专利名称：一种下一代结构高效率晶体硅电池及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种下一代结构高效率晶体硅电池及制作方法，属于晶体硅太阳能电池领域。
背景技术：
当前，晶体硅太阳能电池由于受制于光学损失，电子空穴的复合，以及电极相关的各种电阻损失等因素，效率还存在很大的提升空间。为了提高电池片的光电转换效率，吸收和转换更多的光子是很有必要的。降低表面反射和增加受光面积是增加光子吸收重要途径。降低表面反射通常通过表面制绒和镀减反膜来实现。然而表面电极对光的反射仍制约着电池片对光的吸收。细化表面电极和采用新的电极结构成为了热门研究课题。MWT(Metal Wrap through)的电极结构显著减小了电极对光的反射，并在部分公司实现了产业化。MWT技术除了可以减少遮光面积，还可以对正面电极的图形进行优化或图形定制，在电性能优化和灵活应对客户需求方面都有明显优势。然而当前的MWT技术仍没有摆脱对昂贵丝网印刷银浆的依赖，由丝网印刷浆料带来的各种电阻，以及印刷本身问题仍在较大程度上制约着电池片效率的提高。采用电镀，溅射等在半导体行业和实验室已被证明能形成良好的电极接触，并可采用镍，铜等非贵重金属，取代或大幅减少银等贵金属的使用量。随着太阳能硅片质量的提高(硅纯度提高，位错的减少等)，以及磷掺杂浓度的降低，电荷的表面复合在制约电池片效率方面显得越来越重要。氧化硅对硅片的钝化性能好于被大规模采用的氮化硅，氧化硅加氮化硅双层膜成为了较为理想的改进方案。另一方面， 背面采用氧化铝钝化已被证明能显著提升电池片效率。
发明内容
本发明提供了一种下一代结构高效率晶体硅电池及制作方法，当前晶体硅太阳能电池技术中，基本都存在表面钝化效果不佳，正面栅线电池造成的遮光面积大，电极接触电阻大，依赖昂贵的丝印浆料等缺点，本发明采用正面氧化硅钝化，背面氧化铝钝化，采用MWT结合溅射法形成电极加工方法，显著改善上述缺陷，大幅提升电池片效率。同时采用镍铜等非贵金属来形成电极，大幅减少甚至取代银的使用。本发明的目的在于提供一种高效晶体硅太阳电池，一种下一代结构高效率晶体硅电池，在电池正面形成氧化硅和氮化硅双层膜，对正面形成良好的钝化和降低表面反射；背面采用氧化铝层钝化P型基底和局部背场结构，形成有效的背面钝化；贯穿硅片的小孔被浆料填充，最终形成电极；在背面，从小孔引出的电极用掩膜法或用激光形成隔离，避免短路；P型基底与局部背场之间有氧化铝膜；正面氧化硅与P型基底之间有η型层。本发明的目的还在于提供一种高效晶体硅太阳电池的制作方法，在常规工艺基础上增加氧化硅和氧化铝钝化步骤，MWT技术步骤，新栅线形成步骤；含有以下步骤；
氧化硅钝化步骤，是指在P型硅片的磷掺杂面形成一层氧化硅膜；氧化铝钝化步骤，是指在P型硅片的非掺杂面形成一层氧化铝膜；MWT(Metal Wrap Through)技术步骤，是指采用激光打孔，把电池片正面电极引导背面；新栅线形成步骤，是指采用电镀，溅射步骤。新栅线形成采用设备来实现。摆脱了对高精度丝网印刷和丝网印刷浆料的依赖。 同时减小了由于丝网印刷浆料引起的较高电阻损失。采用该方法，可以有效克服现有工艺中的不足，如摆脱对丝网印刷浆料的依赖，降低电阻，增加受光面积等。本发明有效结合了 MWT，正面双层膜钝化，背面氧化铝钝化；并采用了新电池形成方案，如电镀，溅射等克服了对丝网印刷银浆的依赖，同时降低了由电极产生的电阻。能使 P型单晶电池片效率提升到20%以上，P型多晶电池片效率提升到18%以上。
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中图1是表示作为本发明实施例的结构示意图；图2是本发明的方法流程图。氮化硅膜1 ；氧化硅膜2 ;n型层3 ；ρ型基地4 ；氧化铝膜5 ；局部背场6 ；激光隔离 7 ；电极8。
