專利背景
晶體矽太陽能電池的市場份額占光伏市場的絕大多數。2016年3月之前的技術中,晶體矽電池主要是P型單晶和P型多晶,單晶使用鹼各向異性腐蝕形成陷光的絨面,多晶用HNO3和HF的混酸溶液各向同性腐蝕形成絨面。後邊的工藝基本一致:POCl3擴散,在P型矽表面形成N型層,即NP結;濕法刻蝕去除背面和邊緣的NP結結;在矽正面印刷銀漿,背面印刷鋁漿;燒結,背面鋁和矽共融,共融的部分形成了PP+的高低結背場結構。受到光照,電池正面由金屬銀柵線,背面有鋁背場將電流導出去。N型電池也需要形成PN結和高低結,一般需要硼摻雜形成重摻的P+型矽,磷重摻雜形成N+型矽,在分別在N+和P+印刷金屬柵線做導出電極。
N型矽摻雜劑是磷,沒有B-O對,從根本上避免了LID;N型矽少數載流子是空穴,空穴對晶格缺陷和雜質複合中心沒有電子敏感,因此N型矽少子壽命很容易達到1000毫秒以上,遠大於P型矽的數十毫秒。所以理論上N型矽的電池效率可以做的更高,而且沒有光致衰退,發電量的衰減較小。但是現在工業化的晶體矽電池中P型矽占絕對的優勢,這是因為P型太陽能電池的製作工藝相對簡單:只需要一步高溫磷擴散,印刷鋁背場燒結即可以完成制結。N型電池即要製作硼摻雜的發射極和磷摻雜的背場,又要解決兩種摻雜之間的工藝整合。生產工藝需要比P型電池的工藝多數步。流程一旦過長,控制各步就變得困難,生長成本也大增。2016年前大規模量產的N型電池主要有英利的panda和sunpower的IBC等,生產成本都很高,難以擴大生產,在市場上還不能和p型電池抗衡。
以panda為代表的N型PERT電池的生產工藝需要硼擴散和磷擴散,兩種高溫工藝的設備投入比較大,而且2016年前廣泛採用的汽態源BBr3或BCl3擴散,工藝比較複雜,擴散的均一性不易控制。由於汽態源擴散的繞鍍,常常需要製作掩膜防止在不需要區域的寄生擴散。而IBC電池有20多道工藝,使用了光刻膠等複雜的半導體製程工藝。生產成本更高。工藝時間工序都增加,除了成本增加之外,成品率也會下降。
發明內容
專利目的
針對2016年3月之前的技術問題,《N型雙面太陽能電池的製備方法》的目的是提供一種N型雙面太陽能電池的製備方法,其無需掩膜,簡化了N型雙面太陽能電池的生產工藝。
技術方案
《N型雙面太陽能電池的製備方法》採用的一種技術方案為:
一種N型雙面太陽能電池的製備方法,依次包括如下步驟:
S1、在N型矽片的表面上制絨形成絨面;
S2、在制絨後的矽片正面塗覆硼漿料;
S3、烘乾燒結,在矽片正面形成一層硼矽玻璃作為阻擋層;
S4、退火共擴散;
S5、酸洗,洗掉矽片正面的硼矽玻璃及矽片背面的磷矽玻璃;
S6、在矽片表面鍍鈍化膜;
S7、印刷電極、燒結;
其中,步驟S4進一步包括:
S41、硼擴散,在矽片的正面形成硼發射極;
S42、磷擴散,在矽片的背面形成磷擴散背場。
優選地,步驟S1依次包括:
S11、用10~30wt%KOH或NaOH溶液去除矽片的切割損傷層;
S12、用2~5%的KOH或NaOH溶液在75~85℃下對矽片處理5~40分鐘,形成金字塔結構的絨面;
S13、用HCL和HF混合酸溶液清洗矽片,洗去矽片上的金屬雜質。
優選地,步驟S2中,使用旋塗或印刷方法在矽片正面塗覆硼漿料。
優選地,步驟S3依次包括:
S31、在100~200℃下燒結30~180秒,將硼漿料的有機載體揮發;
S32、峰值溫度為500~800℃、壓縮空氣吹掃輔助下對矽片處理1~5分鐘,在矽片的正面形成一層硼矽玻璃。
