专利名称：N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，属于太阳电池领域。
背景技术：
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳能电池中，晶体硅太阳能电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能。因此，晶体硅太阳电池在光伏领域占据着重要的地位。高效化是目前晶体硅太阳电池的发展趋势，通过改进表面织构化、选择性发射结、前表面和背表面的钝化，激光埋栅等技术来提高太阳能 电池的转化效率，但由于其需要特殊的设备和复杂的工艺流程，产业化进程受到制约。目前，背接触硅太阳电池(MWT太阳电池)受到了大家的广泛关注，其优点在于由于其正面没有主栅线，减少了电池片的遮光，提高了电池片的转换效率，在制作组件时，可以减少焊带对电池片的遮光影响，同时采用新的封装方式可以降低电池片的串联电阻，减小电池片的功率损失。传统的背接触晶体硅太阳电池的制备方法为制绒、扩散制结、刻蚀、清洗、镀膜、打孔、印刷、烧结。另一方面，在当今硅材料日益紧缺的情况下，为了充分提高太阳电池的输出功率，双面受光型晶体硅太阳电池已经成为研究的热点。现有的硅太阳电池采用的硅片基底主要包括P型和N型两种硅片。目前，太阳电池工业化生产中通常采用P型硅材料进行生产，然而，P型单晶硅中普遍存在光致衰减现象，这是因为P型单晶硅的B-O复合缺陷和碳氧复合缺陷的存在，由于这些复合缺陷的存在，降低了少子寿命和扩散长度，从而降低了电池的转换效率。和以P型硅片为基底制造的太阳电池相比，由于N型硅片中没有B-O复合对，以N型硅片为基底制造的太阳电池没有明显的光衰减现象；并且N型硅片的少子寿命高于P型硅片，因此N型硅太阳电池得到了越来越多的关注。目前背接触晶体硅太阳能电池主要以P型晶体硅片为基底进行研制，N型硅片为基底的太阳电池还处于起步阶段。现有的N型背接触晶体硅太阳电池的背电场通常由三氯氧磷扩散过程形成，而三氯氧磷是由氮气携带来进行扩散的，不能做到指定区域扩散，因此无法避免重掺杂P型区域和重掺杂N型区域的连接，并产生漏电。太阳电池的漏电会导致后续的组件制作出现热斑，影响组件的发电功率和寿命。因此，开发一种适合N型晶体硅背接触太阳电池的制造工艺尤为重要。
发明内容
本发明目的是提供一种N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，包括如下步骤(1)清洗硅片表面，去除损伤层，在硅片的正面和背面进行制绒；
(2)在硅片背面进行局部磷掺杂，在硅片背面形成磷扩散层；硅片背面的非磷掺杂区域为硅片上待开孔的孔的周围区域；
(3)在硅片的正面进行硼扩散，在硅片正面形成硼扩散层；
(4)刻蚀周边结，去除硅片表面的杂质玻璃，清洗硅片表面；
(5)对硅片的正面和背面或硅片的正面进行钝化；
(6)对硅片的正面和背面设置减反射膜；
(7)在娃片上开孔；
(8)在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结，即可得到N型晶体硅双面背接触太阳电池。上文中，所述步骤(2)中硅片背面的非磷掺杂区域是相对局部磷掺杂的区域而言，是指除了局部磷掺杂之外的区域；所述硅片上待开孔的孔的周围区域是指硅片开孔之后的孔的周围区域，孔的周围区域是指硅片背面以开孔的孔中心为圆心的flOmm的范围内的正方形、圆形、三角形或任意形状的区域。步骤(2)中的硅片尚未开孔，但其待开的孔的位置是可以提前确定的，因而其硅片上待开孔的孔的周围区域是可以提前确定的。上述技术方案中，所述步骤(2)中的局部磷掺杂为在硅片背面局部印刷磷浆，烘干，然后通过激光将烘干后的磷浆驱入硅片。上述技术方案中，所述烘干的温度为10(T40(TC。与之相应的另一种技术方案，一种N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，包括如下步骤
(1)清洗硅片表面，去除损伤层，在硅片的正面和背面进行制绒；
(2)在硅片的正面进行硼扩散，在硅片正面形成硼扩散层；
