CN103337558A - 一种n型晶体硅双面光伏电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，利用离子注入工艺与扩散工艺的结合，或单独使用离子注入工艺，制作受光面的PN结和背场。省去了现有工艺中的多次扩散和掩膜的过程，简化了现有的双面光伏电池制备工艺，降低了生产成本。

Description

一种N型晶体硅双面光伏电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，属于光伏电池领域。 
背景技术
在能源短缺、环境污染问题日益突出的背景下，发展可再生能源已成为全球的重大课题，利用太阳能则是发展可再生能源的一个重点方向。 
2010年以来，太阳电池片的销售从卖方市场到买方市场，政务补贴大幅削减，使得电池片得制造商努力降低自己的生产成本，而提高电池片的效率就是有效的途径，不仅降低了每瓦的生产成本，并且销售得市场更大；目前高效电池的研发中，双面电池的研发是非常重要的一种电池。因为该电池能更加充分的利用太阳光，不仅正面入射的太阳光还有背面的散射光等，提高了电池的发电量。而且该种电池更适合建筑一体化，以及垂直安装等应用。而现有的双面电池的制备方法包括了多步扩散工艺，整个工艺流程复杂，制备成本高，使得双面电池大规模的走向市场遇到了瓶颈。 
发明内容
发明目的：本发明提出一种N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，简化了现有双面光伏电池制备工艺。 
技术方案：本发明采用的技术方案为一种N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，包括选取N型的硅片，并对该N型硅片进行化学清洗和制绒得到电池衬底，接下来还包括以下步骤： 
1）在所述电池衬底的受光面制作PN结； 
2）在电池衬底的背光面形成重掺杂区； 
3）在电池衬底受光面上沉积钝化膜和减反射膜； 
4）在电池衬底的背光面上沉积减反射膜； 
5）制作电池的正负极。 
作为本发明的一种改进，所述第1）步中使用离子注入工艺在受光面注入硼形成PN结，离子束能量在6-20KeV，离子注入量为1*1014～9*1015cm-2，离子注入后进行退火形成方块电阻为40～120Ω/□的区域。 
作为本发明的一种改进，所述1）步中对电池衬底的受光面使用扩散工艺在800～1000℃的温度范围内进行硼扩散，硼扩散区域的方块电阻为40～120Ω/□，然后去除背结、边结和硼硅玻璃。 
作为本发明的进一步改进，所述第3）步中使用离子注入工艺在N型电池衬底的背光面注入磷源，离子束能量在8-15KeV，离子注入量为1*1015～7*1015cm-2，然后退火形成背场。 
作为本发明的进一步改进，所述第3）步中也可以在电池衬底的背光面进行磷扩散，然后去除背结、边结和硼硅玻璃。 
有益效果：本发明使用离子注入工艺与扩散工艺的结合，或者单独使用离子注入工艺，在光伏电池受光面上制作PN，以及在背光面上制作背场。省去了现有工艺中的多次扩散和掩膜的过程，简化了现有的双面光伏电池制备工艺，降低了生产成本。 
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 
实施例1：本实施例所采用的一种N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，包括以下步骤： 
1）选择N型硅衬底，该N型硅片的电阻率在0.3Ω·cm到10Ω·cm之间，并对N型单晶硅衬底表面进行绒面化并进行化学清洗。对于所述N型单晶硅衬底，采用稀得氢氧化钠或氢氧化钾溶液在衬底的表面制备出金字塔形状的陷光结构，增加太阳光在表面的折射次数，增加光线在硅衬底中的光程，提高太阳光的利用率。随后用稀释的盐酸和氢氟酸进行清洗，去除表面的杂质。这样得到电池衬底。2）将所述N型的电池衬底放入扩散炉中，在800℃的条件下，对其受光面进行硼扩散，所用硼源为BBr3，形成的方块电阻为40Ω/□。 
3）使用5～15%浓度的氢氟酸与50～70%浓度的硝酸的混合溶液，刻蚀位于电池衬底背面和边缘的PN结，同时去除表面所形成的硼硅玻璃。 
4）在电池衬底的背光面离子注入磷源，其离子束的能量为8KeV，离子注入量为1*1015cm-2。 
5）将电池衬底放入退火炉中，在800℃-1000℃的温度范围内退火，目的是激活离子注入的磷源，并对离子注入时损伤的硅表面进行修复，让注入的磷源形成背场。 
