专利名称：双面背接触太阳能电池的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种双面背接触太阳能电池的制备方法，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。如中国实用新型专利CN201699033U公开了一种双面受光型晶体硅太阳能电池，其在说明书第3页中公开了其制作方法(I)将原始硅片进行预清洗，去除损伤层、制绒，作为单晶硅衬底；(2)硅片背靠背进行单面硼扩散，制作P+层；(3)对非扩硼层进行单面腐蚀并用湿氧氧化去除硼硅玻璃；(4)在扩硼层P+上制作氧化硅掩蔽层；(5)同样采用背靠背单面扩散的方法，进行后续的磷扩散，制作N+层；
(6)扩磷工艺完成后去除磷硅玻璃；(7)等离子刻蚀去边结；(8)用PECVD在硅片双面沉积氮化硅减反射膜；(9)丝网印刷两面电极，烧结，制成双面受光型晶体硅太阳能电池。然而，如何将背接触硅太阳电池(MWT太阳电池)和双面受光型太阳能电池结合起来，并防止硅片正反面的短路，是技术人员需要解决的难题之一。
发明内容
本发明目的是提供一种双面背接触太阳能电池的制备方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种双面背接触太阳能电池的制备方法，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)硅片背靠背进行单面扩散，硅片的背面为扩散面，在硅片背面形成第一扩散层；
(3)在硅片的正面和背面制备阻挡膜；
(4)在硅片的背面的部分区域进行开窗，去除所述阻挡膜；所述部分区域为硅片上待开孔的孔的周围区域；(5)将步骤(4)得到的硅片放入碱液中，腐蚀去除所述部分区域的第一扩散层；
(6)去除硅片正面的阻挡膜；
(7)在硅片上开孔；清洗硅片表面；
(8)将步骤(7)得到的硅片进行扩散，在硅片的正面、孔内以及硅片背面的孔的周围区域形成第二扩散层；
(9)刻蚀周边结；去除硅片背面的阻挡膜，清洗硅片表面；
(10)在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜；
(11)在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结，即可得到双面背接触太阳能 电池。上文中，所述步骤(4)中所述部分区域为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。这里的硅片尚未开孔，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，所述硅片为N型硅片，所述第一扩散层为磷扩散层，第二扩散层为硼扩散层。当然，所述硅片也可以是P型硅片，第一扩散层为硼扩散层，第二扩散层为磷扩散层。上述技术方案中，所述步骤(3)中的阻挡膜为二氧化硅阻挡膜或氮化硅阻挡膜，其厚度为40 200 nm。上述技术方案中，所述步骤(4)中，采用印刷腐蚀浆料去除法或激光去除法进行开窗。上述技术方案中，所述步骤(5)中的碱液为NaOH溶液或KOH溶液，其质量浓度为1% 30%，腐蚀的温度为5(T90°C，腐蚀时间3(T800s，腐蚀深度300 5000 nm。与之相应的另一种技术方案，一种双面背接触太阳能电池的制备方法，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)硅片背靠背进行单面扩散，硅片的背面为扩散面，在硅片背面形成第一扩散层；
(3)将上述硅片背靠背进行单面扩散，硅片的正面为扩散面，在硅片正面形成第二扩散层；
(4)在硅片的正面和背面制备阻挡膜；
(5)在硅片的背面的部分区域进行开窗，去除所述阻挡膜；所述部分区域为硅片上待开孔的孔的周围区域；
(6)将步骤(5)得到的硅片放入碱液中，腐蚀去除所述部分区域的第一扩散层；
(7)在娃片上开孔；
(8)刻蚀周边结，去除硅片正面和背面的阻挡膜，清洗硅片表面；
(9)在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜；
(10)在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结，即可得到双面背接触太阳能电池。上述技术方案中，硅片为N型硅片，所述第一扩散层为磷扩散层，第二扩散层为硼扩散层。当然，所述硅片也可以是P型硅片，第一扩散层为硼扩散层，第二扩散层为磷扩散层。上述技术方案中，所述步骤(3)之后，去除硅片背面的杂质玻璃。上述技术方案中，所述步骤(4)中的阻挡膜为二氧化硅阻挡膜或氮化硅阻挡膜，其厚度为40 200 nm。上述技术方案中，所述步骤￠)中的碱液为NaOH溶液或KOH溶液，其质量浓度为1% 30%，腐蚀的温度为5(T90°C，腐蚀时间3(T800s，腐蚀深度300 5000 nm。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.本发明开发了一种双面背接触太阳能电池的制备方法，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.本发明在硅片的正面和背面制备了阻挡膜，再配合采用开窗、腐蚀的方法开设出硅片背面孔的周围区域，去除了此区域的扩散掺杂层，使此区域不存在与硅片类型相同的扩散掺杂原子，最终得到的双面背接触太阳能电池不存在扩散制结处的短路问题，取得了显著的效果。