(3)在硅片背面进行局部磷掺杂，在硅片背面形成磷扩散层；硅片背面的非磷掺杂区域为硅片上待开孔的孔的周围区域；
(4)刻蚀周边结，去除硅片表面的杂质玻璃，清洗硅片表面；
(5)对硅片的正面和背面或硅片的正面进行钝化；
(6)对硅片的正面和背面设置减反射膜；
(7)在娃片上开孔；
(8)在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结，即可得到N型晶体硅双面背接触太阳电池。上文中，所述步骤(3)中硅片背面的非磷掺杂区域是相对局部磷掺杂的区域而言，是指除了局部磷掺杂之外的区域；所述硅片上待开孔的孔的周围区域是指硅片开孔之后的孔的周围区域，孔的周围区域是指硅片背面以开孔的孔中心为圆心的flOmm的范围内的正方形、圆形、三角形或任意形状的区域。步骤(3)中的硅片尚未开孔，但其待开的孔的位置是可以提前确定的，因而其硅片上待开孔的孔的周围区域是可以提前确定的。上述技术方案中，所述步骤(3)中的局部磷掺杂为在硅片背面局部印刷磷浆，烘干，然后通过激光将烘干后的磷浆驱入硅片。上述技术方案中，所述烘干的温度为10(T40(TC。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点I.本发明开发了一种N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，其制备工艺简单，易于操作；由其制得的双面背接触太阳能电池具有良好的电性能，其光电转换效率可达19. 5%以上。2.本发明在硅片背面进行局部磷掺杂，硅片背面的非磷掺杂区域为硅片上待开孔的孔的周围区域，由其制得的太阳能电池不存在扩散制结处的短路和漏电的问题，取得了显著的效果。
图f 7是本发明实施例一的制备过程示意图。其中，I、N型晶体硅片；2、正面；3、背面；4、硼扩散层；5、磷扩散层；6、钝化层；7、减反膜；8、通孔；9、正面电极；10、孔金属电极；11、背电极。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述
实施例一
参见图广7所示，一种N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，包括如下步骤 步骤SlOl :对N型晶体硅片I进行双面制绒；
在本发明实施例中，通过化学方法去除N型晶体硅片表面的沾污和损伤层，并在正面2和背面3均形成绒面结构，目的是减少入射光在硅片表面的反射，增加硅片对入射光的吸收；制续后N型晶体娃片的结构不意图如图I所不；
步骤S102 :在N型硅片的正面和背面分别进行硼掺杂和局部磷掺杂；
通过高温扩散等方式，在N型硅片正面硼掺杂形成PN结和正内建电场来分离光生载流子，实现光电转换；在需要磷掺杂的区域印刷磷浆，利用烘干炉在300°C的烘干温度将磷浆烘干，然后通过激光将烘干后的磷浆驱入硅片，在N型硅片背面局部磷掺杂形成NN+高低结和背内建电场来分离光生载流子，实现光电转换；其中局部磷掺杂面的非磷掺杂区域为硅片背面以开孔的孔中心为圆心的flOmm的范围内的正方形、圆形、三角形或任意形状的区域；硼掺杂和局部磷掺杂后N型晶体硅片的结构示意图如图2所示，形成硼掺杂层4和磷掺杂层5 ；
步骤S103 :对N型晶体硅片的侧面进行刻蚀；
通过物理或化学的刻蚀方法去除硼掺杂和磷掺杂过程中在N型晶体硅片I侧面形成的发射结；刻蚀后的N型晶体硅片结构示意图如图3所示；
步骤S104 :去除N型晶体硅片的掺杂玻璃层；
通过化学清洗等方法去除N型晶体硅片表面在硼掺杂和磷掺杂后形成的掺杂玻璃层； 步骤S105 :在N型晶体硅表面形成钝化层；
通过干氧氧化或化学氧化等方式在硅片表面形成钝化层6，减少载流子在硅片表面的复合；纯化后的N型晶体娃片结构不意图如图4所不；
步骤S106 :在N型晶体硅表面镀减反膜；
通过化学沉积等方法在硅片表面形成SiNx减反射膜层，减少入射光的反射，增加硅片对入射光的吸收；锻减反I旲7后N型晶体娃片结构不意图如图5所不；步骤S107 :对镀减反膜后的N型晶体硅片进行开孔；
通过激光开孔的方式在N型晶体硅片开出一个以上的通孔8，正面的光生电流可由正面电极通过通孔导入到背面，使一部分正面电极可由正面转移到背面，从而减少正面的遮光面积，使更多的入射光被硅片吸收，产生更多的光生载流子；
