指状交叉背接触太阳电池的制备方法与流程

本发明涉及一种指状交叉背接触太阳电池的制备方法。

背景技术：

目前，随着化石能源的逐渐耗尽，太阳电池作为新的能源替代方案，使用越来越广泛。太阳电池是将太阳的光能转换为电能的装置。太阳电池利用光生伏特原理产生载流子，然后使用电极将载流子引出，从而利于将电能有效利用。

指状交叉背接触电池，又称为ibc电池。其中ibc是指interdigitatedbackcontact指状交叉背接触。ibc电池最大的特点是发射极和金属接触都处于电池的背面，正面没有金属电极遮挡的影响，因此具有更高的短路电流jsc，同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻rs从而提高填充因子ff；并且这种正面无遮挡的电池不仅转换效率高，而且看上去更美观，同时，全背电极的组件更易于装配。ibc电池是目前实现高效晶体硅电池的技术方向之一。

目前使用的指状交叉背接触太阳电池的制备方法的步骤中，在形成图形化导电浆料的涂布需要通过激光开膜或化学腐蚀等方法在电池的发射极和背面场的相应位置形成电池正负极的接触开口，工艺流程较为复杂，稳定性也较难控制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种指状交叉背接触太阳电池的制备方法解决现有技术中存在的在形成图形化导电浆料的涂布需要通过激光开膜或化学腐蚀等方法在电池的发射极和背面场的相应位置形成电池正负极的接触开口，工艺流程较为复杂，稳定性也较难控制问题。

本发明的技术解决方案是：

一种指状交叉背接触太阳电池的制备方法，包括以下步骤，

步骤1、对硅基底进行去损伤和清洗过程；

步骤2、在背面分别形成局域发射极和背表面场；

步骤3、前表面织构化；

步骤4、前表面场制备；

步骤5、正面钝化减反射及背面钝化；

步骤6、在背面图形化形成包含导电材料的电极浆料层；

步骤7、进行第一热处理过程；

步骤8、进行第二热处理过程，第二热处理过程采用激光局域辐照处理过程，激光局域辐照处理过程为在电极浆料层上进行局域辐照，电极浆料层经过激光辐照的区域穿透介质膜和硅基底直接形成接触，未经过激光辐照的区域不穿透介质膜，电极浆料层上经过辐照区域的面积小于电极浆料层的面积。

进一步地，步骤1-5中的各步骤进行一次或多次。

进一步地，第一热处理过程使用的峰值温度为500~750℃。

进一步地，激光局域辐照处理过程使用的激光器的波长是300~1100nm。

进一步地，激光局域辐照处理过程的光斑行进方向采用沿着栅线方向进行或垂直于栅线方向进行。

进一步地，激光辐照方法中，激光辐照的光斑大小采用小于或等于太阳能电池栅线宽度的光斑进行扫描式辐照，或者采用大于太阳能电池栅线的宽度进行扫描式辐照，辐照次数采用一次以上。

进一步地，在电极浆料层上经过激光辐照的区域不连续。

该种指状交叉背接触太阳电池的制备方法，对硅基底进行去损伤和清洗过程；在背面分别形成局域发射极和背表面场；前表面织构化；前表面场制备；正面钝化减反射及背面钝化；在背面图形化形成包含导电成分的电极浆料层；在已经完成至少发射极制备和介质膜制备的半导体上，图形化形成包含导电成分的电极浆料层，然后通过第一热处理过程和激光局部辐照处理过程，形成局部接触。

本发明的有益效果是：该种指状交叉背接触太阳电池的制备方法，指状交叉背接触太阳电池的电极经过激光局域辐照处理，可以使得电极和半导体形成局域接触，有效降低了金属复合对电池性能的影响。另外由于采用激光局域加热的方法，降低烧结温度，可以拓宽电池烧结工艺窗口，因使得钝化性能和接触性能等同时达到最佳，从而达到更好的电池转换效率；免去了提前开孔等复杂的工艺流程。

附图说明

图1是本发明实施例指状交叉背接触太阳电池的结构示意图；

图2是实施例中指状交叉背接触太阳电池的背面电极整体结构示意图；

图3是实施例中指状交叉背接触太阳电池的电极局部接触结构的制备方法的流程示意图；其中：a为表面涂覆有电极浆料层的有介质膜的硅基底的剖面图，a1为表面涂覆有电极浆料层的有介质膜的硅基底的俯视图，b为经过激光辐照后电极区域形成了穿透介质膜的接触结构的剖面图，b1为经过激光辐照后电极区域形成了穿透介质膜的接触结构的俯视图。

其中：1-减反射层，2-钝化层，3-前表面场，4-硅基底，5-背表面场，6-背面钝化层，7-负电极细栅，8-绒面结构，9-经过局域加热处理形成的接触区域，10-发射极，11-正电极细栅，12-绝缘胶，13-负电极主栅，14-正电极主栅。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例

