专利名称：背接触晶体硅太阳能电池片制造方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种背接触晶体硅太阳能电池片制
造方法。
背景技术：
太阳能电池，也称光伏电池，是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器 件。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池是一种有广阔发展前途的新型能源。目前，80%以上的太阳电池是由晶体硅材料制备而成，因此，制备高效率的晶体硅太阳电池对于大规模利用太阳能发电有着十分重要的意义，由于背接触晶体硅太阳电池的受光面没有主栅线，正极和负极都位于电池片的背光面，这就大大降低了受光面栅线的遮光率，提高了电池片的转换效率，所以背接触晶体硅太阳能电池成为目前太阳电池研发的热点。目前，背接触晶体硅太阳能电池片的制造工艺已经标准化，其主要步骤如下I.开孔采用激光在硅片开至少一个导电孔。2.制绒通过化学反应使原本光亮的硅片表面(包括正面和背面)形成凸凹不平的结构以延长光在其表面的传播路径，从而提高太阳能电池片对光的吸收。3.扩散制结P型硅片在扩散后表面及导电孔内壁变成N型电极，或N型硅片在扩散后表面及导电孔内壁变成P型电极，形成PN结，使得硅片具有光伏效应。4.周边刻蚀对硅片的边缘进行刻蚀。5.去除掺杂玻璃层将硅片表面扩散时形成的掺杂玻璃层去除。6.镀膜在硅片受光面表面镀减反射膜，目前主要有两类减反射膜，氮化硅膜和氧化钛膜，主要起减反射和钝化的作用。7.印刷电极及电场将背面电极、正面电极以及背面电场印刷到硅片上。8.烧结使印刷的电极、背电场与娃片之间形成合金。9.激光隔离该步骤的目的在于去掉扩散制结时在硅片背面与导电孔之间形成的将P-N结短路的导电层。现有的制造工艺中，在扩散制结步骤中，会在太阳能电池片背光面与导电孔之间形成将P-N结短路的导电层，这大大降低了电池片的并联电阻，容易出现漏电，所以需要通过激光隔离步骤将P-N结之间的导电层去除掉。但采用激光隔离可能会使太阳能电池片出现新的漏电途径，导致电池片的性能降低。另外，激光对电池片本身的损伤比较大，在激光隔离过程中可能出现碎片，增加了电池片的生产成本。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种背接触晶体硅太阳能电池片制造方法，通过刻蚀将扩散后在硅片背光面上形成的发射结去除掉，即将背光面与导电孔之间的P-N结导电层去除，使得到的太阳能电池实现P-N结绝缘。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下一种背接触晶体硅太阳能电池片制造方法，包括对开孔、制绒、扩散后的半导体基片进行刻蚀，对刻蚀后所述半导体 基片进行处理后得到背接触晶体硅太阳能电池片，其中所述刻蚀包括对所述半导体基片的受光面边缘和背光面进行刻蚀。优选地，所述刻蚀还包括对所述半导体基片的通孔进行刻蚀。优选地，对所述半导体基片的受光面边缘进行刻蚀还包括对所述半导体基片的侧面和通孔边缘进行刻蚀。优选地，对所述半导体基片的通孔进行刻蚀的过程为对整个所述通孔进行刻蚀；或者对沿轴线方向上一段通孔进行刻蚀。优选地，所述刻蚀为采用化学剂进行刻蚀。优选地，所述化学剂为化学液、化学腐蚀浆料或等离子气体。优选地，采用化学液进行刻蚀的过程为将所述的半导体基片的背光面与化学液完全接触，所述的侧面和通孔边缘部分与化学液接触。优选地，采用化学腐蚀浆料进行刻蚀的过程为在所述半导体基片的受光面边缘、背光面上印刷化学腐蚀浆料。优选地，采用等离子气体进行刻蚀的过程为将半导体基片的通孔、侧面和背光面与等离子气体直接接触。优选地，对刻蚀后所述硅片进行处理为去除刻蚀后所述半导体基片上掺杂玻璃层；在去除掺杂玻璃层后所述半导体基片的受光面上镀膜；在镀膜后所述半导体基片上制备电极及背电场得到背接触晶体硅太阳能电池片。由以上技术方案可见，本发明实施例提供的背接触晶体硅太阳能电池片制造方法，在对硅片的受光面边缘刻蚀的同时，还将硅片背光面上扩散形成的发射结通过刻蚀去除掉，使得得到的太阳能电池片的背光面与导电孔之间不存在短路的导电层，即将背光面与导电孔之间的P-N结断开，提高了电池片并联电阻及转化效率。与现有技术相比，该方法减少了激光隔离工序，从而降低了由于激光隔离带来的电池片漏电风险及电池片的碎片率。另外，减少激光隔离工序，使得工艺更加简单，并减少了设备成本,有利于大规模工业化生产。