6）在电池衬底的受光面沉积氧化铝和氮化硅膜，在400℃的温度下，原子层（ALD）沉积5-10nm的三氧化二铝，ALD所用的源可以是Al(CH3)3。和H2O 或者O3，也可以是AlCl3和H2O。或者采用等离子化学气相沉积（PECVD）5-10nm的三氧化二铝，所用的源可以是Al(CH3)3和N2O.然后在氧化铝的表面采用等离子化学气相沉积（PECVD）的方法制备65nm到75nm厚的氮化硅减反射薄膜。7）在硅片的背光面采用等离子化学气相沉积（PECVD）的方法制备73nm到86nm厚的氮化硅减反射薄膜。 
8）采用丝网印刷技术在电池衬底的受光面和背光面分别印刷银铝浆和银浆以形成电池的正极和负极。丝网印刷完成后，将电池衬底放入烧结炉，在700-900℃的温度下进行烧结，让电极金属和硅形成欧姆接触。 
实施例2：本实施例的第2）步中将所述N型的电池衬底放入扩散炉中，在1000℃的条件下，对其受光面进行硼扩散，所用硼源为BBr3，形成的方块电阻为120Ω/□。 
本实施例的第4）步中在电池衬底的背光面离子注入磷源，其离子束的能量为15KeV，离子注入量为7*1015cm-2。 
本实施例的其他部分与实施例1相同。 
实施例3：本实施例的第2）步中将所述N型的电池衬底放入扩散炉中，在900℃的条件下，对其受光面进行硼扩散，所用硼源为BBr3，形成的方块电阻为80Ω/□。 
本实施例的第4）步中在电池衬底的背光面离子注入磷源，其离子束的能量为11.5KeV，离子注入量为4*1015cm-2。 
本实施例的其他部分与实施例1相同。 
实施例4：本实施例所采用的一种N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，包括以下步骤： 
1）选择N型硅衬底，该N型硅片的电阻率在0.3Ω·cm到10Ω·cm之间，并对N型单晶硅衬底表面进行绒面化并进行化学清洗。对于所述N型单晶硅衬底，采用稀得氢氧化钠或氢氧化钾溶液在衬底的表面制备出金字塔形状的陷光结构，增加太阳光在表面的折射次数，增加光线在硅衬底中的光程，提高太阳光的利用率。随后用稀释的盐酸和氢氟酸进行清洗，去除表面的杂质。这样得到电池衬底。 
2）对所述N型的电池衬底受光面进行硼源离子注入，离子束能量为6KeV，离子注入量为1*1014cm-2，退火后形成的方块电阻为40Ω/□。 
3）将电池衬底放入退火炉中，在800℃-1000℃的温度范围内退火，目的是激活离子注入的硼源，并对离子注入时损伤的硅表面进行修复。 
4）在电池衬底的背光面离子注入磷源，其离子束的能量为8KeV，离子注入量为1*1015cm-2。 
5）将电池衬底放入退火炉中，在800℃-1000℃的温度范围内退火，目的是激活离子注入的磷源，并对离子注入时损伤的硅表面进行修复，让注入的磷源形成背场。 
6）在电池衬底的受光面沉积氧化铝和氮化硅膜，在400℃的温度下，原子层（ALD）沉积5-10nm的三氧化二铝，ALD所用的源可以是Al(CH3)3。和H2O或者O3，也可以是AlCl3和H2O。或者采用等离子化学气相沉积（PECVD）5-10nm的三氧化二铝，所用的源可以是Al(CH3)3和N2O.然后在氧化铝的表面采用等离子化学气相沉积（PECVD）的方法制备65nm到75nm厚的氮化硅减反射薄膜。 
7）在硅片的背光面采用等离子化学气相沉积（PECVD）的方法制备73nm到86nm厚的氮化硅减反射薄膜。 
8）采用丝网印刷技术在电池衬底的受光面和背光面分别印刷银铝浆和银浆以形成电池的正极和负极。丝网印刷完成后，将电池衬底放入烧结炉，在700-900℃的温度下进行烧结，让电极金属和硅形成欧姆接触。 
实施例5：本实施例的第2）步中对所述N型的电池衬底受光面进行硼源离子注入，离子束能量为20KeV，离子注入量为9*1015cm-2，退火后形成的方块电阻为120Ω/□。 
本实施例的第4）步中在电池衬底的背光面离子注入磷源，其离子束的能量为15KeV，离子注入量为7*1015cm-2。 
本实施例的其他部分与实施例4相同。 
实施例6：本实施例的第2）步中对所述N型的电池衬底受光面进行硼源离子注入，离子束能量为13KeV，离子注入量为4.5*1015cm-2，退火后形成的方块电阻为80Ω/□。 
本实施例的第4）步中在电池衬底的背光面离子注入磷源，其离子束的能量为11.5KeV，离子注入量为4*1015cm-2。 
本实施例的其他部分与实施例4相同。 
实施例7：本实施例所采用的一种N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，包括以下步骤： 
