专利名称：一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及晶体硅太阳能电池领域，尤其是一种主要利用激光制备单面电极晶体硅太阳能电池的方法。
背景技术：
太阳能作为一种清洁的、没有任何污染的能源，以及太阳能发电作为动力供应主要来源之一的可能性，已日益引起人们关注。而解决这个技术的关键在于太阳能电池生产成本的降低和转化效率的提高。对于占主流地位的晶体硅太阳能电池，由于其正表面电极占了表面积的20%，减少了太阳能电池的受光面积，从而减少了其转化效率。光伏行业的相关技术人员为了提高太阳能电池的转化效率，在传统结构的基础上做了大量的技术创新及改进。如专利号为201010141604. X的一种单面电极晶体硅太阳能 电池及其制备方法。其结构包括晶体硅上表面的绒面，内部的栅状或者梳状PN结，及背面的栅状或者梳状电极，这是一种受光面可以得到充分利用的结构。本方案以一种新的制备方法，以充分发挥这种太阳能电池的优点，以一种更高效的办法制备这种电池。
发明内容
发明目的本发明所要解决的技术问题是针对一种单面电极晶体硅太阳能电池，提供一种新的高效的，同时也更能发挥其结构优点的制法技术方案本发明公开了一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，包括激光制绒，镀钝化防反射复合膜，激光掺杂，激光制背电极，其中所述激光制绒包括激光制备绒面和化学溶液去除激光损伤层两个步骤，以制备出尺寸尽量精确符合光学原理的绒面结构；所述激光掺杂是在真空环境中，在掺杂工艺气体气氛下以激光照射需要掺杂的晶体娃表面以制备理想的栅状或者梳状PN结；所述激光制背电极包括真空镀背电极材料及激光烧结背电场工艺，以免接触的方式制备其背电场。其中一个优选方案为激光制绒采用连续式绿激光器，以实现快速和精确制绒的目的。其中所述激光制绒的后续工序为在70_90°C下，采用20%浓度的碱性溶液去除激光工艺损伤层。做为其中一个优选方案，对于P型基片晶体硅太阳能电池，在所述激光掺杂工艺中，工艺气体应为5% -10%的PH3与H2混合气体，以强激光选择性照射形成栅状或者梳状掺杂PN深结。做为其中另一个优选方案，若晶体硅基片选用N型，工艺气体应选择5% -10%的B2H6与H2混合气体，以强激光选择性照射形成栅状或者梳状掺杂PN深结。为了提高单面电极晶体硅的转化效率，做为其中一个优选方案，可以在掺杂制备栅状或者梳状PN深结之前，先对P型基片以相同工艺进行P+整体浅掺杂，为了提高单面电极晶体硅的转化效率，做为其中另一个优选方案，可以在掺杂制备栅状或者梳状PN深结之前，对N型基片以相同工艺进行N+整体浅掺杂。其中所述激光制背电场中，采用真空蒸发或真空溅射来设置背电极材料，以达到快速高效并节省材料的目的，其背面电极材料设置范围可优选在O. 5-2. O μ m之间。在所述激光烧结过程中，采用连续式激光器对基片背面进行800-1000°C高温烧结制背电场。然后在基片背面进行激光划线，将正负电极分开。有益成果本发明提供了一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，其主要工艺以激光及真空镀膜方式完成。这种制法由于激光制绒可以得到更精确，更符合光学原理的金 字塔图形，从而产生更高的转换效率，也因此减少激光制绒工序中的人为因素，使制绒工艺的稳定性更高，重复性更好。同时，由于背电极的制作采用真空镀膜方式，整个制做过程没有接触，可免去裂片的可能，这样硅片可以做得比较薄，其厚度可以做到40-100 μ m,使PN结距离受光面较近，吏有利于提高其转化效率。同时，这种工艺分布使整个工艺流程比常规流程大大简化，使用的设备较少也较容易设计成自动化半自动化生产线，对实现其产业化，尤其是实现规模化生产非常有帮助。
具体实施例方式本发明提供了一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，包括激光制绒，镀钝化防反射复合膜，激光掺杂，激光制背电极，其中所述激光制绒包括激光制备绒面和化学溶液去除激光损伤层两个步骤，以制备出尺寸尽量精确符合光学原理的绒面结构；所述激光掺杂是在真空环境中，在掺杂工艺气体气氛下以激光照射需要掺杂的晶体硅表面以制备理想的栅状或者梳状PN结；所述激光制背电极包括真空镀背电极材料及激光烧结背电场工艺，以免接触的方式制备其背电场。下面将以具体的实施例来进一步说明本方案实施例II)选择晶面为100，尺寸为156Χ156Χ100μπι的P型基片，经过常规清洗后，送入激光制绒设备进行织构化，制出折射率为2. 2的绒面，然后在浓度为20%，温度为80°C的NaOH溶液内浸泡十分钟去除激光损伤层。2)在受光面的绒面上以真空镀膜方式镀钝化层、减反层。3)将基片置于充满PH3、H2混合工艺气体的真空容器中，其中PH3的体积百分含量为10%，用准分子激光器对基片背光面进行选择性加热，使基片被加热的部分瞬间升温至1300°C，激光器频宽为20纳秒，照射100次，形成N型栅状或者梳状掺杂。掺杂深度为O. 5 μ m左右；4)在晶体硅片以蒸发法在背光面整体镀I. 5 μ m ；5)用连续式激光对基片背光面进行温度为1000°C的烧结以形成铝背电场。6)利用激光对背电极进行划线，使铝电极的形状与大小和PN结的形状和大小相一致。本实施例为本技术方案的一种典型工艺流程，主要采用激光与镀膜的方式完成各道工艺。其中激光制绒可以实现快速高效和清晰的绒面结构，增加光线的透过率。激光掺杂将常规需要几步完成的掺杂工艺简化成一步而且不容易引入杂质。激光制背面电极步骤不需要对晶体硅片的表面施加压力，使晶体硅太阳能电池的制备整体实现无接触式，这使得晶体硅片可以制备的非常薄，使光线透过受光面达到PN结的路线变短，更有利于发挥这种太阳能电池的结构优势，形成高效率的太阳能电池。同时，由于这些工艺人工因素较小，较易于形成自动化程度高，重复性和稳定性较好的产品。