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中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本实施例一提供的背接触晶体硅太阳能电池片制造方法的流程图2为本实施例一提供的开孔后硅片的结构示意图；图3为本实施例一提供的制绒后硅片的结构示意图；图4为本实施例一提供的扩散后硅片的结构示意图；图5为本实施例一提供的刻蚀后硅片的结构示意图；图6为本实施例一提供的镀膜后硅片的结构示意图；图7为本实施例一提供的丝网印刷后的硅片的结构示意图；图8为本实施例二提供的背接触晶体硅太阳能电池片制造方法的流程图； 图9为本实施例二提供的刻蚀后硅片的结构示意图；图10为本实施例二提供的丝网印刷后的硅片的结构示意图；图11为本实施例三提供的背接触晶体硅太阳能电池片制造方法的流程图；图12为本实施例三提供的刻蚀后硅片的结构示意图；图13为本实施例三提供的丝网印刷后的硅片的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。现有的背接触晶体硅太阳能电池片的制造工艺中，在开孔、制绒后进行扩散制结步骤中，会在太阳能电池片背光面与导电孔之间形成将P-N结短路的导电层，这大大降低了电池片的并联电阻，容易出现漏电，所以为了使得P-N结断开，现有的工艺在烧结步骤之后，还需要通过激光隔离步骤，在导电孔周围设置一个隔离槽，以实现将P-N结之间的导电层去除掉。通过对现有技术研究，申请人发现由于在烧结步骤中，电池片可能会受热变形，表面不再平整，这就使得在激光隔离时对借光的对准精度要求比较高，否则出现偏离就会导致新的漏电途径，使得电池片性能下降。此外，使用激光对电池片会产生损伤，可能出现碎片现象，使得电池片的残次品率上升，增加了电池片的生产成本。为此，本发明提出了一种解决方案，基本思想是在对半导体基片进行扩散后，通过刻蚀将背光面上形成的发射结去除掉，即将背光面与导电孔之间的P-N结导电层去除，实现P-N结绝缘。下面以硅片作为半导体基片，通过几个实施例对本发明技术方案进行说明实施例一请参考图1，图I为本实施例一提供的背接触晶体硅太阳能电池片制造方法的流程图，如图I所示，该方法包括以下步骤步骤SlOl :在硅片上开孔；采用激光在硅片上开出至少一个通孔，其作用在通孔内可以设置电极将电池片受光面的电流引到电池片的背光面，这样就可以使得电池片的正极和负极都位于电池片的背面，降低了正面栅线的遮光率。本发明实施例中，开孔所采用激光的波长可以为1064nm、1030nm、532nm或355nm。开孔后硅片的结构示意图如图2所示，图中I为硅片，2为受光面，3为背光面,4为通孔,5为通孔内壁。步骤S102 :在硅片表面进行制绒，形成表面结构；在本发明实施例中，制绒选择在硅片I的两面进行，制绒的目的是通过化学反应使原本光亮的硅片表面形成凸凹不平的结构以延长光在其表面的传播路径，从而提高硅片对光的吸收。制绒后硅片的结构示意图如图3所示，图中6为绒面。另外，在制绒前需要清除硅片I表面的油污和金属杂质，并且去除硅片I表面的切割损伤层。步骤S103 :在硅片的表面扩散形成P-N结； 将掺杂原子扩散到硅片I的两个绒面6、通孔内壁5上及侧面上，如图4所示，为扩散后硅片的结构示意图，图中7为N型或P型发射结。N型硅片I扩散后其表面变成N型发射结，或N型硅片I扩散后其表面变成P型发射结，形成PN结，使得硅片I具有光伏效应，另外扩散的浓度、深度以及均匀性直接影响太阳能电池片的电性能。步骤S104 :对硅片的受光面边缘和背光面进行刻蚀；对硅片I的受光面边缘和背光面进行刻蚀，如图5所述，8为刻蚀后在受光面边缘形成的刻蚀槽，其目的是去掉扩散制结时在硅片I边缘形成的将PN结两端短路的导电层。