一种倾斜式蒸发金属接触晶硅太阳能电池及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种倾斜式蒸发金属接触晶硅太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-电子对(V_Epair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势皇的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs, Cds/Cu2S, Cds/CdTe, Cds/InP, CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达99.9999%、电阻率在ΙΟΩ-cm以上的P型单晶硅，包括正面绒面、正面p-η结、正面减反射膜、正背面电极等部分。在组件封装为正面受光照面加透光盖片(如高透玻璃及EVA)保护，防止电池受外层空间范爱伦带内高能电子和质子的辐射损伤。
[0003]传统太阳能电池的工艺路线都是采用湿法制绒一高温扩散一湿法刻蚀一高温减反钝化镀膜一丝网印刷(导电银浆，铝浆)一高温烧结一形成太阳能电池。由于使用湿法制绒表面织构化技术，对于绒面结构的控制较差，因此无法得到较完整一致性的绒面结构，且现有工艺多使用高温制程，造成耗能较高，影响最大的是，使用昂贵的银导电浆料，成本较高。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种制作简单，电极原料无耗损，成本低廉、耗能低且适合大批量生产等的晶硅太阳能电池的制备方法。
[0005]本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种结构简单，电极原料无耗损，成本低廉、耗能低且适合大批量生产等的晶硅太阳能电池。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种倾斜式蒸发金属接触晶硅太阳能电池的制备方法，包括:
A.在硅片的正面激光开槽，形成正面槽体；
B.对硅片进行预处理；
C.在硅片正面通过磷扩散，形成N型发射极；
D.在硅片背面激光开槽，形成背面槽体；
E.在硅片背面形成背电极；
F.硅片正面在低温高压的条件下，通入氧气及HCL气体，形成表面具有沟槽形貌的氧化层，其中，压力为8-22个大气压，温度为600-800°C，HCL气体与氧气的气流流量之比为2-4:1 ； G.使用真空蒸镀设备，所述真空蒸镀设备内设有铝丝，在真空度为1.3xl0_3~1.3x1 O^2 Pa，温度为1200-1400°C的条件下，铝丝融化蒸发成气态铝微粒，气态铝微粒在硅片的正面槽体的侧面反应沉积形成正电极；
H.使用导电银胶连结各面电极；
1.在硅片正面形成正面钝化层；
J.在硅片背面形成背面钝化层，形成太阳能电池。
[0007]作为上述方案的改进，步骤G中，所述正电极的厚度为50-80um，所述铝丝的纯度彡99.99%，所述真空蒸镀设备的真空度为1.5x10-3 ~ 1.2xl0_2 Pa ；
所述硅片设于铝丝的斜上方或斜下方。
[0008]作为上述方案的改进，步骤E包括:使用真空蒸镀设备，所述真空蒸镀设备内设有铝丝，在真空度为1.3χ10_3 ~ 1.3x1 O^2 Pa，温度为1200-1400°C的条件下，铝丝融化蒸发成气态铝微粒，气态铝微粒在硅片的背面槽体反应沉积形成厚度100-200um的背电极。
[0009]作为上述方案的改进，步骤H包括:使用导电银胶连结各面电极，导电银胶在温度110-130 °C的条件进行固化反应。
[0010]作为上述方案的改进，步骤A中，所述正面槽体为矩形，宽度为50-80 um，深度为50-100 um，栅线间距为l_3mm。
[0011]作为上述方案的改进，步骤B中，所述预处理依次包括:
将硅片使用酸性溶液进行湿式化学腐蚀；