優選地,步驟S41和S42依次進行,且在同一個擴散管中進行。
更優選地,步驟S41中,向置有矽片的擴散管中通入體積比為(10~50):1的N2/O2混合氣體,溫度700~800℃,時間5~10分鐘;向所述擴散管中只通入N2,升溫至900~1000℃,時間10~30分鐘;向所述擴散管中通入體積比為(3~10):1的N2/O2混合氣體。
進一步地,步驟S42中,向所述擴散管中通入體積比為1:(1~5)的N2/O2混合氣體,其中N2攜帶有POCl3。
優選地,步驟S5中,所用的酸為5~10wt%HF溶液。
優選地,步驟S6中,在矽片的正面鍍AlOx/SiNx或SiOx/SiNx疊層鈍化膜。
優選地,步驟S6中,在矽片的背面鍍SiNx層。
改善效果
《N型雙面太陽能電池的製備方法》相比2016年3月之前的技術具有如下優點:在制絨後的矽片正面塗覆硼漿料,燒結後在矽片正面形成一層硼矽玻璃作為阻擋層,可以阻擋氣氛中磷雜質進入,無需掩膜,擴散過程使用磷擴散,可以直接使用常規的磷擴散生產線,簡化了N型雙面太陽能電池的生產工藝。
附圖說明
附圖1為《N型雙面太陽能電池的製備方法》的制絨方法的過程示意圖。
![N型雙面太陽能電池的製備方法 N型雙面太陽能電池的製備方法](/img/7/de2/MGOwMmZlFTOxEzNlRGZyYWN2IDN2IWM3IzYmRDM1IWO4MTOiVmMmJTMkdzMvMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg)
圖1
技術領域
《N型雙面太陽能電池的製備方法》涉及太陽能電池領域,特別涉及一種N型雙面太陽能電池的製備方法。
權利要求
1.一種N型雙面太陽能電池的製備方法,其特徵在於,依次包括如下步驟:
S1、在N型矽片的表面上制絨形成絨面;
S2、在制絨後的矽片正面塗覆硼漿料;
S3、烘乾燒結,在矽片正面形成一層硼矽玻璃作為阻擋層;
S4、退火共擴散;
S5、酸洗,洗掉矽片正面的硼矽玻璃及矽片背面的磷矽玻璃;
S6、在矽片表面鍍鈍化膜;
S7、印刷電極、燒結;
其中,步驟S4進一步包括:
S41、硼擴散,在矽片的正面形成硼發射極;
S42、磷擴散,在矽片的背面形成磷擴散背場。
2.根據權利要求1所述的N型雙面太陽能電池的製備方法,其特徵在於,步驟S1依次包括:
S11、用10~30wt%KOH或NaOH溶液去除矽片的切割損傷層;
S12、用2~5%的KOH或NaOH溶液在75~85℃下對矽片處理5~40分鐘,形成金字塔結構的絨面;
S13、用HCL和HF混合酸溶液清洗矽片,洗去矽片上的金屬雜質。
3.根據權利要求1所述的N型雙面太陽能電池的製備方法,其特徵在於:步驟S2中,使用旋塗或印刷方法在矽片正面塗覆硼漿料。
4.根據權利要求1所述的N型太陽能電池的製備方法,其特徵在於,步驟S3依次包括:
S31、在100~200℃下燒結30~180秒,將硼漿料的有機載體揮發;
S32、峰值溫度為500~800℃、壓縮空氣吹掃輔助下對矽片處理1~5分鐘,在矽片的正面形成一層硼矽玻璃。
5.根據權利要求1所述的N型太陽能電池的製備方法,其特徵在於:步驟S41和S42依次進行,且在同一個擴散管中進行。
6.根據權利要求5所述的N型太陽能電池的製備方法,其特徵在於:步驟S41中,向置有矽片的擴散管中通入體積比為(10~50):1的N2/O2混合氣體,溫度700~800℃,時間5~10分鐘;向所述擴散管中只通入N2,升溫至900~1000℃,時間10~30分鐘;向所述擴散管中通入體積比為(3~10):1的N2/O2混合氣體。
