硅片选择性发射极对位结构的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其是一种硅片选择性发射极对位结构。

背景技术：

随着光伏技术的不断发展，提高转化效率与降低成本这两方面已经成为光伏行业技术发展的两大主题。尤其在光伏产业化规模发展阶段，更高的效率与更低的成本是光伏行业发展的关键。

钝化发射极技术是晶硅太阳能电池近年来最具性价比的效率提升手段，目前行业内开始逐步应用。如图1所示，为叠加了选择性发射极技术的PERC晶体硅太阳能电池的结构，包括硅片1，轻度掺杂2，重度掺杂3，银硅合金4，氮化硅/氮氧化硅减反射薄膜5，硅片正面银栅线6。

目前常规的PERC电池的工艺流程为制绒→扩散→刻蚀→背面氧化铝钝化→正背面镀减反射膜→激光开槽→丝网印刷→烧结→测试。扩散工序是形成PN结的关键，当前最普遍的工艺是对P型硅片进行高温磷扩散后形成。其中PN结的深度越浅，表面的磷原子浓度越低，能够有效增加对太阳光短波段的吸，使得太阳能电池的开路电压和短路电流明显提升，但同时扩散后硅片表面的方块电阻会越高，会导致填充因子下降。另外因为表面的磷原子浓度偏低，会增加烧结工序中形成的银硅合金的接触电阻，进一步降低了太阳能电池的填充因子。因此一味提升扩散后的方块电阻，并不能有效增加太阳能电池的效率。

理想状态下，未印刷金属浆料区域(即没有银硅合金)的方块电阻做高，提升太阳能电池片的开路电压和短路电流。而印刷金属浆料区域处的方块电阻就做低(增加PN结的深度，增加表面的磷原子浓度)，降低银硅合金的接触电阻，抑制太阳电池的填充因子进一步降低，这样就能有效提升太阳能电池的效率。这种对硅片表面的PN结深度和磷原子浓度有不同要求的工艺，即是我们常说的选择性发射极技术。

实施选择性发射极的方式有多种，其中包括使用激光掺杂工艺、印刷掺杂浆料以及印刷掩膜再刻蚀清洗等方式，但不论使用哪一种方式，最终的目的就是在硅片表面同时形成重度掺杂(即PN结的深度越深，表面的磷原子浓度高)和轻度掺杂(即PN结的深度越浅，表面的磷原子浓度低)的结构。其中重度掺杂的结构图形必须要与网版印刷出的电极图形相同，确保金属浆料完全印刷在重度掺杂的图形上。不能印刷到轻度掺杂的区域，否则会导致银硅合金的接触电阻增加，降低填充因子，导致转换效率降低。如图6所示，是有重掺结构的硅片印刷金属浆料后的最终图形，重掺结构上完全印刷了浆料。

关于掺杂的图形结构请参考图2，包括重度掺杂的细栅线6，重度掺杂的mark点7。图3是电极结构的细栅线图形，包括银细栅线5，银栅线mark点8。图4是电极结构的主栅线图形，包括金属主栅线9，主栅线mark点10。图5是有重掺结构的硅片印刷金属浆料后的最终图形，重掺结构上完全印刷了浆料。图6、7是分步印刷主栅和细栅后的状态。图8是主栅印刷偏移的状态。图9、图10是重度掺杂的mark点位置和主栅位置重叠的情况。

在制备常规PERC电池的过程中，因为硅片上没有重度掺杂图形，行业内的部分电池制造商采用的印刷方式为细栅线和主栅线分步印刷。即先通过边缘对准的方式，在硅片上完成主栅(或细栅)的印刷，然后再次完成细栅(或主栅)的印刷。分步印刷的优势在于，主栅浆料和细栅浆料可以分开来使用不同的浆料搭配，相互不影响，选择性更高，而且更能节省成本。

因为是分步印刷的方式，必须要求首次完成的印刷图形能够完全被烘干，才能进行下一步的印刷。细栅线的形貌对电池的转换效率有极大的影响，为了不影响细栅的形貌，多数采用先印刷主栅，再印刷细栅的方式，防止细栅线在二次印刷时被压塌，导致变形。而且现在的为了保证细栅浆料的性能，细栅浆料的烘干性均比较差，很容易刮花，所以先印刷主栅再印刷细栅已经成为主流的分步印刷方式。

因为具有选择性发射极技术的硅片表面有重度掺杂的结构，而且电极图形必须和重度掺杂的图形重合，这就对印刷的精度要求更加严格。从理论上来讲，重度掺杂结构的图形中心是和硅片中心重合的，通过抓取硅片边缘的对准方式即可获得硅片的中心位置，但是实际过程中，硅片的边缘尺寸是有误差的，因此每次通过抓取硅片边缘的方式获得的中心位置和重度掺杂结构的图形中心位置是有片差的，这些偏差会完全导致电极的细栅图形无法完全印刷在重度掺杂结构上，影响转换效率。

对于先印刷主栅，再印刷细栅的分步印刷来说，如果采用抓取硅片边缘的方式印刷主栅，会出现如图8所示的偏移情况，即使印刷的细栅图形能够完全印刷在重度掺杂结构上，主栅线和细栅线也会相互脱离，影响电池的外观和效率。

行业内也存在在硅片上进行重度掺杂时，除了形成重度掺杂的细栅线，还会在硅片上形成重度掺杂的mark点，在先印刷主栅时，可以抓取重度掺杂的mark点，避免发生如图8所示的主栅偏移情况。

