专利名称：一种具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法
技术领域：
本发明涉及高效晶体硅太阳能电池制造领域，特别涉及一种具有背面电极点接触结构的高效低成本太阳能电池的制备方法。
背景技术：
能源技术的革新带动人类社会日益进步，从“蒸汽机”到“电动机”的一系列的技术发明就很好的说明了这一点。但是目前为止我们的能源和动力的基础大都是基于化石燃料为背景的，虽然使得文明向前发展和进步，但是同样带来了大量的环境问题。并且环保问题已经使我们意识到问题的紧迫性，因此太阳能电池等一系列环保的资源将是未来发展的必要趋势和发展要求。晶硅电池虽然已经有半个多世纪的发展历程，但是还有很多问题有待我们去解决和探索。目前来说，市面上传统的晶硅电池还是占据了主要的市场份额，但是晶硅高效电池的研发，是注定我们在未来要重点去突破和解决的。但无论什么类型的电池，在解决减少欧姆接触造成的效率损失方面的优化方案是非常值得我们应该去深入研究的，并且目前随着对电池成本的要求，降低晶硅电池的厚度，提高太阳能电池的转换效率是目前降低晶硅电池的成本最有效的两个技术手段。我们知道，目前我们在市面上所见到和我们投入使用的电池大部分是以铝作为电极的，其作用有两个:一是作为背面的电极；二是在烧结过程中有足够量Al和合金温度下，背面形成PP+高低结，铝丝印在背面可以起到一定的钝化作用，以此来阻止少数载流子向背表面的迁移，减少被表面少数载流子的复合。不过即使如此，全铝背场的背面复合速率仍然很高。由于硅和铝在同一温度下受热的情况下各自的膨胀度是不同的，因此在高温烧结的过程中铝背场会使硅片有不同程度的弯曲和凹陷。基于以上等一系列的考虑来说，激光烧蚀打点实现背面电极点接触结构的方法是一个很好能减少上述问题带来的效率损失。并且激光烧蚀打点实现背面电极点接触结构的方法只在电池制备的最后几步进行，对目前市场上的制造工艺不会有什么影响，仅是添加了简单的一步激光烧蚀打点的步骤而已，但是对电池效率的提高却起着不可忽视的作用。此外这种方法的操作过程简单，整个激光烧蚀打点的过程效率也很高,不会增加很多的额外的时间；并且激光烧蚀打点得深度和密度可以根据实际情况来调控，以得到所需点的要求。在经过随后的相应电池制作，即可得到很好的背面点接触的电池。
发明内容
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有背面电极点接触结构的高效低成本太阳能电池的制备方法，以在不改变传统生产工艺的基础之上，提高太阳能电池的转化效率，制备高性能、 低成本、具有背面电极点接触结构的太阳能电池。( 二 )技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，该方法包括:对η或P型太阳能电池片进行清洗制绒；对制绒后的电池片进行扩散制结；对扩散制结后的电池片进行前后表面的钝化；对钝化后的电池片进行退火处理；对电池片的背面进行激光烧蚀；对电池片的背面进行丝印铝浆并烘干；对电池片的前表面进行丝印银电极并烘干；以及对烘干后的电池片进行烧结处理。 上述方案中，所述对η或P型太阳能电池片进行清洗制绒的步骤中，所述η或P型太阳能电池片为纯度大于99.9999%的η或P型太阳能级硅衬底。上述方案中，所述对η或P型太阳能电池片进行清洗制绒的步骤，具体包括:清洗使用浓硫酸与双氧水混合溶液进行煮沸，随后使用氢氟酸水溶液清洗，氮气吹干；制绒利用碱溶液进行各向异性腐蚀，制备出绒面上述方案中，所述对制绒后的电池片进行扩散制结的步骤中，所述扩散制结采用的扩散源为硼源或磷源。上述方案中，所述对扩散制结后的电池片进行前后表面的钝化的步骤中，所述钝化是在η型表面沉积一定厚度的Al再进行氧化形成A10x、SiNx, Al2O3或SiOx/SiNx，或者是在P型表面生长一定厚度A1203、Al203/SiNx或Si02/SiNx，以钝化和反射红外光到前表面。上述方案中，所述对钝化后的电池片进行退火处理的步骤中，采用的退火条件是在惰性气体N2或FGA氛围中，温度为200°C _450°C之间。上述方案中，所述对电池片的背面进行激光烧蚀的步骤中，是对电池片的背面进行激光烧蚀打点，打点采用的激光波长为1064nm、532nm或355nm。上述方案中，所述对电池片的背面进行丝印铝浆并烘干以及对电池片的前表面进行丝印银电极并烘干的步骤中，所述烘干采用的温度为150°C -400°C之间。上述方案中，所述对烘干后的电池片进行烧结处理的步骤中，所述烧结采用的工艺条件是在惰性气体N2或FGA氛围中，温度为750°C -1000°C之间。