图f 11是本发明实施例一的制备过程示意 图12 21是本发明实施例二的制备过程示意图。其中，I、N型硅片；2、正面；3、背面；4、绒面；5、磷扩散层；6、阻挡膜；7、开窗区域；
8、腐蚀区域；9、孔；10、硼扩散层；11、钝化减反膜；12、孔金属电极；13、正面电极；14、背面电极。
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11所示，一种双面背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤
(1)去除N型硅片I表面损伤层，并形成绒面4;硅片的正面2和背面3上均形成绒面4,参见图I所示；
(2)将上述硅片背靠背放入扩散炉中进行磷扩散，硅片的背面为扩散面，在硅片背面形成磷扩散层5 ;参见图2所示；
(3)将上述硅片放入氧化炉中进行双面氧化，制备阻挡膜6，温度80(Tl00(rC，时间5 90min，氧气流量5 15slm，阻挡膜厚度4(T200nm ;参见图3所示；
(4)在硅片背面的开窗区域7印刷腐蚀性浆料去除氧化膜；参见图4所示；所述开窗区域为硅片背面待开孔的孔的周围区域；
(5)将上述硅片放入NaOH溶液中，腐蚀去除腐蚀区域8的磷扩散层，NaOH溶液的质量浓度为1% 30%，温度5(T90°C，时间3(T800s，腐蚀深度300 5000 nm ;参见图5所示；
(6)在硅片正面印刷腐蚀性浆料，去除硅片正面的阻挡膜；参见图6所示；
(7)打孔；形成孔9，清洗硅片表面；参见图7所示；
(8)将上述硅片放入扩散炉中进行硼扩散，硅片双面均为扩散面，硅片背面的阻挡膜阻挡硼扩散，同时在硅片正面、硅片背面的孔的周围区域以及孔9内进行硼扩散；形成硼扩散层10 ;参见图8所示；
(9)刻蚀硅片的周边结；去除硅片背面的阻挡膜，清洗硅片表面；参见图9所示；
(10)双面制备钝化减反膜11;参见图10所示；
(11)在孔内设置孔金属电极12;双面印刷金属电极，烧结，形成正面电极13和背面电极14，即可得到N型双面背接触太阳能电池，参见图11所示。上文中，所述开窗区域7和腐蚀区域8均是指硅片背面的待开孔的孔的周围区域。实施例二
一种双面背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤
(1)去除N型硅片表面损伤层，并形成绒面；
(2)将上述硅片背靠背放入扩散炉中进行磷扩散，硅片的背面为扩散面，在硅片背面形成磷扩散层；
(3)去除磷硅玻璃；
(4)将上述硅片放入氧化炉中进行双面氧化，制备阻挡膜，温度80(Tl00(rC，时间5 90min，氧气流量5 15slm，同时通入水蒸气，其流量为3 12slm ;阻挡膜厚度4(T200nm ；
(5)在硅片背面的待开孔的孔的周围区域采用激光去除氧化膜；激光波长为532nm或1064nm ；
(6)将上述硅片放入碱液中，腐蚀去除上述区域的磷扩散层，碱液可采用NaOH溶液或KOH溶，其质量浓度为1% 30%，腐蚀的温度为5(T90°C，腐蚀时间3(T800s，腐蚀深度300 5000 nm ；
(J)在硅片正面印刷腐蚀性浆料，去除硅片正面的阻挡膜；
(8)打孔；清洗硅片表面；
(9)将上述硅片放入扩散炉中进行硼扩散，硅片双面均为扩散面，硅片背面的阻挡膜阻挡硼扩散，同时在硅片正面、硅片背面的孔的周围区域以及孔内进行硼扩散；形成硼扩散层；
(10)刻蚀硅片的周边结；去除硅片背面的阻挡膜；清洗硅片表面；
(11)双面制备钝化减反膜；
(12)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型双面背接触太阳能电池。实施例三
一种双面背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤
(1)去除N型硅片表面损伤层，并形成绒面；
(2)将上述硅片背靠背放入扩散炉中进行磷扩散，硅片的背面为扩散面，在硅片背面形成磷扩散层；
(3)将上述硅片双面沉积氮化硅阻挡膜，阻挡膜厚度4(T200nm；
(4)在硅片背面的待开孔的孔的周围区域采用激光去除氧化膜；激光波长为532nm或1064nm ；
(5)将上述硅片放入NaOH溶液中，腐蚀去除上述区域的磷扩散层，NaOH溶液的质量浓度为1% 30%，腐蚀的温度为5(T90°C，腐蚀时间3(T800s，腐蚀深度300 5000 nm ；
(6)在硅片正面印刷腐蚀性浆料，去除硅片正面的阻挡膜；、(7)打孔；清洗硅片表面；
