一种太阳能电池及其制备方法与流程

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一种太阳能电池及其制备方法与制造工艺

本发明涉及光伏技术领域,更具体地说,涉及一种太阳能电池,还涉及一种太阳能电池制备方法。



背景技术:

太阳能是目前国内外发展的能源之一,利用太阳能电池吸收太阳能转换为电能,具有非常大的潜力和前途来替代传统能源。在各种太阳能电池中,硅基太阳能电池占到了市场总份额的90%。在硅基太阳能电池制备过程中,常规电池的制备流程是制绒-扩散-刻蚀-镀减反射膜-丝网印刷-烧结,然而,较高的生产成本和低效率一直是困扰硅基电池发展的因素,提高太阳能电池的转化效率和降低生产成本是我们面对的巨大挑战。

因此,如何通过改变电池绒面和电池结构来提高提高电池转换效率的同时降低生产成本是本领域技术人员急需要解决的技术问题。



技术实现要素:

为解决上述技术问题,本发明提供一种太阳能电池制备方法,改善了太阳能电池的绒面结构,降低对太阳能电池的入射光损失,进而提高太阳能电池的转换效率,降低成本。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种太阳能电池制备方法,包括:

步骤S1:制备等离子反应刻蚀RIE硅片;

步骤S2:在所述等离子反应刻蚀RIE硅片表面进行PN结扩散,形成PN结扩散层,在所述PN结扩散层的表面印刷副栅图案;

步骤S3:覆盖所述副栅图案蒸镀减反射膜,在所述等离子反应刻蚀RIE硅片的背面制备背电极;

步骤S4:在所述减反射膜上印刷主栅图案,所述主栅图案中的主栅线与所述副栅图案中的副栅线相互垂直,进行烧结后形成太阳能电池。

优选的,在上述太阳能电池制备方法中,所述步骤S1中,所述制备等离子反应刻蚀RIE硅片包括:

对选取的硅片进行清洗制绒,形成第一绒面层;

在所述第一绒面层上进行反应离子刻蚀,形成第二绒面层,得到等离子反应刻蚀RIE硅片。

优选的,在上述太阳能电池制备方法中,所述步骤S1中,所述制备等离子反应刻蚀RIE硅片之后,还包括:

对所述等离子反应刻蚀RIE硅片进行刻蚀清洗从而去除边缘磷硅玻璃以及碎屑。

优选的,在上述太阳能电池制备方法中,所述步骤S2中,在所述等离子反应刻蚀RIE硅片表面进行PN结扩散之前,还包括:

对所述等离子反应刻蚀RIE硅片依次进行HF酸洗、ID水洗以及KOH碱洗。

本发明还提供一种太阳能电池,包括等离子反应刻蚀RIE硅片,以及在所述等离子反应刻蚀RIE硅片的正面依次设置的PN结扩散层、副栅图案、减反射膜以及主栅图案,所述主栅图案中的主栅线与所述副栅图案中的副栅线相互垂直。

优选的,在上述太阳能电池中,所述等离子反应刻蚀RIE硅片为正表面依次设置的第一绒面层以及第二绒面层的硅片。

优选的,在上述太阳能电池中,所述硅片为金刚线切割多晶硅片。

优选的,在上述太阳能电池中,所述金刚线切割多晶硅片的厚度范围为168nm~212nm范围,面积范围为150mm*150mm~160mm*160mm。

优选的,在上述太阳能电池中,所述减反射膜为SixNy减反射膜,所述SixNy减反射膜的膜厚范围为75~85nm,折射率范围为2.05~2.15。

优选的,在上述太阳能电池中,所述主栅线的条数范围为2~6根,所述副栅线的条数范围为90~120根。

从上述技术方案可以看出,本发明所提供的一种太阳能电池制备方法,包括:步骤S1:制备等离子反应刻蚀RIE硅片;步骤S2:在所述等离子反应刻蚀RIE硅片表面进行PN结扩散,形成PN结扩散层,在所述PN结扩散层的表面印刷副栅图案;步骤S3:覆盖所述副栅图案蒸镀减反射膜,在所述等离子反应刻蚀RIE硅片的背面制备背电极;步骤S4:在所述减反射膜上印刷主栅图案,所述主栅图案中的主栅线与所述副栅图案中的副栅线相互垂直,进行烧结后形成太阳能电池。