对硅片I的背光面进行刻蚀，其目的是将扩散制结时在硅片I背光面形成的发射结去除。在本发明实施例中，在刻蚀时，可以在硅片I的受光面边缘和背光面印刷化学腐蚀浆料，并且在向硅片I的受光面边缘印刷化学腐蚀浆料时，选择向硅片I的整个背光面印刷化学腐蚀浆料时，并且印刷化学性腐蚀浆料后将硅片I在室温温度下烘干3min，最后采用30°C的水溶液清洗，即可完成刻蚀。步骤S105 :去除硅片上的掺杂玻璃层；通过该步骤可以将硅片I表面在扩散时形成的掺杂玻璃层去除。步骤S106 :在硅片的受光面上进行镀膜；在硅片I的受光面2上进行镀膜，该膜的作用是减小阳光的反射，最大限度地利用太阳能。在本发明实施例中，米用 PECVD(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition,等离子体增强化学气相沉积法)在硅片I上形成减反射膜。如图6所示，图中9为减反射膜。另外，采用PECVD只是本发明的一个实施例，不应构成对本发明的限制，在本发明其他实施例中，镀膜方法还可以采用本领域技术人员所熟知的其他方法。步骤S107 :在镀膜后的硅片上印刷电极及背电场；在本发明实施例中，可以采用丝网印刷将背光面电极、受光面电极以及背光面电场印刷在硅片I上。图7为丝网印刷后的硅片的结构示意图，图中10为孔背面电极，11为背光面电极，12为背光面电场，13为受光面电极,14为孔电极。其中，受光面电极13、孔电极14、孔背面电极10可以分开生成，三种电极可以采用同种材料，也可以采用不同材料。在本发明其他实施例中，还可以通过真空蒸发、溅射等方法将电极及电场附着在硅片I上。步骤108 :烧结。通过烧结可以使得印刷的受光面电极13、孔电极14、孔背面电极10、背光面电极11、背光面电场12与硅片I之间形成合金，使得电极与硅片之间形成欧姆接触。通过丝网印刷和烧结，就可以实现制备电极及电场。由以上步骤可见，本发明实施例提供的该背接触晶体硅太阳能电池片制造方法，在对硅片的受光面边缘刻蚀的同时，还将硅片背光面上扩散形成的发射结通过刻蚀去除掉，使得得到的太阳能电池片的背光面与导电孔之间不存在短路的导电层，即将背光面与导电孔之间的P-N结断开，对导电孔内的发射结形成较好的绝缘，提高了电池片并联电阻及转化效率。与现有技术相比，该方法减少了激光隔离工序，从而降低了由于激光隔离带来的电池片漏电风险及电池片的碎片率。另外，减少激光隔离工序，使得工艺更加简单，并减少了设备成本,有利于大规模工业化生产。实施例二 请参考图8，图8为本实施例二提供的一种背接触晶体硅太阳能电池片制造方法 的流程图，如图8所示，该方法包括以下步骤在本发明实施例中，步骤201 步骤203与实施例一中的步骤101 步骤103相同，在此不再赘述。步骤S204 :对硅片的侧面、背光面及全部通孔进行刻蚀；图9为刻蚀后的硅片的结构示意图，如图9所示，刻蚀后，通孔内壁5上及侧面上均无发射结。在本发明实施例中，在刻蚀时，可以将硅片I的全部侧面的整个表面、整个背光面及全部通孔与化学液完全接触，接触的方式可以为采用HF(氟化氢)溶液完全浸润硅片的全部侧面、整个背光面及全部通孔，也可以为采用所述HF (氟化氢)溶液冲洗硅片的全部侧面、整个背光面及全部通孔，或者采用喷雾的方式，本实施例优选浸润的方式进行刻蚀。另外，在刻蚀时，还可以采用等离子气体对硅片I的全部侧面、整个背光面及全部通孔刻蚀15min,其中等离子气体中SF6的流量为200sccm, O2的流量为30sccm, N2的流量为300sccm，压力选择为50Pa，辉光功率选择为700W。刻蚀后的步骤S205 步骤S208与实施例一中的步骤105 步骤108相同，在此不再赘述，图10为本发明实施例提供的丝网印刷后的硅片的结构示意图，图中通孔内壁上无发射结。实施例三请参考图11，图11为本实施例二提供的一种背接触晶体硅太阳能电池片制造方法的流程图，如图11所示，该方法包括以下步骤在本发明实施例中，步骤301 步骤303与实施例二中的步骤201 步骤203相同，在此不再赘述。步骤S304 :对硅片的侧面、整个背光面及部分通孔进行刻蚀；图12为刻蚀后的硅片的结构示意图，如图12所示，对通孔进行刻蚀时，选择刻蚀沿通孔轴线方向上的一段通孔，这样在刻蚀后，在通孔内壁5上有局部发射结。