一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法
【专利摘要】本发明涉及一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，通过表面结构处理、磷扩散、硼扩散、刻蚀、PECVD沉积、印刷及烧结步骤，制作得到单晶硅太阳能双面电池。与现有技术相比，本发明制作得到的太阳能电池的转化效率有了显著的提高，综合前后两面的总效率较单面电池片提高25～30％。
【专利说明】—种制作单晶硅太阳能双面电池的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能电池的制作方法，尤其是涉及一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法。
【背景技术】
[0002]常规单面太阳能电池只能吸收光谱中，波长400nm~1000nm的短波段光源，长波段光将以衍射的形式穿过电池片，如何较好利用长波段光源是我们一直在思索的问题。太阳能双面电池可以有效的利用长波段光源，进而增加电池片的功率，降低光损耗。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，经过处理，太阳能电池的输出功率有了明显的提高。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，包括以下步骤:
[0006](I)表面结构处理:在娃片表面制作金字塔结构，降低光的反射；
[0007](2)磷扩散:在经步骤(1)处理后的硅片表面进行p-n结制作；
[0008](3)硼扩散:在经步骤(2)处理后的硅片进行反面的硼扩散；
[0009](4)刻蚀:在经步骤(3)处理后的硅片进行边缘处理，保证光生电流的输出；
`[0010](5)PECVD沉积:在经步骤(4)处理后的硅片进行正反双面氮化硅沉积；
[0011](6)印刷:在经步骤(5)处理后的硅片上下表面进行电极制作，保证光生电流的收集;
[0012](7)烧结:在经步骤(6)处理后的硅片进行高温处理，保证电极和硅片良好的欧姆接触，提高转化效率，即制作得到单晶硅太阳能双面电池。
[0013]步骤⑴具体流程如下:
[0014]a、将硅片置于减薄液中进行初步反应，反应温度为80~90°C，反应时间为0.5~2min,减薄液采用3(^1:%的NaOH溶液；
[0015]b、将初步反应完成后的硅片用去离子水漂洗干净，再将其置于制绒液中进行表面结构处理，处理温度为80~90°C，处理时间为30~40min，制绒液采用1.2wt%的NaOH溶液；
[0016]C、将已经完成表面结构处理的硅片用去离子水漂洗干净，再将其置于酸洗液中进行表面去离子处理，处理温度为60~70°C，处理时间为15~25min，酸洗液为HCl: H2O2: H2O按重量比为1:1: 6的混合溶液；
[0017]d、将已经完成表面去离子处理的硅片用去离子水进行漂洗，并烘干。
[0018]3.根据权利要求1所述的一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，其特征在于，步骤(2)具体流程如下:
[0019]a、将经步骤⑴处理后的硅片放入扩散炉中，控制扩散炉的温度升至800~860 °C ；
[0020]b、通入氧气，控制流量为1.2?1.5L/min，氧气经过三氯氧磷的容器后进入扩散炉；
[0021]C、控制上述反应进行40?50min，取出硅片；
[0022]其中，在整个处理过程中通入氮气流量为50L/min，在扩散炉的炉腔关闭后再另外通入流量为0.3-0.5L/min的氮气。
[0023]步骤(3)具体流程如下:
[0024]a、将经步骤(2)处理后的硅片进行反向并和片，放入扩散炉中；
[0025]b、向扩散炉中通入氮气，控制氮气流量为3?5L/min将三溴化硼带入炉腔内部；
[0026]C、控制扩散炉的温度为900?1000°C进行硼扩散反应。
[0027]步骤⑷具体流程如下:
[0028]a、将经步骤(3)处理后的硅片叠放在一起，最多不能多于250pcs，放入刻蚀机炉腔内；
[0029]b、控制刻蚀机炉腔内的四氟化碳:氧气按摩尔比为6:1?10: 1，刻蚀10?15min ；
[0030]C、刻蚀完成后，将硅片放入IOwt %的HF溶液内，浸泡2min，再用去离子水漂洗干净并烘干。
[0031]步骤(5)具体流程如下:
[0032]a、将刻蚀后的硅片置于炉管中，并对炉管进行抽真空；
[0033]b、调节炉管内部压力至稳定在120?140Pa ；
[0034]C、对硅片进行预热并检漏调压，控制炉管内的温度为360?440°C ；
[0035]d、硅烷与氨气按照摩尔比为1: 6?1: 8通入炉管中进行沉积，沉积时间为
12?13min ；
[0036]e、沉积结束后抽内部反应气体，并通入氮气进行清洗，抽真空，关闭所有阀门后继续充氮至炉管内压力恢复到常压，取出硅片即可。
[0037]步骤(6)具体流程如下:
[0038]a、在镀膜的一表面印刷背电极并将其烘干，控制烘干温度为200°C ；
[0039]b、在镀膜的另一表面印刷背电极并将其烘干，控制烘干温度为200°C。
[0040]步骤(7)具体流程如下:
[0041]a、将烧结炉升温至设定温度，烧结炉内各温区温度为300°C、300°C、330°C、540°C、560 °C >640 °C >700 ?740 °C、850 ?880 °C、850 ?880 °C ；
[0042]b、将印刷好的硅片由烧结炉进口一次放入；
[0043]C、控制烧结炉的带速为200?250inch/min，在烧结炉出口处接好硅片，即制作得到单晶硅太阳能双面电池。