具体实施例方式参照图1至图2对本发明的实施例进行说明。如图1所示，在电池正面形成氧化硅2和氮化硅双层膜1，对正面形成良好的钝化， 和降低表面反射；背面采用氧化铝层5钝化P型基底4，和局部背场6结构，形成有效的背面钝化；贯穿硅片的小孔被浆料填充，最终形成电极8 ；在背面，电极8周围用掩膜法或用激光形成隔离7把电极8与背表面其他部分隔开，避免短路；P型基底4与局部6之间有氧化铝膜5 ；氧化硅2与P型基底4之间有η型层3。电池的156mm*156mm多晶硅片表面有4*4共16个孔径为300微米的圆孔，贯穿硅片。或电池的125mm*125mm单晶硅片表面有3*3共9个孔径为250微米的圆孔，贯穿娃片。采用该方法，可以有效克服现有工艺中的不足，如摆脱对丝网印刷浆料的依赖，降低电阻，增加受光面积等。为达到上述目的，在常规工艺基础上增加氧化硅和氧化铝钝化，MWT技术方法，新栅线形成技术方法。本发明所述氧化硅钝化，是指在P型硅片的磷掺杂面形成一层氧化硅膜。对正面
4表形成良好的钝化。本发明所述氧化铝钝化，是指在P型硅片的非掺杂面形成一层氧化铝膜。对被表面形成良好的钝化。本发明所述的MWT (Metal Wrap Through)技术，是指采用激光打孔，把电池片正面电极引导背面的技术。减少电池引起的反射，增加受光面积。本发明所述的新栅线形成技术是指采用电镀，溅射等不同于丝网印刷的技术。采用设备来实现。摆脱了对高精度丝网印刷和丝网印刷浆料的依赖。同时减小了由于丝网印刷浆料引起的较高电阻损失。实施例1 如图1、2所示；一种高效晶体硅太阳电池的制作方法，在常规工艺基础上增加氧化硅和氧化铝钝化步骤，MWT技术步骤，新栅线形成步骤；含有以下步骤；激光打孔步骤，在156mm*156mm多晶硅片表面用激光形成4*4共16个孔径约300 微米的圆孔，贯穿硅片；制绒步骤，采用HN03/HF/H20体系(硝酸/氢氟酸/水体系)，硝酸为电子纯，质量浓度约69% ；氢氟酸为电子纯，质量浓度约49% ；水为去离子水，电阻值约为18兆欧厘米； 三者体积比约为6.5 1 3;温度8-ll°C。清洗硅片表面，并形成绒面；扩散步骤，采用P0C13(三氯氧磷)为磷源在高温扩散炉中对硅片进行掺杂，形成发射极，发射极电阻为65-90欧姆；湿法刻蚀步骤，去除扩散产生的硅片表面磷硅玻璃，同时去除硅片背面的pn结；采用PECVD (等离子增强化学气相沉积)的方法镀氧化硅和氮化硅双层膜；采用掩膜腐蚀法或激光步骤，形成硅片的正面和背面的图形；采用溅射镍，铜，银在硅片上形成电极，采用溅射铝形成在硅片上的局部背场；热处理步骤，通过在一定温度下保温处理，使金属和硅片形成良好的接触。实施例2 如图1、2所示；一种高效晶体硅太阳电池的制作方法，在常规工艺基础上增加氧化硅和氧化铝钝化步骤，MWT技术步骤，新栅线形成步骤；含有以下步骤；激光打孔步骤，在156mm*156mm单/多晶硅片表面用激光形成4*4共16个孔径约 250微米的圆孔，贯穿硅片；或激光打孔步骤，在125mm*125mm单/多晶硅片表面用激光形成3*3共9个孔径约250微米的圆孔，贯穿硅片；制绒步骤，多晶采用HN03/HF/H20 (硝酸/氢氟酸/水)体系清洗硅片表面，并形成绒面；单晶采用Na0H/IPA/H20(氢氧化钠/异丙醇/水)体系清洗硅片表面，并形成绒面；扩散步骤，采用P0C13(三氯氧磷)为磷源在高温扩散炉中对硅片进行掺杂，形成发射极；湿法刻蚀步骤，去除扩散产生的硅片表面磷硅玻璃，同时去除硅片背面的pn结；采用PECVD (等离子增强化学气相沉积)的方法镀氧化硅和氮化硅双层膜；采用掩膜腐蚀法或激光步骤，形成硅片的正面和背面的图形；采用溅射镍，铜，银在硅片上形成电极，采用溅射铝形成在硅片上的局部背场；热处理步骤，通过在一定温度下保温处理，使金属和硅片形成良好的接触。
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种下一代结构高效率晶体硅电池，其特征在于在电池正面形成氧化硅和氮化硅双层膜，对正面形成良好的钝化和降低表面反射；背面采用氧化铝或氧化硅层钝化P型基底和局部背场结构，形成有效的背面钝化；贯穿硅片的小孔被浆料填充，最终形成电极；在背面，从小孔引出的电极用掩膜法或用激光使其与表面的其他部分隔开，避免短路；P型基底与局部背场之间有氧化铝膜或氧化硅膜；正面氧化硅与P型基底之间有η型层。