开孔后娃片的结构不意图如图6所不；
步骤S108 :在开孔后的N型晶体娃片上制备电极；
通过丝网印刷等方式在N型晶体硅片上制备正面电极9、孔金属电极10、背电极11，并在烧结后与硅片形成良好欧姆接触；图7为电极制备后N型单晶硅片的结构示意图。本发明的方法可有效避免N型晶体硅双面背接触太阳电池在扩散制结处的短路 和漏电的问题，制备工艺简单，易于操作。
权利要求
1.一种N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)清洗硅片表面，去除损伤层，在硅片的正面和背面进行制绒； (2)在硅片背面进行局部磷掺杂，在硅片背面形成磷扩散层；硅片背面的非磷掺杂区域为硅片上待开孔的孔的周围区域； (3)在硅片的正面进行硼扩散，在硅片正面形成硼扩散层； (4)刻蚀周边结，去除硅片表面的杂质玻璃，清洗硅片表面； (5)对硅片的正面和背面或硅片的正面进行钝化； (6)对硅片的正面和背面设置减反射膜； (7)在娃片上开孔； (8)在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结，即可得到N型晶体硅双面背接触太阳电池。
2.根据权利要求I所述的N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的局部磷掺杂为在硅片背面局部印刷磷浆，烘干，然后通过激光将烘干后的磷浆驱入硅片。
3.根据权利要求2所述的N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，其特征在于所述烘干的温度为10(T40(TC。
4.一种N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)清洗硅片表面，去除损伤层，在硅片的正面和背面进行制绒； (2)在硅片的正面进行硼扩散，在硅片正面形成硼扩散层； (3)在硅片背面进行局部磷掺杂，在硅片背面形成磷扩散层；硅片背面的非磷掺杂区域为硅片上待开孔的孔的周围区域； (4)刻蚀周边结，去除硅片表面的杂质玻璃，清洗硅片表面； (5)对硅片的正面和背面或硅片的正面进行钝化； (6)对硅片的正面和背面设置减反射膜； (7)在娃片上开孔； (8)在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结，即可得到N型晶体硅双面背接触太阳电池。
5.根据权利要求4所述的N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的局部磷掺杂为在硅片背面局部印刷磷浆，烘干，然后通过激光将烘干后的磷浆驱入硅片。
6.根据权利要求5所述的N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，其特征在于所述烘干的温度为10(T40(TC。
全文摘要
本发明公开了一种N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法，包括如下步骤(1)清洗、制绒；(2)在硅片背面进行局部磷掺杂；(3)在硅片的正面进行硼扩散；(4)刻蚀周边结；(5)对硅片的正面和背面或硅片的正面进行钝化；(6)对硅片的正面和背面设置减反射膜；(7)在硅片上开孔；(8)在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结，即可得到N型晶体硅双面背接触太阳电池。本发明在硅片背面进行局部磷掺杂，硅片背面的非磷掺杂区域为硅片上待开孔的孔的周围区域，由其制得的太阳能电池不存在扩散制结处的短路和漏电的问题，取得了显著的效果。
文档编号H01L31/18GK102683493SQ20121016662
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月27日 优先权日2012年5月27日
发明者杨智, 王栩生, 章灵军 申请人:苏州阿特斯阳光电力科技有限公司, 阿特斯(中国)投资有限公司