一种晶硅太阳能电池及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种晶硅太阳能电池的制备方法，包括：在硅片正面形成绒面；在硅片正面进行高方阻磷扩散，所述高方阻扩散采用的方阻值为110~150欧姆；去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结；所述硅片正面形成减反膜；在硅片背面印刷背电场和背电极；在硅片正面印刷正电极，正电极包括主栅和副栅，所述副栅为非直线形状，所述主栅为直线形状。相应的，本发明还提供一种由上述晶硅太阳能电池制备方法制得的电池。采用本发明，非直线副栅比直线副栅具有更强的搜集电子的能力，同时高方阻工艺提升了电池的开压和短流，进而提升晶硅太阳能电池的光电转换效率。
【专利说明】—种晶硅太阳能电池及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池【技术领域】，尤其涉及一种晶硅太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]晶硅太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-电子对(V_Epair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。
[0003]晶硅太阳能电池的制造工艺分为制绒、扩散、刻蚀、正面镀膜、丝网印刷、烧结六大工序。其中，丝网印刷分为背电极印刷、铝背场印刷和正电极印刷。
[0004]目前，业界采用的正电极印刷图案为直线副栅和直线主栅的组合图，副栅和主栅垂直相交。副栅为线宽很细的直线，线宽在20微米到100微米之间，线条数在60到150之间。主栅为线宽较宽的直线，线宽一般在1.4mm到2mm之间，线条数一般在2到10之间。但是，采用上述直线副栅和直线主栅的组合，会限制了晶硅太阳能电池的光电转换效率的提升。
[0005]现有技术中，也有改变主栅和副栅的形状以提高电池的光电转换效率的先例，例如专利CN203277401U公开的《一种太阳能电池片上的异形主栅线》，所述异形主栅线为S形，副栅线为波浪形。但是，主栅线和副栅线均采用异形设计，由于电池片之间必须通过金属焊带连接形成太阳能电站的核心部分一电池组件。如果主栅线采用非直线，金属焊带无法焊接在主栅上，强制焊接也会造成很大的内应力，导致焊带跟主栅接触不良，影响电流的导出。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种晶硅太阳能电池的制备方法，大幅提高晶硅太阳能电池的光电转换效率。
[0007]本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种光电转换效率高的晶硅太阳能电池。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种晶硅太阳能电池的制备方法，包括:
(1)在硅片正面形成绒面；
(2)在硅片正面进行高方阻磷扩散，所述高方阻磷扩散采用的方阻值为110~150欧姆；
(3)去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结；
(4)所述硅片正面形成减反膜；
(5)在硅片背面印刷背电场和背电极；
(6)在硅片正面印刷正电极，正电极包括主栅和副栅，所述副栅为非直线形状，所述主栅为直线形状。
[0009]作为上述方案的改进，所述高方阻磷扩散采用的方阻值为120~140欧姆。
[0010]作为上述方案的改进，所述高方阻磷扩散为液态三氯氧磷管式扩散。
[0011]作为上述方案的改进，所述高方阻磷扩散包括:将硅片置于扩散炉中，温度升高至750-850°C ;通入氧气到炉中，硅片表面首先生长一层二氧化硅；继续升温5-20°C，通入氧气和携带有三氯氧磷的氮气；关闭气体，降温到750_850°C，其中，三氯氧磷的流量为500-700sccm/min,通入时间为 8_18min。
[0012]作为上述方案的改进，所述非直线形状为波浪形、三角锯齿状或者矩形。
[0013]作为上述方案的改进，所述波浪形的曲线弧度为0~π。
[0014]作为上述方案的改进，所述主栅的线条数为2-8条，线宽为1.0-1.4mm,主栅之间的间距为17.33-52mm ;所述副栅的线条数为50-100条，线宽为20-80 μ m，副栅之间的间距为 1-4mmο
[0015]作为上述方案的改进，所述主栅的线条数为3，线宽为1.3mm，主栅之间的间距为50.7mm ;所述副栅的线条数为90，线宽为20 μ m，副栅之间的间距为1.722 mm。
[0016]作为上述方案的改进，所述减反膜为氮化硅减反膜。
[0017]相应的，本发明还提供一种晶硅太阳能电池，其由上述制备方法制得。
[0018]实施本发明，具有如下有益效果:
本发明采用高方阻工艺扩散，高方阻磷扩散采用的方阻值为110~150欧姆，在相同栅线条数和相同线宽的条件下，本发明非直线形状的副栅比现有技术直线形状的副栅的方阻值至少高30欧姆，降低了磷的掺杂量，减少了少数载流子的复合，提升电池的开压和短流。同时，正电极网版图案采用非直线副栅和直线主栅的组合结构，直线主栅可以保证电池片之间通过金属焊带形成有效连接，形成电池组件。非直线副栅比直线副栅具有更强的搜集电子的能力，可以提升电子的搜集能力，进而提升晶硅太阳能电池的光电转换效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明晶硅太阳能电池的正面电极一实施例的示意图；
图2是本发明晶硅太阳能电池的正面电极又一实施例的示意图；
图3是本发明晶硅太阳能电池的正面电极另一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0021]本发明提供了一种晶硅太阳能电池的制备方法，包括:
(I)在硅片正面形成绒面。
[0022]所述硅片的绒面采用HF和/或順03溶液制成，硅片正面为绒面，可以降低表面反射率，增加光的利用率。
[0023](2)在硅片正面进行高方阻磷扩散，形成形成p-n结。
[0024]所述高方阻磷扩散采用的方阻值为110~150欧姆，若低于110，则不能产生较高的电压和电流，导致光电转换效率低。若高于150，栅线与硅的接触电阻偏高，导致填充因子偏高，同样导致光电转换效率低。优选的，所述高方阻磷扩散采用的方阻值为120~140欧姆。更佳的，所述高方阻磷扩散采用的方阻值为120欧姆、125欧姆、130欧姆、135欧姆、140欧姆，但不限于此。
[0025]现有的扩散工艺一般采用的方阻值为60-80欧姆，本发明非直线形状的副栅比现有技术直线形状的副栅的方阻值至少高30欧姆，降低了磷的掺杂量，减少了少数载流子的复合，提升电池的开压和短流。
[0026]所述高方阻磷扩散是采用液态三氯氧磷管式扩散，通过减少三氯氧磷的流量和工艺时间减少硅片中磷的掺杂浓度，形成高方阻。现有的三氯氧磷的流量为1000-1200sCCm/min,通入时间为30min。本发明将三氯氧磷的流量降低至500-700sccm/min,通入时间降低至 8_18min。
[0027]具体的，所述高方阻磷扩散包括:将硅片置于扩散炉中，温度升高至750-850°C;通入氧气到炉中，硅片表面首先生长一层二氧化硅；继续升温5-20°C，通入氧气和携带有三氯氧磷的氮气，硅片表面与三氯氧磷和氧气发生反应，生成的单质磷扩散到硅片中，形成N型硅，产生PN结；关闭气体，降温到750-850°C。其中，三氯氧磷的流量为500-600sccm/min，通入时间为10_15min。
[0028]优选的，所述高方阻磷扩散包括:将硅片置于扩散炉中，温度升高至800°C;通入氧气到炉中，硅片表面首先生长一层薄的二氧化硅；继续升温5-20°C，通入氧气和携带有三氯氧磷的氮气，硅片表面与三氯氧磷和氧气发生反应，生成的单质磷扩散到硅片中，形成N型硅，产生PN结；关闭气体，降温到800°C。其中，三氯氧磷的流量为600sccm/min，通入时间为15min。
[0029]需要说明的是，通入的氧气和氮气的流量和时间可参照现有技术进行设置。
[0030](3)去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结。
[0031]去除磷硅玻璃PSG，消除表面的死层；去除周边PN结，使电池的正负极断路，形成电势差。
[0032](4)所述硅片正面形成减反膜。
[0033]所述减反膜优选为氮化硅减反膜。
[0034](5)在硅片背面印刷背电场和背电极。
[0035]背电场优选为铝电场，背电极优选为银电极或铜电极，但不限于此。
[0036](6)在硅片正面印刷正电极。
[0037]正电极优选为银电极或铜电极，但不限于此。
[0038]正电极包括主栅和副栅，所述副栅为非直线形状，所述主栅为直线形状。直线主栅可以保证电池片之间通过金属焊带形成有效连接，形成电池组件。非直线副栅比直线副栅具有更强的搜集电子的能力，可以提升电子的搜集能力，进而提升晶硅太阳能电池的光电转换效率。
[0039]具体的，所述非直线形状可以为波浪形、三角锯齿状或者矩形，但不限于此。所述主栅的线条数为2-8条，线宽为1.0-1.4mm，主栅之间的间距为17.33_52mm。所述副栅的线条数为50-100条，线宽为20-80 μ m，副栅之间的间距为l_4mm。
[0040]优选的，所述主栅的线条数为3，线宽为1.3mm，主栅之间的间距为50.7mm。所述副栅的线条数为90，线宽为20 μ m，副栅之间的间距为1.722 mm，主栅和副栅形成的图案均匀分布在边长为156mm的硅片上，图案边缘距离硅片的4条边缘都设置为0.5mm，主副栅线的条数和线宽按照最有效搜集电流和减小遮光面积的标准设置，保证栅线的遮光面积最小，同时保证最有效搜集电流的能力。另外，相邻副栅之间要求不相交。
