Perc太阳能电池的制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种PERC太阳能电池的制备工艺，属于硅太阳能电池【技术领域】，主要特点是正面镀膜与正面金属印刷工艺之间依次在硅片背面进行背面金属印刷导电材料的印刷、背面镀膜和背面金属印刷。本专利通过优化工艺顺序，在硅片背面先进行导电材料的印刷，然后再对背面进行镀膜钝化。这样，钝化层会与之前的导电材料自动对准，从而省去了激光或是化学开槽的步骤和设备投资，最后，在硅片背面可以印刷或沉积少量的导电材料，而无需像传统的PERC电池需要整面的导电材料，从而实现节省材料的目的。
【专利说明】PERC太阳能电池的制备工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种PERC太阳能电池的制备工艺，属于硅太阳能电池【技术领域】。
【背景技术】
[0002]PERC电池是一种高效太阳能电池结构，和普通太阳能电池一样，都是对硅片进行加工，从而形成具有PN节的太阳能电池片。
[0003]目前通常制备PERC太阳能电池通过以下一系列工艺步骤完成的:
将硅片制绒、背抛、扩散、背刻、正面镀膜、背面镀膜、激光开孔(或印刷刻蚀浆料开槽并清洗)、背面金属印刷、正面金属印刷和烧结。激光或化学开槽的方式在硅片背面形成空洞，使得浆料可以与硅衬底接触形成高效背场来提高效率。同时在丝网印刷中，高效背场浆料既被用于形成铝背场同时也被用于连接各个分散的局部背场，在材料上形成损失。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种PERC太阳能电池的制备工艺，克服现有制备PERC太阳能电池需要通过激光或化学开槽的方式在硅片背面形成空洞，使得浆料可以与硅衬底接触形成高效背场来提高效率存在的上述在材料上形成损失的不足，通过本发明实现自行对准的背钝化材料沉积，并使用不同的电极材料，从而大大降低生产PERC太阳能电池时对设备,工艺生产及材料的成本投入。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种PERC太阳能电池的制备工艺，包括在硅片上制绒、背抛、扩散、背刻、正面镀膜及正面金属印刷和烧结，其特征是，所述正面镀膜与正面金属印刷工艺之间依次在硅片背面进行背面金属印刷导电材料的印刷、背面镀膜和背面金属印刷。
[0006]所述在硅片背面进行背面金属印刷是指在硅片背面采用背场浆料进行印刷，背场浆料为铝浆。
[0007]所述在硅片背面进行背面镀膜是指沉积一层绝缘体，所述绝缘体为氧化硅或氮化硅或氧化铝或氧化钛或非晶硅或其叠层，生长方法是氧化生长(thermally grown)、等离子化学气相沉积(PECVD )、低压化学气相沉积(LPCVD )、磁控派射(spu11 er )旋转沉积(sp i ηon)、喷射沉积(spray on),由于在高效背场处已经印上了相应的材料，绝缘体不会在这些地方沉积。
[0008]所述背面镀膜之后的背面金属印刷是指在硅片背面采用导电浆料进行印刷或沉积，导电浆料为银、铝、铜或它们的混合物。。
[0009]本专利通过优化工艺顺序，在硅片背面先进行导电材料的印刷或沉积，然后再对背面进行镀膜钝化。这样，钝化层会与之前的导电材料自动对准，从而省去了激光或是化学开槽的步骤和设备投资。最后，在硅片背面可以印刷少量的导电材料，而无需像传统的PERC电池需要整面的导电材料，从而实现节省材料的目的。
[0010]综上所述，本发明高度在于通过以下几个方式降低了高效PERC电池的生产成本，I)省去了激光或化学开槽的的步骤和设备及运营投资成本；2)区分形成背场的材料和背电极的导电材料，从而降低材料成本；3)通过背电极的设计，降低导电材料的使用，从而降低材料成本；本发明通过工艺步骤的改进，实现了自行对准的背钝化材料沉积，并使用不同的电极材料，从而大大降低了生产PERC太阳能电池时对设备，工艺生产及材料的成本投入。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明硅片截面图，硅片正面形成PN节并覆盖上减反射膜，并印刷形成正面的电极，硅片的背面在需要的位置印刷上可以形成高效背场的浆料；
图2为本发明在图1的基础上，在背面沉积一层绝缘体来降低背面复合速率；
图3为本发明在图2的基础上，在背面印刷(或电镀或磁控溅射)上低价导电材料来连接背场电极；
图4为本发明在图3的基础上，通过烧结使正面导电材料与发射极接触形成正电极，使背面形成高效背电场，并使背电场与导电材料连接形成负电极
图中，I正电极，2 PN节，3硅片，4高效背电场，5背场电极，6负电极。
【具体实施方式】
