CN104465885A - 全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，该方法的步骤如下：全背电极太阳能电池完成前置制备后，在发射极和背表面场的下表面沉积一起泡钝化膜；再在该起泡钝化膜的下表面设置金属电极浆料，分别为和发射极相对应的金属正电极浆料以及和背表面场相对应的金属负电极浆料，并将金属正电极浆料和金属负电极浆料隔离开；再进行热处理，金属正电极浆料与有气泡剥离钝化膜区域的发射极构成欧姆接触，形成局部接触金属正电极，金属负电极浆料与有气泡剥离钝化膜区域的背表面场构成欧姆接触，形成局部接触金属负电极。本发明能够省略传统通过激光或刻蚀的方式才能打开接触孔的步骤，简化了工艺步骤的同时，还降低了生产成本，生成的接触孔比较小，光电转换效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，属于光伏电池制造技术领域。
背景技术
目前，美国SunPower公司推出的全背电极电池，采用N型硅片，将电极全部设计在电池背面，以最大限度地提升电池正面的吸光面积，其量产的转换效率已经达到约23％，实验室最高效率达到25％，但是SunPower的电池制备工艺步骤复杂，成本高，一直成为大规模量产推广的瓶颈。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，它能够省略传统通过激光或刻蚀的方式才能打开接触孔的步骤，简化了工艺步骤的同时，还降低了生产成本，生成的接触孔比较小，光电转换效率高。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，该方法的步骤如下：
(a)全背电极太阳能电池完成前置制备后，在发射极和背表面场的下表面沉积一起泡钝化膜；其中，在温度环境中，起泡钝化膜内部生成多个气泡，将该区域的钝化膜剥离，局部打开钝化膜；
(b)再在该起泡钝化膜的下表面设置金属电极浆料，分别为和发射极相对应的金属正电极浆料以及和背表面场相对应的金属负电极浆料，并将金属正电极浆料和金属负电极浆料隔离开以避免短路；
(c)再进行热处理，金属正电极浆料与有气泡剥离钝化膜区域的发射极构成欧姆接触，形成局部接触金属正电极，金属负电极浆料与有气泡剥离钝化膜区域的背表面场(2)构成欧姆接触，形成局部接触金属负电极。
进一步，所述的步骤(a)中的前置制备包括制备硅基体的受光面上由里至外设置的制绒层、前表面场和减反膜层以及制备硅基体的背面上并列设置的发射极和背表面场。
进一步，所述的步骤(a)中的前置制备的具体步骤如下：
(a1)提供一硅基体；
(a2)将两个硅基体面对面进行硼扩散，在硅基体的背面形成P+层；
(a3)在硼扩散面沉积一制绒掩膜层；
(a4)在硅基体的受光面上制绒，形成制绒层；
(a5)在制绒层的上表面上磷扩散处理，形成前表面场；
(a6)去除制绒掩膜层及产生的PSG层；
(a7)再在硅基体的背面热生长腐蚀掩膜层；
(a8)用激光对硅基体的背面上需要形成背表面场的区域进行开槽；
(a9)对激光开槽区域进行刻蚀，腐蚀掉硼掺杂区域，则剩余的硼掺杂区域为发射极；
(a10)在激光开槽区域进行磷扩散处理或印刷含磷的掺杂剂，形成背表面场；
(a11)去掉产生的PSG层及腐蚀掩膜层；
(a12)再在前表面场的上表面上沉积减反膜层，完成整个前置制备。
进一步，在所述的步骤(a)中，通过选择合适的起泡钝化膜的厚度或合适的退火工艺或合适的硅基体状态来得到所需要的起泡钝化膜的气泡的大小及密度。
进一步，所述的起泡钝化膜为AlOX/SiNX叠层钝化膜。
进一步，起泡钝化膜为Al2O3/SiNX叠层钝化膜。
进一步，在所述的步骤(b)中，在该起泡钝化膜的下表面采用蒸镀或溅射方法制备金属电极浆料，并采用刻蚀方法将金属正电极浆料和金属负电极浆料隔离开以避免短路。
进一步，在所述的步骤(b)中，在该起泡钝化膜的下表面采用印刷方法制备金属电极浆料，并且金属电极浆料为非烧穿钝化膜型金属浆料，该金属电极浆料自身就将金属正电极浆料和金属负电极浆料隔离开。
