正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池及其制造方法，本发明的晶硅太阳能电池包括依次叠加的钝化膜、磷扩散层、P型硅基体、氧化铝、保护膜和背面的铝层结构，铝层上具有间隔的凸起，凸起穿氧化铝薄膜和保护膜并嵌入P型硅基体内，钝化膜上间隔地穿设有正面银电极，正面银电极与磷扩散层之间具有重掺杂层；其制造方法包括制绒、扩散、掺杂、抛光、薄膜生长、开孔、灌孔、印刷、烧结等步骤。本发明具有低成本和可量产的优点。
【专利说明】正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电
池及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能电池的结构及制造方法，具体涉及ー种正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池及其制造方法。
【背景技术】
[0002]现代化太阳能电池エ业化生产朝着高效低成本化方向发展，正面选择性发射结加叠层膜钝化技术与背钝化(PERC)技术相结合作为高效低成本发展方向的代表，其优势在于:
(1)优异的蓝光响应:选择性发射结技术有效地解决了发射结浅扩散需求与金属接触高浓度接触需求的矛盾，而电池的受光区域(非金属化区域)由于扩散层掺杂浓度的降低，对钝化的要求越来越高，传统的PECVD氮化硅已经不能满足其钝化需求，只有热生长的氧化娃能提闻闻质量的纯化；
(2)优异的背反射器:由于电池背面介质膜的存在使得内背反射从常规全铝背场65%增加到92-95%。一方面增加的长波光的吸收，另一方面尤其对未来薄片电池的趋势提供了技术上的保证；
(3 )优越的背面钝化技木:由于背面介质膜的良好的钝化作用，可以将背面复合速率从全铝背的~1000cm/s降低到100-200cm/s ；
虽然该电池结构，澳大利亚新南威尔士大学早在上世纪九十年代就已经提出，并且获得世界纪录25%的晶硅太阳电池，但是ー种适合エ业化生产的エ艺方法并没有确定。本发明基于我们前期分别对背钝化技木，选择性发射结技木，以及正面高方阻发射层钝化技木，提出了结合三种技术的高效晶体硅`太阳能电池制作方法。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供ー种正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池及其制造方法。
[0004]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供的正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池，包括依次叠加的钝化膜、磷扩散层、P型硅基体、氧化铝、保护膜和背面的铝层结构，所述铝层上具有间隔的凸起，所述凸起穿氧化铝薄膜和保护膜并嵌入P型硅基体内，所述钝化膜上间隔地穿设有正面银电极，所述正面银电极与磷扩散层之间具有重掺杂层。
[0005]优选的，所述P型娃基体的电阻率为0.5-6 ohm ? cm
优选的，磷扩散层为n型层，其方阻为20-150ohm/Sq，所述重掺杂层的方阻为20-90ohm/sq。
[0006]优选的，所述氧化铝薄膜厚度为l-100nm。
[0007]优选的，所述保护膜为SiNx、SiCx或TiOx。[0008]本发明同时提出上述正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池的制造方法，包括以下步骤:
1)娃片去损伤并制绒；
2)扩散；
3)激光掺杂实现选择性发射结；
4)去除背面磷硅玻璃，并实现背面抛光，清洗；
5)正面热氧化；)
6)背面氧化铝和保护膜生长；氧化铝/氮化硅
7)正面减反射薄膜生长
8)背面薄膜开孔；
9)在背面印刷灌孔浆料；
10)在背面印刷背银
11)印刷背铝，正银，烧结，测试。
[0009]优选的，所述步骤4)中采用在线滚轮式设备单面去除背面磷硅玻璃。
[0010]优选的，所述步骤5)中的热氧化方法为干氧氧化、湿氧氧化或TCA氧化。
[0011]优选的，所述步骤9)和步骤10)同时进行，采用同种浆料印刷。
[0012]优选的，所述步骤10)中烧结采用激光烧结法形成背面点接触
有益效果:本发明提供了一种可量产高效晶硅太阳能电池的结构和制造方法，可充分利用目前企业生产线已具备的常规电池生产设备，充分减少设备投资，且不増加电池每瓦制造成本。正面采用选择性发射结解决的金属栅线接触的问题，使得电池对高品质正面银浆的依耐性降低，同时限制了正面金属区域的复合，而热氧化钝化技术极大地降低了正面有效受光面的复合。背面采用薄膜钝化技术取代全铝背场充分降低了背面的复合且改进了背面发射，三者结合有效地降低了两个表面的光学和电学损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1本发明的实施例的结构示意图；
图中各标号:正面银电极1、钝化膜2、磷扩散层3、P型硅基体4、氧化铝薄膜与保护膜
5、招层6、重惨杂层7。
【具体实施方式】