在本制备方法中,制备等离子反应刻蚀RIE硅片,即在干刻后的绒面上扩散形成PN结扩散层,然后在电池PN扩散层的正上方先印刷一层副栅图案,即无主栅电极,扩散刻蚀完就直接印刷副栅图案,是为了增强硅片与金属栅线之间形成更好的欧姆接触,因为反射越低,电池绒面凹凸形貌越明显,与浆料的接触兼容性越差;然后再镀减反射膜,钝化没有被栅线遮住的区域,其次还能氧化印刷栅线使用的浆料内包含的氧化物;最后印刷带有主栅图案,目的是为了提高主细栅线的高宽比,能提高收集载流子的能力,增强电池电极与硅片之间的欧姆接触,以及主栅收集汇流的作用,从而提高电池电性能的转换效率。

本发明还提供了一种太阳能电池,具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种太阳能电池制备方法流程图;

图2为本发明实施例提供的一种无主栅太阳能电池结构俯视图;

图3为本发明实施例提供的一种有主栅太阳能电池结构俯视图;

图4为本发明实施例提供的一种太阳能电池结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

请参阅图1,图1为本发明实施例提供的一种太阳能电池制备方法流程图。图2为本发明实施例提供的一种无主栅太阳能电池结构俯视图;图3为本发明实施例提供的一种有主栅太阳能电池结构俯视图。

在一种具体的实施方式中,提供了一种太阳能电池制备方法,包括:

步骤S1:制备等离子反应刻蚀RIE硅片16。

其中,选用厚度在210±10mm之间的多晶硅片,如选用类型的156x156尺寸的金刚线切割的多晶硅片,其厚度在190±220nm范围内。对多晶硅片前清洗制绒,去除原片本身的损失层及杂质,形成第一绒面层,其中减薄量控制在0.25~0.35g之间。把上述做好的多晶片置入RIE设备中进行反应离子干刻,也就是RIE刻蚀,最终形成一种孔直径达200~500um大小形状的第二绒面层,外观呈现为黑色。

步骤S2:在所述等离子反应刻蚀RIE硅片16表面进行PN结扩散,形成PN结扩散层13,在所述PN结扩散层13的表面印刷副栅图案。

其中,具有PN结扩散层13的电池,其表面方阻范围在90~130Ω之间,上述扩散好的多晶硅片上进行丝网印刷,只印不带主栅的细栅线,并且烘干,形成一种无主栅电池。需要指出的是,细栅的根数不做具体限定,根据实际需要进行设定。

步骤S3:覆盖所述副栅图案蒸镀减反射膜14,在所述等离子反应刻蚀RIE硅片16的背面制备背电极15。

其中,在上述无主栅的电池片上进行PECVD镀膜,形成一种减反射膜14,如SixNy减反射膜14并覆盖整个电池片正表面,对上述镀好膜的多晶片背面印刷银铝浆,形成背电极15和背电场。

步骤S4:在所述减反射膜14上印刷主栅图案,所述主栅图案中的主栅线12与所述副栅图案中的副栅线11相互垂直,进行烧结后形成太阳能电池。

其中,对上述镀好膜的多晶片正面印刷银浆,并在上述形成的无主栅电池上进行二次印刷,这次印刷使用的是带有主栅图案的掩膜板,形成一种主栅与细栅互相垂直,烧结后融为一体的正电极。

