专利名称：一种半导体副栅极一金属主栅极晶体硅太阳电池制备方法
技术领域：
本发明涉及的是晶体硅太阳电池金属电极的技术领域，具体涉及的是一种半导体 副栅极一金属主栅极晶体硅太阳电池制备方法。
背景技术：
由于金属具有较好的导电特性，目前晶体硅太阳电池的正面电极全部是采用金属 来制备的，尤其是金属银。具体是利用丝网版将金属电极浆料印刷到硅片上形成一定的电 极图案，然后再进行高温烧结，使金属固化并在连接处与硅片形成合金和欧姆接触。采用金 属来制备太阳电池的正面电极时，由于金属电极浆料和丝网印刷工艺自身的限制，难以将 金属栅线的宽度做得很精细，这将导致较大的电极在遮光面积，从而导致降低的太阳电池 光电转换效率。目前，丝网印刷的晶体硅太阳电池的金属电极的最小尺寸在ΙΟΟ-ΙΙΟμπι左 右。当要求金属电极的宽度进一步降低时(例如降低至100 μ m以下)，将会不可避免地出 现由于丝网版堵塞而引起的电极栅线断裂的现象。为了制备出更为精细的太阳电池金属电极，以降低金属电极的遮光面积，提高光 电转换效率，人们试图采用其它的方法来制备太阳电池的金属电极，例如采用光刻、电镀、 激光等方法进行加工，甚至将金属电极制作在太阳电池的背面。尽管这些方法都具备更精 细的太阳电池金属电极，降低了金属电极的遮光面积，但其制作工艺都较为复杂，成本较 高，难以与丝网印刷工艺的简单、低成本、高产量和高度自动化等特性相比拟。正因为如此， 这也使得采用这些方法来制备电极的太阳电池在市场的占有率上大大小于丝网印刷工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种半导体副栅极一金属主栅极晶体硅太阳电池制备方法， 它既能充分利用丝网印刷工艺的简单、低成本、高产量和高度自动化的优点，又能有效地降 低太阳电池金属电极的遮光面积，提高其光电转换效率。为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案它由多条半导体 副栅极1和几条金属电极主栅线2组成，几条金属电极主栅线将多条半导体副栅极1相互 连接在一起；它的制备方法包括以下步骤一、硅片表面织构化，二、丝网印刷磷浆料细线， 三、高温扩散获得低方块电阻的细栅线和方块电阻合适的其它发射区，四、去除周边或背面 PN结，五、去除磷硅玻璃，六、镀减反射膜，七、丝网印刷背面电极及背面铝浆料并烘干，八、 丝网印刷正面银浆料主栅线，九、电极共烧结。所述的多条半导体副栅极1的方块电阻小于10欧姆，线条宽度在10_150μπι之间，条数可以根据需要调整，每厘米长度内的条数一般在2-50条之间。它优先地采用在P 型硅片表面上丝网印刷出高浓度磷浆料栅线图案，然后进行高温热扩散而获得，但并不局 限于此方法，还可以采用先在整个P型硅片正表面上丝网印刷高浓度磷浆料，然后采用激 光选择性加热硅片表面而获得，或者采用掩膜热光源选择性加热而获得。它是硅片表面因 重掺杂而形成的细线条区域，这些细线条区域具有相比硅片表面其它区域低很多的方块电阻，可以用于收集和传导光生电流，金属电极主栅线则将这些半导体副栅极相互连接在一起。所述的硅片表面织构化是指采用酸、碱等湿法腐蚀或者等离子体刻蚀、反应离子 刻蚀等干法刻蚀的方法在硅片表面腐蚀出微小的金字塔或凹坑结构，以增加硅片表面的粗 糙度，降低硅片表面的光发射。所述的去除周边或背面PN结是指采用酸、碱等湿法腐蚀或者等离子体刻蚀、反应 离子刻蚀等干法刻蚀的方法将扩散中在硅片周边或背面的PN结去除掉。所述的镀减反射膜是指采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法在硅片 表面沉积氮化硅减反射膜，或者先采用高温热氧化的方法在硅片表面生长一层二氧化硅 薄膜，然后再采用常压化学气相沉积(APCVD)的方法再在二氧化硅层上沉积二氧化钛薄膜 层，或者是一层二氧化硅薄膜层加上一层氮化硅薄膜层，还可以再生长第三层其它材料的 薄膜层(如氟化镁等)。