将硅片进行化学清洗；
在硅片的背面扩散掩膜；
在硅片的正面采用碱性溶液进行湿式化学碱制绒。
[0012]作为上述方案的改进，所述湿式化学腐蚀是使用氢氟酸与硝酸组成的酸性溶液来进行腐蚀，其中，反应温度为30-40°C，反应时间为120-240秒，氢氟酸:硝酸=1:2-3 ;
所述化学清洗是使用HPM溶液在反应温度70-90°C的条件下来进行第一次清洗，使用DHF溶液在室温的条件下来进行第二次清洗；其中，所述HPM溶液由HC1、H2O2, H2O组成，HCl: H2O2: H2O=1:1:6;所述 DHF 溶液由 HF、H2O 组成，HF: H2O=1: 100 ；
所述湿式化学碱制绒使用NaOH: Na2S14:1PA = 1: 1-2: 1-2组成的混合溶液，在反应温度80-90°C的条件来进行。
[0013]作为上述方案的改进，步骤F包括:将硅片放入高压腔体内，所述高压腔体的压力为10-20个大气压，通入氧气及HCL气体，在反应温度为650-750°C的条件下与硅片表面反应，形成厚度为l_5nm的二氧化硅氧化层，其中，氧气的气体流量为2000-5000 ml/min，HCL气体的气体流量为4000-20000 ml/min。
[0014]作为上述方案的改进，所述正面钝化层和背面钝化层为氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的总厚度为80-120nmo
[0015]作为上述方案的改进，所述步骤I和J均采用等离子增强化学气相沉积法制得钝化层，所述等离子增强化学气相沉积法包括:
在温度400-450°C、压强1600-2000 mTor、等离子功率6000-7000 Watt的反应腔中，通入反应气体NH3 3.5-4.5 slm和SiH4 900-1100 sccm，反应时间200-230 S，形成第一层氮化硅薄膜； 将NH3的流量改变为4.5-6.5 slm、SiH4的流量改变为500-800 sccm，反应时间390-410s，形成第二层氮化娃薄膜。
[0016]相应的，本发明还提供一种倾斜式蒸发金属接触晶硅太阳能电池，所述太阳能电池由上述任一实施例的制备方法制得。
[0017]实施本发明，具有如下有益效果:
一、本发明采用硅片为基体，通过步骤F形成氧化层，通过真空蒸镀形成正电极，电池结构基于金属一绝缘体一半导体接触，其中，金属为正电极，绝缘体为氧化层，半导体为硅片。由于金属-绝缘体-半导体的结构设计，电极与发射极不是直接接触，故电池表面完全被钝化，载流子复合很小，可以获得很高的开路电压与填充因子。
[0018]二、氧化层具有沟槽形貌且其厚度很薄，表面沟槽形貌的极薄的氧化层上倾斜蒸镀低成本的铝作为电极，无须光刻、电极烧穿工艺即可形成高质量的电极接触，克服了传统丝网印刷电极技术严格限制电池效率的进一步提高这一缺点。
[0019]三、本发明采用倾斜式蒸发铝金属的方式，以使气态铝微粒在硅片的正面槽体的侧面反应沉积形成正电极。由于电极是蒸镀在沟槽形貌的氧化层的侧面，故正电极对电池表面几乎无遮挡，对光线的遮挡率极小，有利于提高短路电流。
[0020]四、本发明采用倾斜式蒸发铝金属的方式，硅片可以以圆周排布的方式设于铝丝的斜上方或斜下方以完成蒸镀，故本发明一次性可蒸镀大批量的电池电极，制作简单，适合大批量生产。
[0021]五、由于金属-绝缘体-半导体的结构设计，电极与发射极不是直接接触，故本发明不受接触特性限制并可最优化发射极。
[0022]六、由于本发明具有上述特征，故其直接使用导电银胶连结各面电极即可，不需像现有技术一样使用导电银浆来连接各面电极，导电银胶与导电银浆相比，大大节省了原料的成本，并且，本发明采用成本低廉的铝取代成本昂贵的银做表面电极，制作正面电极时无需掩膜并且蒸镀金属几乎无损失。
[0023]七、由于本发明具有上述特征，故其在低温条件下进行表面钝化，即可获得高质量的钝化效果。
[0024]综上，本发明制作工艺简单、无需光刻和其他高温工艺，耗能低、电极