采用了上述技术方案后，本发明利用了钝化膜在温度环境下能够形成气泡将钝化膜剥离，并且还可以通过合理控制起泡钝化膜的厚度或退火工艺或硅基体状态，从而形成不同大小及不同密度的气泡，省略了传统需要通过激光或刻蚀的方式才能打开接触孔的步骤，并且通过本发明方法打开的接触孔能够小于100um，通过本专利方法大大提升了电池效率且降低了生产成本，适合规模化生产。
附图说明
图1为本发明的全背电极太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明的全背电极太阳能电池的制备流程结构图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1～2所示，一种全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，该方法的步骤如下：
(a)全背电极太阳能电池完成前置制备后，在发射极1和背表面场2的下表面沉积一起泡钝化膜3；其中，在温度环境中，起泡钝化膜3内部生成多个气泡，将该区域的钝化膜剥离，局部打开钝化膜；起泡钝化膜可以为AlOX/SiNX叠层钝化膜，本实施例中的起泡钝化膜3选用Al2O3/SiNX叠层钝化膜，但不限于此。Al2O3作为一种气体阻挡层，在高温处理气体溢出过程中会形成气泡。
(b)再在该起泡钝化膜3的下表面设置金属电极浆料，分别为和发射极1相对应的金属正电极浆料以及和背表面场2相对应的金属负电极浆料，并将金属正电极浆料和金属负电极浆料隔离开以避免短路；
(c)再进行热处理，金属正电极浆料与有气泡剥离钝化膜区域的发射极1构成欧姆接触，形成局部接触金属正电极4，金属负电极浆料与有气泡剥离钝化膜区域的背表面场2构成欧姆接触，形成局部接触金属负电极5。
所述的步骤(a)中的前置制备包括制备硅基体6的受光面上由里至外设置的制绒层7、前表面场8和减反膜层9以及制备硅基体6的背面上并列设置的发射极1和背表面场2。
步骤(a)中的前置制备的具体步骤如下：
(a1)提供一硅基体6，对硅基体6抛光，腐蚀厚度为5-15μm；
(a2)将两个硅基体6面对面进行硼扩散，在硅基体6的背面形成P+层，它的方块电阻为10-100ohm/Sq；
(a3)在硼扩散面沉积一制绒掩膜层；制绒掩膜层厚度为20-300nm，可以阻挡下一步制绒液对P+层的腐蚀，不会破坏P-N结；制绒掩膜层为SiNx或SiO2，也可以为其他掩膜层。
(a4)在硅基体6的受光面上制绒，形成制绒层7，制绒层7的厚度为2-15μm；
(a5)在制绒层7的上表面上磷扩散处理，形成前表面场8，其方块电阻为100-1000ohm/Sq；
(a6)去除制绒掩膜层及产生的PSG层；
(a7)再在硅基体6的背面热生长腐蚀掩膜层；腐蚀掩膜层可以为SiO2，厚度为30-300nm，同时将P+层表面浓度进一步降低，结深进一步变深；
(a8)用激光对硅基体6的背面上需要形成背表面场2的区域进行开槽；
(a9)对激光开槽区域进行刻蚀，腐蚀掉硼掺杂区域，则剩余的硼掺杂区域为发射极1；
(a10)在激光开槽区域进行磷扩散处理或印刷含磷的掺杂剂，形成背表面场2；印刷可以为丝网印刷或喷墨印刷，也可以为其他方式印刷。
(a11)去掉产生的PSG层及腐蚀掩膜层；
(a12)再在前表面场8的上表面上沉积减反膜层9，完成整个前置制备。
在步骤(a)中，通过选择合适的起泡钝化膜3的厚度或合适的退火工艺或合适的硅基体6状态来得到所需要的起泡钝化膜的气泡的大小及密度，大小在1-150μm可控。
在步骤(b)中，在该起泡钝化膜3的下表面采用蒸镀或溅射方法制备金属电极浆料，并采用刻蚀方法将金属正电极浆料和金属负电极浆料隔离开以避免短路，因为金属电极在退火时对钝化膜没有破坏作用，所以只有在有气泡的区域形成接触，形成局部接触金属电极；当然所述的步骤(b)还可以为：在所述的步骤(b)中，在该起泡钝化膜3的下表面采用印刷方法制备金属电极浆料，并且金属电极浆料为非烧穿钝化膜型金属浆料，该金属电极浆料自身就将金属正电极浆料和金属负电极浆料隔离开，因为金属浆料在烧结过程中对钝化膜没有破坏作用，所以只有在有气泡的区域形成接触，形成局部接触金属电极。而且通过印刷浆料的方式形成电极不再需要额外的电极隔离。