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:1、本发明提供的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，是采用光烧蚀打点来实现背面电极点接触结构，采用此方法制作的背面电极可以一定程度上降低由过多的欧姆接触接触所引起的损失，进而提高了电池的转化效率。2、本发明提供的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，是采用光烧蚀打点来实现背面电极点接触结构，采用此方法制作的电极，在一定程度上减少了在退火过程中，铝和硅衬底膨胀程度不同引起的问题。3、本发明提供的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，制作过程能与现有电池的制作工艺相结合，对电池效率的提高有了很大帮助。4、本发明提供的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，操作过程简单。5、本发明提供的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，Al2O3或AlA/SiNx, Si02/SiNx等叠层钝化具有良好的背表面钝化效果，少子寿命可以达到上百微米甚至毫秒量级，对红外 波段的光(900-1200nm)具有更好的反射作用。6、本发明提供的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，整个激光烧蚀打点的过程效率很高，不会增加很多的额外的时间，这种打点可以使用工业化的阵列激光器来完成。7、本发明提供的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，激光烧蚀打点得深度和密度可以根据实际情况来调控，以得到所需点的要求，在经过随后的相应电池制作，即可得到很好的背面点接触的电池。综上所述，本发明提供的这种具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，与传统方法相比，具有上述明显的有益效果。上述诸多的优点及实用价值，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，从而更加适于实用。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1为依照本发明实施例的制备具有背面电极点接触结构的太阳能电池的方法流程图；图2为依照本发明实施例的激光烧蚀打点过程的示意图；图3为依照本发明实施例的激光烧蚀打点丝印后背面的一个详解示意图；图4为依照本发明实施例的激光烧蚀打点的俯视示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。如图1所示，图1为依照本发明实施例的制备具有背面电极点接触结构的太阳能电池的方法流程图，该方法包括以下步骤:步骤1:对η或P型太阳能电池片进行清洗制绒；步骤2:对制绒后的电池片进行扩散制结；步骤3:对扩散制结后的电池片进行前后表面的钝化；步骤4:对钝化后的电池片进行退火处理；步骤5:对电池片的背面进行激光烧蚀；步骤6:对电池片的背面进行丝印铝浆并烘干；步骤7:对电池片的前表面进行丝印银电极并烘干；以及步骤8:对烘干后的电池片进行烧结处理。其中，步骤I中所述η或P型太阳能电池片为纯度大于99.9999%的η或P型太阳能级硅衬底，所述对η或P型太阳能电池片进行清洗制绒的步骤，具体包括:清洗使用浓硫酸与双氧水混合溶液进行煮沸，随后使用氢氟酸水溶液清洗，氮气吹干；制绒利用碱溶液进行各向异性腐蚀，制备出绒面。其中，对η或P型太阳能电池片进行清洗制绒使用的碱溶液，制出所需图形，以此来达到陷光的目的。步骤2中所述对制绒后的电池片进行扩散制结，采用的扩散源为硼源或磷源。在本实施例中扩散制结用的是固体磷片，以此来形成PN结。步骤3中所述对扩散制结后的电池片进行前后表面的钝化，是在η型表面沉积一定厚度的Al再进行氧化形成A10x、SiNx, Al2O3或SiOx/SiNx，或者是在p型表面生长一定厚度Al203、Al203/SiNx或Si02/SiNx，以钝化和反射红外光到前表面，进而减少表面复合以及增加光能被更好的吸收。如图2所示。步骤4中所述对钝化后的电池片进行退火处理，采用的退火条件是在惰性气体(至少包括N2或FGA)氛围中，温度为200°C _450°C之间，退火时间根据自身的生长条件和退火条件自定，作用是使钝化材料能更好的发挥作用。如图2所示。步骤5中所述对电池片的背面进行激光烧蚀，是对电池片的背面进行激光烧蚀打点，采用的激光波长为1064nm、532nm或355nm，以此来获得我们所需要的背面接触点。其中将硅烧蚀的深度、烧蚀点的直径、点间距根据电池的要求条件自行设定。如图2至图4所示。