(8)将上述硅片放入扩散炉中进行硼扩散，硅片双面均为扩散面，硅片背面的阻挡膜阻挡硼扩散，同时在硅片正面、硅片背面的孔的周围区域以及孔内进行硼扩散；形成硼扩散层；
(9)刻蚀硅片的周边结；去除硅片背面的阻挡膜；清洗硅片表面；
(10)双面制备钝化减反膜；
(11)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型双面背接触太阳能电池。实施例四
参见图12 21所示，一种双面背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤
(1)清洗N型硅片I表面，去除损伤层，在硅片的正面2和背面3进行制绒，形成绒面4,参见图12所示；
(2)将上述硅片背靠背放入扩散炉进行磷扩散，硅片的背面为扩散面，在硅片背面形成磷扩散层5;参见图13所示；
(3)将扩磷后的硅片背靠背放入扩散炉中进行硼扩散，硅片的正面为扩散面，在硅片正面形成硼扩散层10 ;参见图14所示；
(4)将扩散后的硅片放入氧化炉中进行双面氧化，制备阻挡膜6，温度80(Tl00(rC，时间5 90min，氧气流量5 15slm ;阻挡膜厚度4(T200nm ;参见图15所示；
(5)在硅片的背面的开窗区域7印刷腐蚀性浆料进行开窗，去除所述阻挡膜；参见图16所示；
(6)将上述硅片放入NaOH溶液中，腐蚀去除腐蚀区域8的磷扩散层，NaOH的质量浓度为3 25%，温度5(T90°C，时间3(T800s，腐蚀深度500 5000_ ;参见图17所示；
(7)在硅片上开孔；形成孔9，参见图18所示；
(8)刻蚀周边结，去除硅片正面和背面的阻挡膜，清洗硅片表面；参见图19所示；
(9)在硅片的正面和背面设置钝化减反膜11;参见图20所示；
(10)在孔内设置孔金属电极12;双面印刷金属电极,烧结,形成正面电极13和背面电极14，即可得到N型双面背接触太阳能电池，参见图21所示。上文中，所述开窗区域7和腐蚀区域8均是指硅片背面的待开孔的孔的周围区域。实施例五
一种双面背接触太阳能电池的制备方法，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)将上述硅片背靠背放入扩散炉进行磷扩散，硅片的背面为扩散面，在硅片背面形成磷扩散层；
(3)将扩磷后的硅片背靠背放入扩散炉中进行硼扩散，硅片的正面为扩散面，在硅片正面形成硼扩散层；
(4)将扩散后的硅片放入氧化炉中进行双面氧化，制备阻挡膜，温度80(Ti00(rc，时间5 90min，氧气流量5 15slm，通入水蒸气，其流量为3 12slm ;阻挡膜厚度4(T200nm ；
(5)在硅片的背面的部分区域采用激光进行开窗，去除所述阻挡膜；所述部分区域为娃片上待开孔的孔的周围区域；激光波长为532nm或1064nm ；(6)将上述硅片放入NaOH溶液中，腐蚀去除上述部分区域的磷扩散层，NaOH溶液的质量浓度为5% 20%，温度7(T80°C，时间3(T800s，腐蚀深度50(T5000nm
(7)在娃片上开孔；
(8)刻蚀周边结，去除硅片正面和背面的阻挡膜，清洗硅片表面；
(9)在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜；
(10)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型双面背接触太阳能电池。 实施例六
一种双面背接触太阳能电池的制备方法，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)将上述硅片背靠背放入扩散炉进行磷扩散，硅片的背面为扩散面，在硅片背面形成磷扩散层；
(3)将扩磷后的硅片背靠背放入扩散炉中进行硼扩散，硅片的正面为扩散面，在硅片正面形成硼扩散层；
(4)将扩散后的硅片双面沉积氮化硅阻挡膜，阻挡膜厚度4(T200nm；
(5)在硅片的背面的部分区域采用激光进行开窗，去除所述阻挡膜；所述部分区域为娃片上待开孔的孔的周围区域；激光波长为532nm或1064nm ；
(6)将上述硅片放入NaOH溶液中，腐蚀去除上述部分区域的磷扩散层，NaOH溶液的质量浓度为5 20%，温度7(T80°C，时间3(T800s，腐蚀深度50(T5000nm ；
(7)在娃片上开孔；
(8)刻蚀周边结，去除硅片正面和背面的阻挡膜，清洗硅片表面；
(9)在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜；
(10)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型双面背接触太阳能电池。
权利要求