实施例2选择晶面为100，尺寸为156Χ156Χ100μπι的N型基片，经过常规清洗后，送入激光制绒设备进行织构化，制出折射率为2. 2的绒面，然后在浓度为20%，温度为80°C的NaOH溶液内浸泡十分钟去除激光损伤层。2)在受光面的绒面上以真空镀膜方式镀钝化层、减反层。3)将基片置于充满PH3、H2混合工艺气体的真空容器中，其中PH3的体积百分含量为10%，用准分子激光器对基片背光面进行整体加热，使基片瞬间升温至1300°c，激光器频宽为20纳秒，照射50次，形成厚度为O. 2 μ m左右N+掺杂层。4)将基片置于充满B2H6、H2混合工艺气体的真空容器中，其中B2H6的体积百分含量为10%，用准分子激光器对基片背光面进行选择性加热，使基片被加热的部分瞬间升温至1300°C，激光器频宽为20纳秒，照射150次，形成N型栅状或者梳状掺杂。掺杂深度为I. O μ m左右；5)在晶体硅片以溅射法在背光面整体镀I. 5μπι ;6)用连续式激光对基片表面进行温度为1000°C的烧结以形成铝背电场。7)利用激光对背电极进行划线，使铝电极的形状与大小和PN结的形状和大小相一致。本实施例在上一实施例的基础上，增加一步工艺以制备单面电极晶体硅太阳能电·池的改进结构。其它工序中，除因为基片类型不同在掺杂过程中使用的气体必须不同外，其它各道工艺中不同的部分均可互换，并各具优点。本发明提供了一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，主要包括激光制绒，镀钝化防反射复合膜，激光掺杂，激光制背电极，其特征在于， 所述激光制绒包括激光制备绒面和化学溶液去除激光损伤层两个步骤，以制备出尺寸尽量精确符合光学原理的绒面结构； 所述激光掺杂是在真空环境中，在掺杂工艺气体气氛下以激光照射需要掺杂的晶体硅表面以制备理想的栅状或者梳状PN结； 所述激光制背电极包括真空镀背电极材料及激光烧结背电场工艺，以免接触的方式制备其背电场。
2.根据权利要求I所述的一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，其特征在于，其激光制绒采用连续式绿激光器。
3.根据权利要求I所述的一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，其特征在于，去除工艺损伤层采用常规晶体硅制绒的初抛工艺，20%浓度的碱性溶液，在70-90°C下进行。
4.根据权利要求I所述的一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，其特征在于，若基片选用P型基片，工艺气体为5% -10%的PH3与H2混合气体，以强激光选择性照射形成栅状或者梳状掺杂PN深结。
5.根据权利要求4所述的一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，其特征在于，若基片选用N型基片，工艺气体选择5% -10%的B2H6与H2混合气体，以强激光选择性照射形成栅状或者梳状掺杂PN深结。
6.根据权利要求I、权利要求4及权利要求5所述的一种单面电极晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，在掺杂制备栅状或者梳状PN深结之前，可以先对P型基片以相同工艺进行P+整体浅掺杂，或者对N型基片以相同工艺进行N+整体浅掺杂。
7.根据权利要求6所述的一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，其特征在于，所述激光制背电极中，采用真空蒸发或者真空溅射来设置背电极材料。
8.根据权利要求I及权利要求7所述的一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，其特征在于，背面电极材料设置厚度在O. 5-2. O μ m。
9.根据权利要求I及权利要求7所述的一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，其特征在于采用连续式激光器对基片背面进行800-1000°C高温烧结制背电场。
10.根据权利要求I及权利要求7所述的一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，其特征在于，在基片背面进行激光划线，将正负电极沿着PN结的分界线处刻断，从而分开正负电极。
全文摘要
本发明公开了一种单面电极晶体硅太阳能电池的制法，其步骤主要包括激光制绒，镀钝化防反射复合膜，激光掺杂，激光制背电极等。所述激光制绒包括以激光在晶体硅太阳能电池的受光面制备绒面结构和以化学溶液去除激光损伤层。所述激光掺杂采用在真空环境中通入掺杂工艺气体然后以激光照射待掺杂晶体硅片表面。所述激光制背电极工序包括真空镀背电极材料及激光烧结背电场工艺。这种制法可以尽量避免晶体硅单面电极太阳能电池制备过程中的人为因素干扰，适合规模化生产，同时，由于整个制备过程中没有较大压力施加在硅片上，电池基片可以非常薄，低于100μm，可以突出这种太阳能电池的优势，提高转换效率。
文档编号H01L31/18GK102891210SQ20111022137
公开日2013年1月23日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者刘莹 申请人:刘莹