[0012]结合附图和实施例进一步说明本发明，本发明最终结构如图4所示。
[0013]图1为太阳能硅片的截面图，硅片3为P型硅片，其电阻率为0.5-10 ohm-cm，起始厚度为50-250 Mm,体少子寿命大于0.5 ms。在优选案例(preferred embodiment)中，通过化学方法(运用K0H，Na0H，TMAH或类似药液)使得硅片表面达到制绒的效果，以降低反射率。接下来，通过高温扩散的方式，在硅片的正面进行N+掺杂，形成PN节2。通常PN节2的深度为0.1-2 Mm,方块电阻为5-150 ohm/square。然后,娃片会通过湿法刻蚀来去除娃片背面的N型掺杂并去除正面的磷硅玻璃，同时使硅片背面达到一定的抛光效果，来降低背面表面复合速率，提高电池效率。接着，在硅片的正面生长或沉积一种绝缘体来减低正表面的复合速率同时进一步降低反射率。这种绝缘体可以是氧化硅，氮化硅，氧化铝，非晶硅或他们的叠层，而生长方法可以是氧化生长(thermally grown),等离子化学气相沉积(PECVD),低压化学气相沉积(LPCVD)，磁控溅射(sputter)等。然后，通过丝网印刷的方式在硅片的正面印上正电极(如:银，铝，铜以及它们的混合物)，在硅片的背面需要的位置印上能形成高效背场的铝浆。
[0014]如图2所示，在硅片的背面沉积一种绝缘体来减低背面的复合速率。这种绝缘体可以是氧化硅，氮化硅，氧化铝，氧化钛，非晶硅或他们的叠层，而生长方法可以是氧化生长(thermally grown),等离子化学气相沉积(PECVD)，低压化学气相沉积(LPCVD),磁控派射(sputter)旋转沉积(spin on),喷射沉积(spray on)等。由于在高效背场处已经印上了相应的材料，绝缘体不会在这些地方沉积。
[0015]图例3显示，先期在背面印刷的图形，如果高效背场4无法连接在一起形成有效的背电极，那可通过丝网印刷，电镀，磁控溅射等方式，在背面的相应位置沉积廉价的导电材料，如银、铝、铜或它们的混合物。
[0016]最后如图例4所示，通过高温烧结，使正面导电材料与发射极接触形成正电极，使背面形成高效背电场5,并使背电场5与导电材料连接形成负电极6
在优选案例中，N+掺杂可通过离子注入的方式，或者是激光掺杂的方式实现，同时可以形成选择性发射极，其他和优选案例一样。
[0017]在优选方案中，如果使用N型衬底，那扩散将使用P型掺杂，其他和优选方案一样。
[0018]在优选方案中，如果背面局部背场已经可以和背电极形成有效连接，那图例3中的工艺步骤则不再被需要，其他和优选方案一样。
[0019]在优选方案中，高温扩散时，固体，气体，液体的掺杂源可以都可以被使用，同时可以使用spray-on, roll-on, or spin-on等方法进行掺杂,其他和优选案例一样。
[0020]在优选方案中，使用多晶硅作为衬底的时候，可通过化学方法(运用HN03，HF，03，H202，H2S04或类似药液)使得硅片表面达到制绒的效果，以降低反射率，其他和优选案例一样。
【权利要求】
1.一种PERC太阳能电池的制备工艺，包括在硅片上制绒、背抛、扩散、背刻、正面镀膜及正面金属印刷和烧结，其特征是，所述正面镀膜与正面金属印刷工艺之间依次在硅片背面进行背面金属印刷导电材料的印刷、背面镀膜和背面金属印刷。
2.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备工艺，其特征是，所述在硅片背面进行背面金属印刷是指在硅片背面采用背场浆料进行印刷，背场浆料为铝浆。
3.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备工艺，其特征是，所述背面进行背面镀膜是指沉积一层绝缘体，所述绝缘体为氧化硅或氮化硅或氧化铝或氧化钛或非晶硅或其叠层，生长方法是氧化生长(thermalIy grown)、等离子化学气相沉积(PECVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、磁控派射(sputter)旋转沉积(spin on)、喷射沉积(spray on),由于在高效背场处已经印上了相应的材料，绝缘体不会在这些地方沉积。
4.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备工艺，其特征是，所述背面镀膜之后的背面金属印刷是指在硅片背面采用导电浆料进行印刷，导电浆料为银、铝、铜或它们的混合物。
【文档编号】H01L31/18GK103560168SQ201310501707
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】郑飞 申请人:中电电气（扬州）光伏有限公司