本发明相比常规的丝网印刷全金属栅极晶体硅太阳电池，由于大部分的金属电极 被半导体栅极所代替，又因为高浓度磷浆料比现有的金属银电极浆料具有更好的透过性， 可以在硅片表面上印刷出更为精细的磷浆料栅线，所以有效地降低了金属电极的遮光面 积，提高太阳电池的光电转换效率，并能降低金属银电极浆料的使用量，降低金属电极的原 料成本。此外，这种太阳电池采用丝网印刷的方法来制备，具有丝网印刷的工艺简单、低成 本、高产量和高度自动化的优点。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式参看图1，本具体实施方式
是采用以下技术方案它由多条半导体副栅极1和几条 金属电极主栅线2组成，几条金属电极主栅线将多条半导体副栅极1相互连接在一起；它的 制备方法包括以下步骤一、硅片表面织构化，二、丝网印刷磷浆料细线，三、高温扩散获得 低方块电阻的细栅线和方块电阻合适的其它发射区，四、去除周边或背面PN结，五、去除磷 硅玻璃，六、镀减反射膜，七、丝网印刷背面电极及背面铝浆料并烘干，八、丝网印刷正面银 浆料主栅线，九、电极共烧结。所述的多条半导体副栅极1的方块电阻小于10欧姆，线条宽度在10_150μπι之 间，条数可以根据需要调整，每厘米长度内的条数一般在2-50条之间。它优先地采用在P 型硅片表面上丝网印刷出高浓度磷浆料栅线图案，然后进行高温热扩散而获得，但并不局 限于此方法，还可以采用先在整个P型硅片正表面上丝网印刷高浓度磷浆料，然后采用激 光选择性加热硅片表面而获得，或者采用掩膜热光源选择性加热而获得。它是硅片表面因 重掺杂而形成的细线条区域，这些细线条区域具有相比硅片表面其它区域低很多的方块电 阻，可以用于收集和传导光生电流，金属电极主栅线则将这些半导体副栅极相互连接在一 起。本具体实施方式
采用的详细步骤如下一、将面积为125mmX 125mm、厚度约为200微米的P型单晶硅片放入氢氧化钠、硅酸钠、异丙醇和去离子水组成的溶液中进行腐蚀，获得表面一致、金字塔大小均勻的绒面硅片，实现硅片表面织构化，以获得降低的光反射率，然后将硅片清洗干净。二、利用丝网印刷的方法在清洗好的硅片表面上印刷上高浓度磷浆料细线图案， 磷浆料细线的宽度大约为30微米，长度约为124毫米左右，条数为124条，细线间距为1. 0 毫米，然后烘干。这些磷浆料栅线经过高温扩散后可以在硅片表面形成重掺杂的半导体栅 极。三、将印刷有高浓度磷浆料栅线的硅片放入扩散炉中进行高温扩散，扩散温度为 950°C，时间为2小时，扩散中通入氮气进行保护。扩散后获得的重掺杂细栅线的方块电阻 约为5欧姆，硅片表面的其它区域的方块电阻约为80欧姆左右，这些重掺杂的细栅线即是 所需的半导体栅极1，而在其它区域则形成所需的活性PN结区。四、将扩散后的硅片放入刻蚀机中，利用四氟化碳和氧气混合气体的等离子体刻 蚀的方法去除掉硅片周边的PN结。五、利用氢氟酸溶液将硅片表面形成的磷硅玻璃去除掉。六、利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法在硅片表面沉积上一层氮化 硅减反射及钝化膜。七、利用丝网印刷的方法在硅片背表面印刷上两条银铝浆料并烘干，以作为背电 极使用。然后在硅片背面其它区域丝网印刷上铝浆料并烘干，以便形成背面铝背场。八、利用丝网印刷的方法在硅片正表面印刷上两条银浆料并烘干，以作为正面银 电极主栅极2使用。银电极主栅极线的线条宽度为1. 5毫米左右，间距为62. 5毫米左右， 银电极主栅线和半导体副栅线相互垂直相交，如附图所示。九、将印刷好正面银电极主栅线的硅片放入高温烧结炉中进行高温烧结，使得金 属电极浆料固化，并与硅片形成合金和欧姆接触，最终获得半导体副栅线_金属主栅线单 晶硅太阳电池。本具体实施方式
