《N型雙面太陽能電池的製備方法》是中利騰暉光伏科技有限公司於2016年3月22日申請的專利，該專利的公布號為CN105609594A，授權公布日為2016年5月25日，發明人是倪志春、魏青竹、吳晨陽、陸俊宇、劉曉瑞、連維飛。
《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。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。
2020年7月14日，《N型雙面太陽能電池的製備方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《N型雙面太陽能電池的製備方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：N型雙面太陽能電池的製備方法
- 申請人：中利騰暉光伏科技有限公司
- 申請日：2016年3月22日
- 申請號：2016101617582
- 公布號：CN105609594A
- 公布日：2016年5月25日
- 發明人：倪志春、魏青竹、吳晨陽、陸俊宇、劉曉瑞、連維飛
- 地址：江蘇省蘇州市常熟市沙家浜常昆工業園騰暉路1號
- Int. Cl.：H01L31/18(2006.01)I
- 代理機構：蘇州創元專利商標事務所有限公司
- 代理人：孫仿衛
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
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。
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
2020年7月14日，《N型雙面太陽能電池的製備方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
