艺，其特征是，所述金属箔上设置有呈倒梯形的孔。
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