[0041]相应的，本发明还提供一种晶硅太阳能电池，其由上述制备方法制得，该晶硅太阳能电池具体包括:背电极、背电场、硅片、发射极、减反膜和正电极。其中，正电极包括主栅和副栅，所述副栅为非直线形状，所述主栅为直线形状。
[0042]具体的，所述非直线形状可以为波浪形、三角锯齿状或者矩形，但不限于此。所述主栅的线条数为2-8条，线宽为1.0-1.4mm，主栅之间的间距为17.33_52mm。所述副栅的线条数为50-100条，线宽为20-80 μ m，副栅之间的间距为l_4mm。
[0043]优选的，所述主栅的线条数为3，线宽为1.3mm，主栅之间的间距为50.7mm。所述副栅的线条数为90，线宽为20 μ m，副栅之间的间距为1.722 mm，主栅和副栅形成的图案均匀分布在边长为156mm的硅片上，图案边缘距离硅片的4条边缘都设置为0.5mm，主副栅线的条数和线宽按照最有效搜集电流和减小遮光面积的标准设置，保证栅线的遮光面积最小，同时保证最有效搜集电流的能力。另外，相邻副栅之间要求不相交。
[0044]结合图1至图3，本发明提供了正电极的多种实施方式，具体如下:
参见图1，正电极包括主栅I和副栅2，副栅2为波浪形状，主栅I为直线形状，波浪形的曲线弧度为0~π。所述主栅的线条数为3，线宽为1.3mm，主栅之间的间距为50.7mm ;副栅的线条数为90，线宽为20 μ m，副栅之间的间距为1.722mm。
[0045]参见图2，正电极包括主栅I和副栅2，副栅2为矩形形状，主栅I为直线形状。所述主栅的线条数为3，线宽为1.3mm，主栅之间的间距为50.7mm ;副栅的线条数为100，线宽为25 μ m,副栅之间的间距为1.541 mm。
[0046]参见图3，正电极包括主栅I和副栅2，副栅2为三角锯齿形状，主栅I为直线形状。所述主栅的线条数为5，线宽为1.2mm，主栅之间的间距为30mm ;副栅的线条数为110，线宽为30 μ m，副栅之间的间距为1.392 mm。
[0047]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括: (1)在硅片正面形成绒面； (2)在硅片正面进行高方阻磷扩散，所述高方阻磷扩散采用的方阻值为110~150欧姆； (3)去除磷扩散形成的正面磷硅玻璃和周边PN结； (4)所述硅片正面形成减反膜； (5)在硅片背面印刷背电场和背电极； (6)在硅片正面印刷正电极，正电极包括主栅和副栅，所述副栅为非直线形状，所述主栅为直线形状。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高方阻磷扩散采用的方阻值为120-140 欧姆。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述高方阻磷扩散为液态三氯氧磷管式扩散。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高方阻磷扩散包括: 将硅片置于扩散炉中，温度升高至750-850°C ； 通入氧气到炉中，硅片表面首先生长一层二氧化硅； 继续升温5-20°C，通入氧气和携带有三氯氧磷的氮气； 关闭气体，降温到750-850°C ； 其中，三氯氧磷的流量为500-700sccm/min,通入时间为8_18min。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非直线形状为波浪形、三角锯齿状或者矩形。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述波浪形的曲线弧度为0~π。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述主栅的线条数为2-8条，线宽为1.0-1.4mm，主栅之间的间距为17.33_52mm ； 所述副栅的线条数为50-100条，线宽为20-80 μ m，副栅之间的间距为l_4mm。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述主栅的线条数为3，线宽为1.3mm,主栅之间的间距为50.7mm ； 所述副栅的线条数为90，线宽为20 μ m，副栅之间的间距为1.722 mm。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述减反膜为氮化硅减反膜。
10.—种晶硅太阳能电池，其特征在于，其由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。
【文档编号】H01L31/18GK104465868SQ201410671483
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】方结彬, 秦崇德, 石强, 黄玉平, 何达能 申请人:广东爱康太阳能科技有限公司