[0044]与现有技术相比，本发明制作得到的太阳能电池的转化效率有了显著的提高，例如单面的156单晶芯片的每片功率为4.26ff(效率17.8% )，双面的156单晶芯片正面为
4.26W(效率17.8% )，背面为3.41W(效率14.3% )，综合前后两面的总效率比单面电池片提高25?30%，测试得到的具体数值如下所示:
[0045]使用单面电池和双面电池各制作光伏组件，每块36片串，共17块组件组成一个阵列，在同样环境下进行对比，测试发电效率，测试数据如下:
[0046]表1
【权利要求】
1.一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)表面结构处理:在娃片表面制作金字塔结构，降低光的反射； (2)磷扩散:在经步骤(1)处理后的硅片表面进行p-n结制作； (3)硼扩散:在经步骤(2)处理后的硅片进行反面的硼扩散； (4)刻蚀:在经步骤(3)处理后的硅片进行边缘处理，保证光生电流的输出； (5)PECVD沉积:在经步骤(4)处理后的硅片进行正反双面氮化硅沉积； (6)印刷:在经步骤(5)处理后的硅片上下表面进行电极制作，保证光生电流的收集； (7)烧结:在经步骤(6)处理后的硅片进行高温处理，保证电极和硅片良好的欧姆接触，提高转化效率，即制作得到单晶硅太阳能双面电池。
2.根据权利要求1所述的一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，其特征在于，步骤(1)具体流程如下: a、将娃片置于减薄液中进行初步反应，反应温度为80~90°C,反应时间为0.5~2min,减薄液采用3(^1:%的NaOH溶液； b、将初步反应完成后的硅片用去离子水漂洗干净，再将其置于制绒液中进行表面结构处理，处理温度为80~90°C，处理时间为30~40min，制绒液采用1.2wt%的NaOH溶液； C、将已经完成表面结构处理的硅`片用去离子水漂洗干净，再将其置于酸洗液中进行表面去离子处理，处理温度为60~70°C，处理时间为15~25min，酸洗液为HCl: H2O2: H2O按重量比为1:1:6的混合溶液； d、将已经完成表面去离子处理的硅片用去离子水进行漂洗，并烘干。
3.根据权利要求1所述的一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，其特征在于，步骤(2)具体流程如下: a、将经步骤(1)处理后的硅片放入扩散炉中，控制扩散炉的温度升至800~860°C； b、通入氧气，控制流量为1.2~1.5L/min，氧气经过三氯氧磷的容器后进入扩散炉； C、控制上述反应进行40~50min，取出硅片； 其中，在整个处理过程中通入氮气流量为50L/min，在扩散炉的炉腔关闭后再另外通入流量为0.3-0.5L/min的氮气。
4.根据权利要求1所述的一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，其特征在于，步骤(3)具体流程如下: a、将经步骤(2)处理后的硅片进行反向并和片，放入扩散炉中； b、向扩散炉中通入氮气，控制氮气流量为3~5L/min将硼带入炉腔内部； C、控制扩散炉的温度为900~1000°C进行硼扩散反应。
5.根据权利要求1所述的一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，其特征在于，步骤(4)具体流程如下: a、将经步骤(3)处理后的硅片叠放在一起，最多不能多于250pcs，放入刻蚀机炉腔内； b、控制刻蚀机炉腔内的四氟化碳:氧气按摩尔比为6:1~10:1,刻蚀10~15min ; C、刻蚀完成后，将硅片放入IOwt %的HF溶液内，浸泡2min，再用去离子水漂洗干净并烘干。
6.根据权利要求1所述的一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，其特征在于，步骤(5)具体流程如下:a、将刻蚀后的硅片置于炉管中，并对炉管进行抽真空； b、调节炉管内部压力至稳定在120~140Pa； C、对硅片进行预热并检漏调压，控制炉管内的温度为360~440°C ； d、硅烷与氨气按照摩尔比为1: 6~1: 8通入炉管中进行沉积，沉积时间为12~13min ； e、沉积结束后抽内部反应气体，并通入氮气进行清洗，抽真空，关闭所有阀门后继续充氮至炉管内压力恢复到常压，取出硅片即可。
7.根据权利要求1所述的一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，其特征在于，步骤(6)具体流程如下: a、在镀膜的一表面印刷背电极并将其烘干，控制烘干温度为200°C； b、在镀膜的另一表面印刷背电极并将其烘干，控制烘干温度为200°C。
8.根据权利要求1所述的一种制作单晶硅太阳能双面电池的方法，其特征在于，步骤(7)具体流程如下: a、将烧结炉升温至设定温度，烧结炉内各温区温度为300°C、300V、330 V、540 V、560 °C >640 °C >700 ~740 °C、850 ~880 °C、850 ~880 °C ； b、将印刷好的硅片由烧结炉进口一次放入； C、控制烧结炉的带速为200~ 250inch/min，在烧结炉出口处接好硅片，即制作得到单晶硅太阳能双面电池。
【文档编号】H01L31/18GK103515471SQ201210203759
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】郭文林, 王建安, 许琦, 尹忠萍 申请人:上海宇兆能源科技有限公司