一种指状交叉背接触太阳电池的制备方法，对硅基底4进行去损伤和清洗过程，形成绒面结构8；在背面分别形成局域发射极10和背表面场5；前表面织构化；前表面场3制备；正面钝化减反射及背面钝化；在背面图形化形成包含导电成分的电极浆料层；在已经完成至少发射极10制备和介质膜制备的半导体上，图形化形成包含导电成分的电极浆料层，然后通过第一热处理过程和激光局部辐照处理过程，形成局部接触，第一热处理过程和第二热处理过程可以交换顺序。有效降低了金属复合对电池性能的影响，另外由于采用激光局域加热的方法，降低烧结温度，可以拓宽电池烧结工艺窗口，因使得钝化性能和接触性能等同时达到最佳，从而达到更好的电池转换效率；免去了提前开孔等复杂的工艺流程，使得指状交叉背接触太阳电池的制备流程简化。

以下举例一种使用上述结构和方法的背接触太阳电池的制备方法，为如图1、图2和图3所示结构。此背接触太阳电池的制备方法具体如下：

1）对硅基底4进行去损伤和清洗过程。n型单晶硅作为电池硅基底4，使用含有koh的溶液进行去损伤处理，并使用还有氢氟酸的溶液进行清洗。

2）在背面分别形成局域发射极10和背表面场5。使用bbr3热扩散完成背面发射极10的制备，并在热扩散过程中通入足量的氧气在970℃条件下氧化，形成较厚的氧化层。然后使用激光氧化层上进行局部开膜，局域化预留出背表面场5的区域。开槽根数为150根。对开膜区域进行腐蚀清洗后进行磷注入形成背表面场5。然后在电池背面沉积氮化硅掩膜

3）使用三甲基氢氧化铵溶液中完成正面的织构化，溶液浓度5%wt，温度80℃。

4）使用pocl3热扩散完成前表面场3n+层的制备。前表面场3的方块电阻200-400ohm/sq。

5）使用增强型等离子化学气相沉积（pecvd）在电池正面沉积sinx作为钝化及减反射层1，厚度为80nm，折射率2.03。背面使用原子层沉积（ald）沉积5-10nm氧化铝作为背面钝化层5，底层再使用pecvd在其上沉积70nm厚的氮化硅。在制备背面钝化层5之前仍然有包含氢氟酸洗在内的去除掩膜、清洗等过程。

6）采用丝网印刷方式在电池背面发射极10和背表面场5上方形成包含导电成分的电极浆料层。正极和负极的栅线互不相连；正电极细栅11和正电极主栅14相互连接，负电极细栅7和负电极主栅13相互连接；正电极主栅和负电极细栅之间印刷有绝缘胶12进行隔绝，负电极主栅和正电极细栅之间印刷有绝缘胶12进行隔绝。正电极细栅150根，负电极细栅150根，正电极主栅4根，负电极主栅4根。如图3所示。

7）烧结炉中完成第一加热处理。加热峰值温度400-750℃。本实施例中优选的加热处理峰值温度为650℃。

8）激光辐照从背面进行第二局部热处理。扫描方式为对细栅线进行脉冲式局部激光辐照处理，扫描方向沿着细栅线方向，其中辐照激光的波长为532nm，光斑大小为50um直径圆形，扫描速度为10000mm/s，频率为10khz，在栅线上激光辐照的区域浆料穿透钝化层2和半导体形成接触，栅线上未辐照的区域则没有形成接触，在此条件下，在电极浆料处，两个相邻的激光辐照的间距为1mm，即在电极细栅线上每隔1mm有一个直径为50um圆形区域的电极浆料烧穿介质膜和底层的半导体形成接触，得到经过局域加热处理形成的接触区域9，其他电极浆料区域则不烧穿介质膜，也未形成接触。如图3所示即为电极浆料层经过激光辐照后，在辐照过的区域局域形成接触的过程，图3中：a为表面涂覆有电极浆料层的有介质膜的硅基底4的剖面图，a1为表面涂覆有电极浆料层的有介质膜的硅基底4的俯视图，b为经过激光辐照后电极区域形成了穿透介质膜的接触结构的剖面图，b1为经过激光辐照后电极区域形成了穿透介质膜的接触结构的俯视图。在电极区域上进行激光辐照，然后激光辐照的区域由于受热从而穿透介质膜层，和介质膜下方的半导体形成接触。

实际情况中，在半成品的制备流程中，表面织构化、发射极10制备以及钝化、减反射等的每个步骤可能出现一次或多次，顺序也可能完全不同，也可能加入或省略一个或几个步骤。上述钝化层2、减反射层1等的膜结构，均可以有一层或一层以上的结构。

实际电池流程中，同样地，将烧结步骤和激光辐照步骤进行调换，也可以达到相应的效果。

另外，本发明的上述实施方式为实力，具有与本发明的权利要求书所述的技术思想使之相同的方法并发挥相同作用效果的技术方案，均包含在本发明内。