另外在对硅片的侧面上进行刻蚀时，可以选择对硅片的全部侧面的整个表面进行刻蚀，也可以对全部侧面的部分表面进行刻蚀。在本发明实施例中，在刻蚀时，可以将背光面浸入化学液中一定深度，这样就可以实现对侧面的部分侧面及部分通孔进行刻蚀。刻蚀后的步骤S305 步骤S308与实施例二中的步骤205 步骤208相同，在此不再赘述，图13为本发明实施例提供的丝网印刷后的硅片的结构示意图，图中通孔内壁上无发射结。以上所述仅是本发明的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发 明。对这些实施例的多种修改对本领域的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。
权利要求
1.一种背接触晶体硅太阳能电池片制造方法，包括对开孔、制绒、扩散后的半导体基片进行刻蚀，对刻蚀后所述半导体基片进行处理后得到背接触晶体硅太阳能电池片，其特征在于，所述刻蚀包括 对所述半导体基片的受光面边缘和背光面进行刻蚀。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述刻蚀还包括 对所述半导体基片的通孔进行刻蚀。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，对所述半导体基片的受光面边缘进行刻蚀还包括对所述半导体基片的侧面和通孔边缘进行刻蚀。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述半导体基片的通孔进行刻蚀的过程为 对整个所述通孔进行刻蚀； 或者对沿轴线方向上一段通孔进行刻蚀。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述刻蚀为采用化学剂进行刻蚀。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述化学剂为化学液、化学腐蚀浆料或等离子气体。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用化学液进行刻蚀的过程为 将所述的半导体基片的背光面与化学液完全接触，所述的侧面和通孔边缘部分与化学液接触。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用化学腐蚀浆料进行刻蚀的过程为 在所述半导体基片的受光面边缘、背光面上印刷化学腐蚀浆料。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用等离子气体进行刻蚀的过程为 将半导体基片的通孔、侧面和背光面与等离子气体直接接触。
10.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，对刻蚀后所述硅片进行处理为 去除刻蚀后所述半导体基片上掺杂玻璃层； 在去除掺杂玻璃层后所述半导体基片的受光面上镀膜； 在镀膜后所述半导体基片上制备电极及背电场得到背接触晶体硅太阳能电池片。
全文摘要
本发明公开了一种背接触晶体硅太阳能电池片制造方法，包括对开孔、制绒、扩散后的半导体基片进行刻蚀，对刻蚀后所述半导体基片进行处理后得到背接触晶体硅太阳能电池片，其中，所述刻蚀包括对所述半导体基片的受光面边缘和背光面进行刻蚀。该方法在对硅片的受光面边缘刻蚀的同时，还将硅片背光面上扩散形成的发射结通过刻蚀去除掉，使得到的太阳能电池片的背光面与导电孔之间不存在短路的导电层。与现有技术相比，该方法减少了激光隔离工序，从而降低了由于激光隔离带来的电池片漏电风险及电池片的碎片率。另外，减少激光隔离工序，使得工艺更加简单，并减少了设备成本，有利于大规模工业化生产。
文档编号H01L31/18GK102800741SQ201110141250
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者章灵军, 张凤, 吴坚, 王栩生 申请人:苏州阿特斯阳光电力科技有限公司