需要指出的是主栅条数已经副栅线11即细栅线条数不做限定,根据具体情况进行限定,均在保护范围内。例如,主栅条数可以在2~6根之间,细栅条数在90~120根之间。

在本制备方法中,制备等离子反应刻蚀RIE硅片16,多晶电池的反射率一般大于20%,而通过RIE技术,可把反射率做到小于20%以下,反射率越低,说明吸收的光子越多,提高电流。在干刻后的绒面上扩散形成PN结扩散层13,然后在电池PN扩散层的正上方先印刷一层副栅图案,即无主栅电极,扩散刻蚀完就直接印刷副栅图案,是为了增强硅片与金属栅线之间形成更好的欧姆接触,因为反射越低,电池绒面凹凸形貌越明显,与浆料的接触兼容性越差;然后再镀减反射膜14,钝化没有被栅线遮住的区域,其次还能氧化印刷栅线使用的浆料内包含的氧化物;最后印刷带有主栅图案,目的是为了提高主细栅线的高宽比,能提高收集载流子的能力,增强电池电极与硅片之间的欧姆接触,以及主栅收集汇流的作用,从而提高电池电性能的转换效率。

在上述太阳能电池制备方法的基础上,所述步骤S1中,所述制备等离子反应刻蚀RIE硅片16包括:

对选取的硅片进行清洗制绒,形成第一绒面层;

在所述第一绒面层上进行反应离子刻蚀,形成第二绒面层,得到等离子反应刻蚀RIE硅片16。

其中,制备时Cl2气体的流量控制在400~1200sccm之间,O2气体的流量控制在900~2000sccm之间,SF6气体的输入和输出流量分别为600~700sccm和500~650sccm之间,反应时间为3~5sec,反应压力为20~24pa,功率范围在1000~2000W之间,做出的电池外观呈黑色,反射率控制在1%~20%的绒面层。形成一种圆孔直径达100~800nm大小形状的纳米结构绒层的等离子反应刻蚀RIE硅片16。

在上述太阳能电池制备方法的基础上,所述步骤S1中,所述制备等离子反应刻蚀RIE硅片16之后,还包括:

对所述等离子反应刻蚀RIE硅片16进行刻蚀清洗从而去除边缘磷硅玻璃以及碎屑。

其中,多晶片进行刻蚀清洗,去除边缘的磷硅玻璃和修整开槽后留在电池表面的碎屑及损伤部分其次,刻蚀下料端装有O3发生器,经过O3发生器的电池具有强的钝化效果,能提高电池自身的抗衰能力。

所述步骤S2中,在所述等离子反应刻蚀RIE硅片16表面进行PN结扩散之前,还包括:

对所述等离子反应刻蚀RIE硅片16依次进行HF酸洗、ID水洗以及KOH碱洗。

具体的,把上述干刻好的多晶片置入清洗设备进行修复,其过程为:HF酸洗、去离子水ID水洗、KOH碱洗10~50S时长、ID水洗、HF+HNO3混合溶液洗、ID水洗、加热后ID水洗60s~120s、烘干。

本发明还提供一种太阳能电池,包括等离子反应刻蚀RIE硅片16,以及在所述等离子反应刻蚀RIE硅片16的正面依次设置的PN结扩散层13、副栅图案、减反射膜14以及主栅图案,所述主栅图案中的主栅线12与所述副栅图案中的副栅线11相互垂直。

进一步的,在上述太阳能电池中,所述等离子反应刻蚀RIE硅片16包括硅片,以及在所述硅片正表面依次设置的第一绒面层、第二绒面层以及PN结扩散层13。

进一步的,在上述太阳能电池中,所述减反射膜14为SixNy减反射膜14,所述SixNy减反射膜14的膜厚范围为75~85nm,折射率范围为2.05~2.15。

进一步的,在上述太阳能电池中,所述主栅线12的条数范围为2~6根,所述副栅线11的条数范围为90~120根。

需要指出的是,主栅线12的条数和副栅线11的条数包括但不限于上述范围,根据具体情况进行设定,均在保护范围内。

进一步的,在上述太阳能电池中,所述硅片为金刚线切割多晶硅片。

其中,该电池选用的硅片为金刚线切割多晶,成本上比常规砂浆线切的多晶便宜。硅片还可以选用其它类型,均在保护范围内。

进一步的,在上述太阳能电池中,所述金刚线切割多晶硅片的厚度范围为168nm~212nm范围,面积范围为150mm*150mm~160mm*160mm。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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