如图2所示，由上至下分别为：形成制绒层7，减反膜层9，前表面场8，背表面场9和发射极1的全背电极太阳能电池的结构；在此基础上形成起泡钝化膜3的全背电极太阳能电池的结构；起泡钝化膜3形成气泡后的全背电极太阳能电池的结构；形成局部接触金属正电极4和局部接触金属负电极5的全背电极太阳能电池的结构。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，其特征在于该方法的步骤如下：
(a)全背电极太阳能电池完成前置制备后，在发射极(1)和背表面场(2)的下表面沉积一起泡钝化膜(3)；其中，在温度环境中，起泡钝化膜(3)内部生成多个气泡，将该区域的钝化膜剥离，局部打开钝化膜；
(b)再在该起泡钝化膜(3)的下表面设置金属电极浆料，分别为和发射极(1)相对应的金属正电极浆料以及和背表面场(2)相对应的金属负电极浆料，并将金属正电极浆料和金属负电极浆料隔离开以避免短路；
(c)再进行热处理，金属正电极浆料与有气泡剥离钝化膜区域的发射极(1)构成欧姆接触，形成局部接触金属正电极(4)，金属负电极浆料与有气泡剥离钝化膜区域的背表面场(2)构成欧姆接触，形成局部接触金属负电极(5)。
2.根据权利要求1所述的全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，其特征在于：所述的步骤(a)中的前置制备包括制备硅基体(6)的受光面上由里至外设置的制绒层(7)、前表面场(8)和减反膜层(9)以及制备硅基体(6)的背面上并列设置的发射极(1)和背表面场(2)。
3.根据权利要求2所述的全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，其特征在于：所述的步骤(a)中的前置制备的具体步骤如下：
(a1)提供一硅基体(6)；
(a2)将两个硅基体(6)面对面进行硼扩散，在硅基体(6)的背面形成P+层；
(a3)在硼扩散面沉积一制绒掩膜层；
(a4)在硅基体(6)的受光面上制绒，形成制绒层(7)；
(a5)在制绒层(7)的上表面上磷扩散处理，形成前表面场(8)；
(a6)去除制绒掩膜层及产生的PSG层；
(a7)再在硅基体(6)的背面热生长腐蚀掩膜层；
(a8)用激光对硅基体(6)的背面上需要形成背表面场(2)的区域进行开槽；
(a9)对激光开槽区域进行刻蚀，腐蚀掉硼掺杂区域，则剩余的硼掺杂区域为发射极(1)；
(a10)在激光开槽区域进行磷扩散处理或印刷含磷的掺杂剂，形成背表面场(2)；
(a11)去掉产生的PSG层及腐蚀掩膜层；
(a12)再在前表面场(8)的上表面上沉积减反膜层(9)，完成整个前置制备。
4.根据权利要求1或2或3所述的全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，其特征在于：在所述的步骤(a)中，通过选择合适的起泡钝化膜(3)的厚度或合适的退火工艺或合适的硅基体(6)状态来得到所需要的起泡钝化膜的气泡的大小及密度。
5.根据权利要求1或2或3所述的全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，其特征在于：所述的起泡钝化膜(3)为AlOX/SiNX叠层钝化膜。
6.根据权利要求5所述的全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，其特征在于：所述的起泡钝化膜(3)为Al2O3/SiNX叠层钝化膜。
7.根据权利要求1所述的全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，其特征在于：在所述的步骤(b)中，在该起泡钝化膜(3)的下表面采用蒸镀或溅射方法制备金属电极浆料，并采用刻蚀方法将金属正电极浆料和金属负电极浆料隔离开以避免短路。
8.根据权利要求1所述的全背电极太阳能电池形成局域金属化的生产方法，其特征在于：在所述的步骤(b)中，在该起泡钝化膜(3)的下表面采用印刷方法制备金属电极浆料，并且金属电极浆料为非烧穿钝化膜型金属浆料，该金属电极浆料自身就将金属正电极浆料和金属负电极浆料隔离开。
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