7.根據權利要求5或6所述的N型太陽能電池的製備方法,其特徵在於:步驟S42中,向所述擴散管中通入體積比為1:(1~5)的N2/O2混合氣體,其中所述N2攜帶有POCl3。
8.根據權利要求1所述的N型太陽能電池的製備方法,其特徵在於:步驟S5中,所用的酸為5~10wt%HF溶液。
9.根據權利要求1所述的N型太陽能電池的製備方法,其特徵在於:步驟S6中,在矽片的正面鍍AlOx/SiNx或SiOx/SiNx疊層鈍化膜。
10.根據權利要求1所述的N型太陽能電池的製備方法,其特徵在於:步驟S6中,在矽片的背面鍍SiNx層。
實施方式
參照附圖1所示,《N型雙面太陽能電池的製備方法》以電阻率為1~60hmcm的N型矽片為原料,依次經過依次執行的步驟S1至S7。
S1、在N型矽片的表面上制絨形成絨面,得到制絨矽片
具體地,依次包括:
S11、用10~30wt%KOH或NaOH溶液去除矽片的切割損傷層;
S12、用2~5%的KOH或NaOH溶液在75~85℃(優選為80℃)下對矽片處理5~40分鐘,形成金字塔結構的絨面;
S13、用HCL和HF混合酸溶液清洗矽片,洗去矽片上的金屬雜質。
S2、在制絨後的矽片正面塗覆硼漿料
使用旋塗或印刷方法在矽片正面塗覆一層硼漿料,硼漿料為含硼的矽粉和有機溶劑的混合物。
S3、烘乾燒結,在矽片正面形成一層硼矽玻璃作為阻擋層
具體地,依次分為如下兩個階段:
S31、在100~200℃下燒結30~180秒,將硼漿料的有機載體揮發;
S32、峰值溫度為500~800℃、壓縮空氣吹掃輔助下對矽片處理1~5分鐘,在矽片的正面形成一層硼矽玻璃(BSG)。
S4、退火共擴散
包括依次進行且在同一個擴散管中進行的如下兩個步驟:
S41、硼擴散,在矽片的正面形成硼發射極;步驟S41中,向置有矽片的擴散管中通入體積比為(10~50):1的N2/O2混合氣體,溫度700~800℃,時間5~10分鐘,使硼漿料完全氧化成富硼層(BRL);向所述擴散管中只通入N2,升溫至900~1000℃,時間10~30分鐘,完成硼摻雜的推進,形成硼發射極;向所述擴散管中通入體積比為(3~10):1的N2/O2混合氣體,在硼發射極的表面形成氧化層(即,硼矽玻璃,BSG)。
S42、磷擴散,在矽片的背面形成磷擴散背場;步驟S42中,向所述擴散管中通入體積比為1:(1~5)的N2/O2混合氣體,其中N2攜帶有POCl3,完成磷摻雜的推進,形成磷擴散背場。
S5、酸洗,洗掉矽片正面的硼矽玻璃及矽片背面的磷矽玻璃
所用的酸為5~10wt%HF溶液,用來洗掉在硼擴散過程中矽片正面氧化形成的硼矽玻璃(BSG)和在磷擴散過程中矽片背面形成磷矽玻璃(PSG)。
S6、在矽片表面鍍鈍化膜
在矽片的正面鍍AlOx/SiNx或SiOx/SiNx疊層鈍化膜,在矽片的背面鍍SiNx層。
S7、印刷電極、燒結
在矽片的正面和背面分別印刷柵線電極,燒結後製得N型雙面太陽能電池。
《N型雙面太陽能電池的製備方法》只要一步高溫熱過程完成制結,無需掩膜,化學清洗也很簡單。大大簡化了N型電池的生產工藝。而且擴散過程使用磷擴散,可以直接使用常規的磷擴散生產線,不需要複雜的改造。燒結後的硼漿料帶有阻擋作用,硼漿料印刷/旋塗後,燒結的表面有BSG可以阻擋氣氛中磷雜質進入。此外,在同一根擴散管中完成硼推進擴散和磷的汽態源擴散,使用的設備較少,生產成本較低。
榮譽表彰