通过对电池片的背面进行激光烧蚀，在电池片背面的钝化层上形成通孔，使得后续制备的背面铝浆能够通过这些孔与电池背面的硅相接触，经过烧结可以形成欧姆接触，形成背电极。步骤6及7中所述对电池片的背面进行丝印铝浆并烘干以及对电池片的前表面进行丝印银电极并烘干的步骤中，所述烘干采用的温度为150°C -400°C之间，烘干若干分钟即可。其中对电池片背面丝印铝浆并对其烘干是使铝与硅之间有更好的粘附性，对电池片前表面丝印银电极并对其烘干是使银与硅之间有更好的粘附性。所述的丝印为一般的丝印过程工艺，这里就不再赘述。步骤8中所述对烘干后的电池片进行烧结处理，采用的工艺条件是在惰性气体N2或FGA氛围中，温度为750°C -1000°C之间，退火时间根据自己的设备和生长条件自定。烧结处理上述电池片，把电极烧进硅片，进而形成良好的欧姆接触。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包括: 对η或P型太阳能电池片进行清洗制绒； 对制绒后的电池片进行扩散制结； 对扩散制结后的电池片进行前后表面的钝化； 对钝化后的电池片进行退火处理； 对电池片的背面进行激光烧蚀； 对电池片的背面进行丝印铝浆并烘干； 对电池片的前表面进行丝印银电极并烘干；以及 对烘干后的电池片进行烧结处理。
2.根据权利要求1所述的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对η或P型太阳能电池片进行清洗制绒的步骤中，所述η或P型太阳能电池片为纯度大于99.9999%的η或P型太阳能级硅衬底。
3.根据权利要求1所述的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对η或P型太阳能电池片进行清洗制绒的步骤，具体包括:清洗使用浓硫酸与双氧水混合溶液进行煮沸，随后使用氢氟酸水溶液清洗，氮气吹干；制绒利用碱溶液进行各向异性腐蚀，制备出绒面。
4.根据权利要求1所述的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对制绒后的电池片进行扩散制结的步骤中，所述扩散制结采用的扩散源为硼源或磷源。
5.根据权利要求1所述的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对扩散制结后的电池片进行前后表面的钝化的步骤中，所述钝化是在η型表面沉积一定厚度的Al再进行氧化形成A10x、SiNx, Al2O3或SiOx/SiNx，或者是在p型表面生长一定厚度A1203、Al203/SiNx或Si02/SiNx，以钝化和反射红外光到前表面。
6.根据权利要求1所述的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对钝化后的电池片进行退火处理的步骤中，采用的退火条件是在惰性气体N2或FGA氛围中，温度为200°C _450°C之间。
7.根据权利要求1所述的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对电池片的背面进行激光烧蚀的步骤中，是对电池片的背面进行激光烧蚀打点，打点采用的激光波长为1064nm、532nm或355nm。
8.根据权利要求1所述的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对电池片的背面进行丝印铝浆并烘干以及对电池片的前表面进行丝印银电极并烘干的步骤中，所述烘干采用的温度为150°C -400°C之间。
9.根据权利要求1所述的具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对烘干后的电池片进行烧结处理的步骤中，所述烧结采用的工艺条件是在惰性气体N2或FGA氛围中，温度为750°C -1000°C之间。
全文摘要
本发明公开了一种具有背面电极点接触结构的太阳能电池的制备方法，该方法包括对n或p型太阳能电池片进行清洗制绒；对制绒后的电池片进行扩散制结；对扩散制结后的电池片进行前后表面的钝化；对钝化后的电池片进行退火处理；对电池片的背面进行激光烧蚀；对电池片的背面进行丝印铝浆并烘干；对电池片的前表面进行丝印银电极并烘干；以及对烘干后的电池片进行烧结处理。本发明能与现有电池制备工艺结合，相比传统的铝浆丝印接触方式来说，本发明制得的背面点接触电极，能更好的和硅表面有良好的接触，降低欧姆接触。此外，本方法制备工艺简单，具有较好的工艺稳定性。
文档编号H01L31/18GK103227242SQ20131012356
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者贾锐, 王仕建, 陈晨, 金智, 刘新宇 申请人:中国科学院微电子研究所