[0014]实施例:本实施例的正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池的结构如图1所示，包括依次叠加的钝化膜2、磷扩散层3、P型硅基体4、氧化铝和保护膜5，以及背面的铝层6结构，铝层6上具有间隔的凸起，凸起穿氧化铝薄膜和保护膜5并嵌入P型硅基体4内，钝化膜2上间隔地穿设有正面银电极1，正面银电极I与磷扩散层3之间具有重掺杂层7。
[0015]以156mm P型单晶硅片为基体材料，制造方法的具体步骤如下:
(1)P型硅片去损伤并制绒，清洗；
(2)管式磷扩散,扩散方阻100ohm/sq；
(3)激光(532nm，绿光)利用PSG作为掺杂源实现选择性发射结，激光掺杂区的方阻为55ohm/sq ；
(4)湿法在线设备背面磷硅玻璃(PSG)去除，背面抛光，去除正面PSG后釆用SCl和SC2清洗；
(5)干氧氧化,温度820°C,时间30min,氧气流量5000sccm；
(6)在硅片的背表面生长氧化铝膜，厚度约IOnm；
(7)在硅片的前表面用PECVD的方法生长氮化硅减反膜80nm；
(8)在硅片的背表面用PECVD的方法生长氧化硅/氮化硅保护膜120nm；
(9)激光开孔；
(10)在硅片的背表面印刷背电极及铝背场，在硅片的前表面印刷栅线；
(11)烧结，测试。
[0016]镀膜及开孔结束后，电池前表面印刷银栅线，背表面印刷铝背场及电极，共烧结后电池制作完成。烧结可采用激光烧结法，在氧化铝膜与保护膜的叠层膜生长结束后，印刷银浆并烘干，直接利用LFCエ艺形成背面点接触。在叠层膜层上开孔可采用腐蚀性浆料开孔或者激光开孔的方法。
[0017]该实例中，单晶电池转换效率批次平均效率达到20.5%。且光衰减，正面主栅和铝背场拉力，以及组件端可靠性测试均符合TUV标准。
[0018]本发明为量产高效晶硅太阳能电池提供了一种新的生产模式理念，适用性及可操作性強，隐含着巨大的使用价值。
[0019]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多祥的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.ー种正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池，其特征在于包括:依次叠加的钝化膜、磷扩散层、P型硅基体、氧化铝、保护膜和背面的铝层结构，所述铝层上具有间隔的凸起，所述凸起穿氧化铝薄膜和保护膜并嵌入P型硅基体内，所述钝化膜上间隔地穿设有正面银电极，所述正面银电极与磷扩散层之间具有重掺杂层。
2.如权利要求1所述的正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池，其特征在于:所述P型硅基体的电阻率为0.5-6 ohm ? cm。
3.如权利要求1所述的正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池，其特征在干:磷扩散层为n型层，其方阻为20-150ohm/Sq，所述重掺杂层的方阻为20-90ohm/sq。
4.如权利要求1所述的正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池，其特征在于:所述氧化铝薄膜厚度为l-100nm。
5.如权利要求1所述的正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池，其特征在于:所述保护膜为SiNx、SiCx或TiOx。
6.如权利要求1所述的正面热氧化、选择性发射结与背钝化结合的晶硅太阳能电池的制造方法，其特征在于包括以下步骤: 1)娃片去损伤并制绒； 2)扩散； 3)激光掺杂实现选择性发射结； 4)去除背面磷硅玻璃，并实现背面抛光，清洗； 5)正面热氧化；) 6)背面氧化铝和保护膜生长；氧化铝/氮化硅 7)正面减反射薄膜生长 8)背面薄膜开孔； 9)在背面印刷灌孔浆料； 10)在背面印刷背银 11)印刷背铝，正银，烧结，测试。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于:所述步骤4)中采用在线滚轮式设备单面去除背面磷硅玻璃。
8.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于:所述步骤5)中的热氧化方法为干氧氧化、湿氧氧化或TCA氧化。
9.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于:所述步骤9)和步骤10)同时采用同种浆料印刷。
10.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于:所述步骤10)中烧结采用激光烧结法形成背面点接触。
【文档编号】H01L31/0224GK103594530SQ201310612665
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】夏正月, 高艳涛, 陈同银, 刘仁中, 董经兵, 张斌, 邢国强 申请人:奥特斯维能源（太仓）有限公司