具有以下有益效果一、它相比常规的丝网印刷全金属栅极晶体硅太阳电池，由于大部分的金属电极 被半导体栅极所代替，所以有效地降低了金属电极的遮光面积，提高太阳电池的光电转换 效率。由于高浓度磷浆料比现有的金属银电极浆料具有更好的透过性，因此，可以在硅片表 面上印刷出更为精细的磷浆料栅线，可以采用密栅设计，从而进一步降低太阳电池电极的 遮光面积，提高其光电转换效率。而且还可以降低金属银电极浆料的使用量，降低金属电极 的原料成本。二、它采用丝网印刷的方法来制备，相比光刻、电镀、激光加工等其它制备方法，具 有工艺简单、低成本、高产量和高度自动化的优点。
权利要求
一种半导体副棚极一金属主棚极晶体硅太阳电池制备方法，其特征在于它由多条半导体副栅极(1)和几条金属电极主栅线(2)组成，其中这些半导体副栅极(1)是硅片表面因重掺杂而形成的细线条区域，几条金属电极主栅线(2)将多条半导体副栅极1相互连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种半导体副棚极一金属主棚极晶体硅太阳电池制备方法， 其特征在于它的制备步骤一、硅片表面织构化，二、丝网印刷磷浆料细线，三、高温扩散获 得低方块电阻的细栅线和方块电阻合适的其它发射区，四、去除周边或背面PN结，五、去除 磷硅玻璃，六、镀减反射膜，七、丝网印刷背面电极及背面铝浆料并烘干，八、丝网印刷正面 银浆料主栅线，九、电极共烧结。
3 根据权利要求1所述的一种半导体副棚极一金属主棚极晶体硅太阳电池制备方法， 其特征在于所述的多条半导体副栅极(1)优先地采用在P型硅片表面上丝网印刷出高浓度 磷浆料栅线图案，然后进行高温热扩散而获得。
4.根据权利要求1所述的一种半导体副棚极一金属主棚极晶体硅太阳电池制备方法， 其特征在于所述的多条半导体副栅极(1)还可以采用先在整个P型硅片正表面上丝网印刷 高浓度磷浆料，然后采用激光选择性加热硅片表面而获得。
5.根据权利要求1所述的一种半导体副棚极一金属主棚极晶体硅太阳电池制备方法， 其特征在于所述的多条半导体副栅极(1)线条宽度在10-150 μ m，条数可以根据需要调整， 每厘米长度内的条数为2-50条。
6.根据权利要求2所述的一种半导体副棚极一金属主棚极晶体硅太阳电池制备方法， 其特征在于所述的硅片表面织构化是指采用酸、碱湿法腐蚀的方法在硅片表面腐蚀出微小 的凹坑结构。
7.根据权利要求2所述的一种半导体副棚极一金属主棚极晶体硅太阳电池制备方法， 其特征在于所述的去除周边或背面PN结是指采用酸、碱等湿法腐蚀的方法将扩散中在硅 片周边和背面的PN结去除掉。
8.根据权利要求2所述的一种半导体副棚极一金属主棚极晶体硅太阳电池制备方法， 其特征在于所述的镀减反射膜是指采用等离子体增强化学气相沉积的方法在硅片表面沉 积氮化硅减反射膜。
9.根据权利要求2所述的一种半导体副棚极一金属主棚极晶体硅太阳电池制备方法， 其特征在于所述的镀减反射膜还可以先采用高温热氧化的方法在硅片表面生长一层二氧 化硅薄膜，然后再采用常压化学气相沉积的方法再在二氧化硅层上沉积二氧化钛薄膜层。
全文摘要
一种半导体副栅极一金属主栅极晶体硅太阳电池制备方法，它涉及的是晶体硅太阳电池金属电极的技术领域，具体涉及的是一种半导体副栅极一金属主栅极晶体硅太阳电池制备方法。它由多条半导体副栅极(1)和几条金属电极主栅线(2)组成。它既能充分利用丝网印刷工艺的简单、低成本、高产量和高度自动化的优点，又能有效地降低太阳电池金属电极的遮光面积，提高其光电转换效率。
文档编号H01L31/18GK101826573SQ200910264900
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者屈盛 申请人:欧贝黎新能源科技股份有限公司