1.一种双面背接触太阳能电池的制备方法，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)硅片背靠背进行单面扩散，硅片的背面为扩散面，在硅片背面形成第一扩散层； (3)在硅片的正面和背面制备阻挡膜； (4)在硅片的背面的部分区域进行开窗，去除所述阻挡膜；所述部分区域为硅片上待开孔的孔的周围区域； (5)将步骤(4)得到的硅片放入碱液中，腐蚀去除所述部分区域的第一扩散层； (6)去除硅片正面的阻挡膜； (7)在硅片上开孔；清洗硅片表面； (8)将步骤(7)得到的硅片进行扩散，在硅片的正面、孔内以及硅片背面的孔的周围区域形成第二扩散层； (9)刻蚀周边结；去除硅片背面的阻挡膜，清洗硅片表面； (10)在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜； (11)在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结，即可得到双面背接触太阳能电池。
2.根据权利要求I所述的双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于所述硅片为N型硅片，所述第一扩散层为磷扩散层，第二扩散层为硼扩散层。
3.根据权利要求I所述的双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中的阻挡膜为二氧化硅阻挡膜或氮化硅阻挡膜，其厚度为4(T200nm。
4.根据权利要求I所述的双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤 (4)中，采用印刷腐蚀浆料去除法或激光去除法进行开窗。
5.根据权利要求I所述的双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(5)中的碱液为NaOH溶液或KOH溶液，其质量浓度为1% 30%，腐蚀的温度为5(T90°C，腐蚀时间30 800s，腐蚀深度300 5000 nm。
6.一种双面背接触太阳能电池的制备方法，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)硅片背靠背进行单面扩散，硅片的背面为扩散面，在硅片背面形成第一扩散层； (3)将上述硅片背靠背进行单面扩散，硅片的正面为扩散面，在硅片正面形成第二扩散层； (4)在硅片的正面和背面制备阻挡膜； (5)在硅片的背面的部分区域进行开窗，去除所述阻挡膜；所述部分区域为硅片上待开孔的孔的周围区域； (6)将步骤(5)得到的硅片放入碱液中，腐蚀去除所述部分区域的第一扩散层； (7)在娃片上开孔； (8)刻蚀周边结，去除硅片正面和背面的阻挡膜，清洗硅片表面； (9)在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜； (10)在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结，即可得到双面背接触太阳能电池。
7.根据权利要求6所述的双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于所述硅片为N型硅片，所述第一扩散层为磷扩散层，第二扩散层为硼扩散层。
8.根据权利要求6所述的双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(3)之后，去除硅片背面的杂质玻璃。
9.根据权利要求6所述的双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中的阻挡膜为二氧化硅阻挡膜或氮化硅阻挡膜，其厚度为4(T200nm。
10.根据权利要求6所述的双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(6)中的碱液为NaOH溶液或KOH溶液，其质量浓度为1% 30%，腐蚀的温度为5(T90°C，腐蚀时间3(T800s，腐蚀深度300 5000 nm。
全文摘要
本发明公开了一种双面背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤(1)清洗、制绒；(2)扩散，在硅片背面形成第一扩散层；(3)在硅片的正面和背面制备阻挡膜；(4)在硅片的背面的部分区域进行开窗，去除所述阻挡膜；(5)将硅片放入碱液中，腐蚀去除所述部分区域的第一扩散层；(6)去除硅片正面的阻挡膜；(7)开孔；(8)扩散，在硅片正面、孔内及背面开窗区域形成第二扩散层；(9)刻蚀；去除阻挡膜，清洗；(10)设置钝化减反射膜；(11)设置金属电极；烧结。本发明在硅片的正面和背面制备了阻挡膜，再配合采用开窗、腐蚀的方法预先开设出孔的周围区域，然后进行开孔，得到了双面背接触太阳能电池，该结构的太阳能电池不存在扩散制结处的短路问题，取得了显著的效果。
文档编号H01L31/18GK102683494SQ20121016662
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
发明者殷涵玉, 王栩生, 王登志, 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