1）选择N型硅衬底，该N型硅片的电阻率在0.3Ω·cm到10Ω·cm之间，并对N型单晶硅衬底表面进行绒面化并进行化学清洗。对于所述N型单晶硅衬底，采用稀得氢氧化钠或氢氧化钾溶液在衬底的表面制备出金字塔形状的陷光结构，增加太阳光在表面的折射次数，增加光线在硅衬底中的光程，提高太阳光的利用率。随后用稀释的盐酸和氢氟酸进行清洗，去除表面的杂质。这样得到电池衬底。 
2）对所述N型的电池衬底受光面进行硼源离子注入，离子束能量为6KeV，离子注入量为1*1014cm-2，退火后形成的方块电阻为40Ω/□。 
3）将所述N型的电池衬底放入扩散炉中进行单面扩散，在800℃的条件下，对其受光面进行磷扩散，形成的方块电阻为40Ω/□。 
4）使用5～15%浓度的氢氟酸与50～70%浓度的硝酸的混合溶液，刻蚀位于电池边缘的PN结，同时去除表面所形成的硼硅玻璃。 
5）在电池衬底的受光面沉积氧化铝和氮化硅膜，在400℃的温度下，原子层（ALD）沉积5-10nm的三氧化二铝，ALD所用的源可以是Al(CH3)3。和H2O或者O3，也可以是AlCl3和H2O。或者采用等离子化学气相沉积（PECVD）5-10nm的三氧化二铝，所用的源可以是Al(CH3)3和N2O.然后在氧化铝的表面采用等离子化学气相沉积（PECVD）的方法制备65nm到75nm厚的氮化硅减反射薄膜。 
6）在硅片的背光面采用等离子化学气相沉积（PECVD）的方法制备73nm到86nm厚的氮化硅减反射薄膜。 
7）采用丝网印刷技术在电池衬底的受光面和背光面分别印刷银铝浆和银浆以形成电池的正极和负极。丝网印刷完成后，将电池衬底放入烧结炉，在700-900℃的温度下进行烧结，让电极金属和硅形成欧姆接触。 
实施例8：本实施例的第2）步中对所述N型的电池衬底受光面进行硼源离子注入，离子束能量为20KeV，离子注入量为9*1015cm-2，退火后形成的方块电 阻为120Ω/□。 
本实施例的第4）步中将所述N型的电池衬底放入扩散炉中，在1000℃的条件下，对其受光面进行磷扩散，形成的方块电阻为120Ω/□。 
本实施例的其他部分与实施例7相同。 
实施例9：本实施例的第2）步中对所述N型的电池衬底受光面进行硼源离子注入，离子束能量为13KeV，离子注入量为4.5*1015cm-2，退火后形成的方块电阻为80Ω/□。 
本实施例的第4）步中将所述N型的电池衬底放入扩散炉中，在900℃的条件下，对其受光面进行磷扩散，形成的方块电阻为80Ω/□。 
本实施例的其他部分与实施例7相同。 

Claims (5)

1.一种N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，包括选取N型的硅片，并对该N型硅片进行化学清洗和制绒得到电池衬底，其特征在于，还包括以下步骤：
1）在所述电池衬底的受光面制作PN结；
2）在电池衬底的背光面形成重掺杂区；
3）在电池衬底受光面上沉积钝化膜和减反射膜；
4）在电池衬底的背光面上沉积减反射膜；
5）制作电池的正负极。
2.根据权利要求1所述的N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，其特征在于，所述第1）步中使用离子注入工艺在受光面注入硼形成PN结，离子束能量在6-20KeV，离子注入量为1*1014～9*1015cm-2，离子注入后进行退火形成方块电阻为40～120Ω/□的区域。
3.根据权利要求1所述的N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，其特征在于，所述1）步中对电池衬底的受光面使用扩散工艺在800～1000℃的温度范围内进行硼扩散，硼扩散区域的方块电阻为40～120Ω/□，然后去除背结、边结和硼硅玻璃。
4.根据权利要求2或3所述的N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，其特征在于，所述第3）步中使用离子注入工艺在N型电池衬底的背光面注入磷源，离子束能量在8-15KeV，离子注入量为1*1015～7*1015cm-2，然后退火形成背场。
5.根据权利要求2所述的N型晶体硅双面光伏电池的制备方法，其特征在于，所述第3）步中在电池衬底的背光面进行磷扩散，然后去除背结、边结和硼硅玻璃。
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