如图9、10所示，是目前常用的一种对位结构，重度掺杂mark点设置在硅片上的位置刚好和主栅mark点的位置重合，但这样会导致高清摄像头无论是在抓取重度掺杂mark点时还是主栅mark点时，都回受到另外一个mark点的干扰，引起误判。而且往后的发展，主栅宽度越来越细，主栅上的mark点也越来越小，两个mark点重合在一起更易引起误判。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种硅片选择性发射极对位结构，解决了分步印刷(先印刷主栅，再印刷细栅)方式的对位问题，使得在分步印刷的模式下，电极图形能够完全印刷在重度掺杂的结构上，同时主栅和细栅之间完全搭接，不发生偏移。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硅片选择性发射极对位结构，包括重度掺杂细栅线、重度掺杂mark点、主栅图形mark点和副栅图形mark点；所述的重度掺杂mark点设置于重度掺杂细栅线与硅片的四个边、角的交界处，并以硅片中心对称；所述的主栅图形mark点和副栅图形mark点的位置完全重合；通过重度掺杂mark点的坐标计算得出的重度掺杂图形的中心位置与通过主栅图形mark点的坐标计算得出的主栅图形的中心位置、通过副栅图形mark点的坐标计算得出的副栅图形的中心位置分别重合。

进一步的说，本实用新型所述的重度掺杂mark点的长度为1～2mm；宽度为1～2mm。

再进一步的说，本实用新型所述的重度掺杂mark点设置于重度掺杂细栅线与硅片的四个边交界处呈“T”字型或“L”字型；重度掺杂mark点设置于重度掺杂细栅线与硅片的四个角交界处呈“L”字型。

本实用新型的有益效果是：

1、使得选择性发射极电池的印刷能够继续使用分布印刷的方式(先印刷主栅、再印刷细栅)；

2、主栅和细栅的电极图形完全搭接，不会发生偏移；

3、细栅电极图形能够完全印刷在重度掺杂结构上，不发生偏移；

4、主栅和细栅网版相互不影响，即使主栅网版更换，也不影响细栅图形的印刷对位；

5、增加选择性发射极技术后，印刷设备不要额外增加，节省成本；

6、从电池外观上看不到重度掺杂的mark点，不影响电池外观；

附图说明

图1是叠加了选择性发射极技术的PERC晶体硅太阳能电池的结构；图中：1、硅片；2、轻度掺杂；3、重度掺杂；4、银硅合金；1-5、氮化硅/氮氧化硅减反射薄膜；1-6、硅片正面银栅线；

图2是掺杂的图形结构，图中：1、硅片；6、重度掺杂的细栅线，7、重度掺杂的mark点；

图3是电极结构的细栅线图形，图中：1、硅片；5、银细栅线，8、银栅线mark点；

图4是电极结构的主栅线图形，图中：9、金属主栅线，10、主栅线mark点；

图5是有重掺结构的硅片印刷金属浆料后的最终图形，重掺结构上完全印刷了浆料；图中：：1、硅片；5、银细栅线，9、金属主栅线；

图6、7是分步印刷主栅和细栅后的状态；图中：1、硅片；6、重度掺杂的细栅线，7、重度掺杂的mark点；

图8是主栅印刷偏移的状态。

图9、10是现有技术的一种对位结构，重度掺杂的mark点位置和主栅位置重叠的情况。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

一种硅片选择性发射极对位结构，如图2所示，在硅片上进行重度掺杂时，除了形成重度掺杂的细栅线6，还需要同时形成4个“T”字形的重度掺杂的mark点7，需要注意的是在印刷时，这4个重度掺杂的mark点7必须能够被印刷设备上的高精度摄像头识别。同时在电极印刷所需要的细栅网版、主栅网版上也设计4个mark点，如图3和图4所示，用于计算出网版图形的中心位置，但必须确保细栅mark点8和主栅mark点10的位置完全重合，使得最终印刷出来的电极图形如图5所示。

其中重度掺杂的mark点7的位置也是有要求的：

其中，重度掺杂mark点7必须处于硅片的四个边角区域，以硅片中心对称。

其中，重度掺杂mark点7的尺寸长度要求在1.0-2.0mm范围内，尺寸宽度也要求在1.0-2.0mm范围内。

其中，因为“T”字型的mark点7是与重掺结构的图形相重合的，为了与重掺结构的图形区分开来，可以让“T”字型的mark点7痕迹更加清晰(例如使用激光进行重掺时，可以使用更高的能量去雕刻“T”字型的mark点7)这样在高清精度的摄像头下，“T”字型的mark点7可以被完全识别，不受其他重掺结构线条的影响。

最后，印刷完主栅和细栅后的结构图如图7所示。(因为说明需要，图7中刻意将“T”字型的mark点7突出的更加明显，实际上最终肉眼观察到的电池外观与图5一致。

具体实施步骤如下：

首先第一步印刷主栅的步骤如下：先印刷主栅电极图形，通过高清精度的摄像头，抓取4个主栅mark点的坐标位置，计算出主栅图形的中心位置；再通过高清精度的摄像头抓取硅片上4个“T”字型的重度掺杂mark点7，计算出重度掺杂图案的中心位置，将主栅图形的中心位置和重度掺杂图案的中心位置重合，即可进行印刷。这种对位方式无论如何都可以确保能够抓取到重度掺杂图案的中心位置，不会受到硅片尺寸的干扰。最终的状态如图6所示。

第二步印刷细栅线的步骤如下：先印刷细栅电极图形，通过高清精度的摄像头，抓取4个细栅mark点的坐标位置，计算出主栅图形的中心位置；再在经过第一步印刷的硅片上，通过高清精度的摄像头抓取4个“T”字型的mark点7的坐标位置，计算出重度掺杂图案的中心位置，然后将细栅图形的中心位置和重度掺杂图案的中心位置重合，即可进行印刷。最终状态如图7所示，电池上只有电极结构，肉眼已经无法看到重度掺杂的结构，不影响电池的外观。最终的状态如图7所示。

以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。