2.根据权利要求1所述的一种下一代结构高效率晶体硅电池，其特征在于电池的 156mm* 156mm多晶硅片表面有4*4共16个孔径为300微米的圆孔，贯穿硅片。
3.根据权利要求1所述的一种下一代结构高效率晶体硅电池，其特征在于电池的 125mm* 125mm单晶硅片表面有3*3共9个孔径为250微米的圆孔，贯穿硅片。
4.一种高效晶体硅太阳电池的制作方法，其特征在于在常规工艺基础上增加氧化硅和氧化铝钝化步骤，MWT技术步骤，新栅线形成步骤；含有以下步骤；氧化硅钝化步骤，是指在P型硅片的磷掺杂面形成一层氧化硅膜；氧化铝钝化步骤，是指在P型硅片的非掺杂面形成一层氧化铝膜；MWT(Metal Wrap Through)技术步骤，是指采用激光打孔，把电池片正面电极引导背面；新栅线形成步骤，是指采用电镀，溅射步骤。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于含有以下步骤；激光打孔步骤，在156mm*156mm多晶硅片表面用激光形成4*4共16个孔径约300微米的圆孔，贯穿硅片；制绒步骤，采用HN03/HF/H20体系(硝酸/氢氟酸/水体系)，硝酸为电子纯，质量浓度约69% ；氢氟酸为电子纯，质量浓度约49% ；水为去离子水，电阻值约为18兆欧厘米；三者体积比约为6.5 1 3;温度8-ll°C。清洗硅片表面，并形成绒面；扩散步骤，采用P0C13(三氯氧磷)为磷源在高温扩散炉中对硅片进行掺杂，形成发射极，发射极电阻为65-90欧姆；湿法刻蚀步骤，去除扩散产生的硅片表面磷硅玻璃，同时去除硅片背面的pn结； 采用PECVD (等离子增强化学气相沉积)的方法镀氧化硅和氮化硅双层膜； 采用掩膜腐蚀法或激光步骤，形成硅片的正面和背面的图形； 采用溅射镍，铜，银在硅片上形成电极，采用溅射铝形成在硅片上的局部背场； 热处理步骤，通过在一定温度下保温处理，使金属和硅片形成良好的接触。
6.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于激光打孔步骤，在125mm*125mm单晶硅片表面用激光形成3*3共9个孔径约250微米的圆孔，贯穿硅片；制绒步骤，采用Na0H/IPA/H20 (氢氧化钠/异丙醇/水)体系清洗硅片表面，并形成绒扩散步骤，采用P0C13(三氯氧磷)为磷源在高温扩散炉中对硅片进行掺杂，形成发射极；湿法刻蚀步骤，去除扩散产生的硅片表面磷硅玻璃，同时去除硅片背面的pn结； 采用PECVD (等离子增强化学气相沉积)的方法镀氧化硅和氮化硅双层膜； 采用掩膜腐蚀法或激光步骤，形成硅片的正面和背面的图形； 采用溅射镍，铜，银在硅片上形成电极，采用溅射铝形成在硅片上的局部背场； 热处理步骤，通过在一定温度下保温处理，使金属和硅片形成良好的接触。
全文摘要
一种下一代结构高效率晶体硅电池及制作方法，属于晶体硅太阳能电池领域，含有以下步骤；氧化硅钝化步骤，是指在P型硅片的磷掺杂面形成一层氧化硅膜；氧化铝钝化步骤，是指在P型硅片的非掺杂面形成一层氧化铝膜；MWT(Metal Wrap Through)技术步骤，是指采用激光打孔，把电池片正面电极引到背面；新栅线形成步骤，是指采用电镀，溅射步骤。本发明有效结合了MWT，正面双层膜钝化，背面氧化铝钝化；并采用了新电池形成方案，如电镀，溅射等克服了对丝网印刷银浆的依赖，同时降低了由电极产生的电阻。能使P型单晶电池片效率提升到20％以上，P型多晶电池片效率提升到18％以上。
文档编号H01L31/04GK102386249SQ20111033802
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者孙良欣, 胡盛华 申请人:北京中联科伟达技术股份有限公司