一种简化的n型ibc电池结构及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种简化的N型IBC电池结构及其制备方法，可用于光伏发电。
现有技术
[0002]太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。因此，深入研究和利用太阳能资源，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。
[0003]IBC电池技术从结构上打破传统晶硅电池的结构限制，为提高电池转换效率提供较大空间，目前产业化电池效率已达23%。展望未来，转化效率超过21%的N型晶体硅电池已成为传统晶体硅太阳能电池的发展趋势，是当今国际研究和产业化的前沿。
[0004]以常规N型IBC电池为例，如图1所示，IBC电池的基本结构包括:N型硅片基体100，N型硅片基体的表面由内到外依次是N+掺杂层101、钝化层102及减反射层103;N型硅片基体的背面是间隔排列着、梳状的N+掺杂区104和P+掺杂区105，N+掺杂区104表面由内到外依次是钝化层106、增反射层108和负电极109，P+掺杂区105表面由内到外依次是钝化层107、增反射层108和正电极110。
[0005]常规制作IBC电池的工艺流程大致为:去损伤层及制绒-双面扩散形成N+层-刻蚀并去PSG-淀积或印刷形成掩膜-腐蚀形成P+掺杂区-扩散形成P+掺杂层-形成正面钝化层和减反射层-背面掩膜形成N+表面钝化层-背面掩膜形成P+表面钝化层-背面形成增反射层-刻蚀形成电极接触图形-印刷电极-烧结。
[0006]以上仅是制作IBC电池的主要步骤，而在实际生产过程中，IBC电池的制作涉及到非常多的技术细节及相应的操作步骤，使得IBC电池生产工艺复杂，制造成本高昂、良品率较低，影响了 IBC电池的发展。
[0007]发明目的
[0008]本发明的目的在于提供一种简化的IBC电池结构及其制作工艺方法，以提高生产效率和良品率，并降低其生产成本。
【发明内容】
[0009]为实现上述目的，本发明包括减反层、N型硅片基体、钝化层、掺杂层及金属电极，其特征在于:
[0010]所述减反层，设在N型硅片基体的正面；
[0011 ]所述掺杂层，采用由n+掺杂层和P+掺杂层构成的娃掺杂层，该n+掺杂层和P+掺杂层平行交错设在N型硅片基体的背面；
[0012]所述钝化层，设在n+掺杂层和p+掺杂层背面；
[0013]所述电极，设在钝化层背面，负电极从η+掺杂层引出，正电极从ρ+掺杂层上引出。
[0014]制作上述简化的IBC电池的方法给出如下两种技术方案:
[0015]技术方案1:
[0016]一种简化的IBC电池结构的制备方法，其包括如下步骤:
[0017](I)将N型硅片置于质量分数为I %?3%的NaOH溶液中反应20?30min，进行双面制绒并对硅背面抛光；
[0018](2)在娃片背面丝网印刷宽度为50μηι?1.5mm的硼源和宽度为30μηι?1.5mm的磷源；
[0019](3)在印有硼源和磷源的硅片表面淀积一层厚度为75nm?200nm、折射率为1.8?2.5的SiNx掩膜，覆盖硼源和磷源；
[0020](4)将硅片置于扩散炉中，在温度8000C?1000°C环境下扩散40分钟?90分钟，使印刷在硅片背面的硼源和磷源向硅中扩散，形成η+和ρ+掺杂层，其中η+掺杂层的扩散方块电阻为15?60ohm/D，p+掺杂层的扩散方块电阻为20?80ohm/D ；
[0021](5)采用PECVD在硅片正面沉积厚度为60nm?lOOnm，折射率为1.8?2.3的SiNx膜作为减反膜；
[0022](6)在SiNx掩模的背面采用铝浆进行丝网印刷形成电极图形，再在750°C?850°C进行高温烧结，形成宽度为40μηι?80μηι的负电极电极和宽度为40μηι?Imm的正电极，完成N型IBC电池的制作。
[0023]技术方案2:
[0024]一种简化的IBC电池结构的制备方法，其包括如下步骤:
[0025]I )Ν型硅片双面制绒:将N型硅片置于质量分数为I %?3 %的KOH溶液中反应20?30min，进行双面制绒并对硅背面抛光；
[0026]2)在硅片背面丝网印刷硼源和磷源，硼源印刷宽度为50μπι?1.5mm、磷源印刷宽度为30ym?1.5mm；
[0027]3)在印有硼源和磷源的硅片表面淀积一层厚度为75nm?200nm、折射率为1.8?2.5的SiNx掩膜，覆盖硼源和磷源；
[0028]4)将硅片置于扩散炉中，在温度8000C?1000°C环境下扩散40分钟?90分钟，使印刷在硅片背面的硼源和磷源向硅中扩散，形成η+和ρ+掺杂层，其中η+掺杂层的扩散方块电阻为15?60ohm/D，p+掺杂层的扩散方块电阻为20?80ohm/D ；
[0029]5)采用PECVD在硅片正面沉积Si02/Si3N4叠层膜作为减反层，其中Si02膜厚度为1nm?30nm，折射率为I.4?I.7，Si3N4膜的厚度为50nm?70nm，折射率为1.8?2.2 ；
[0030]6)在SiNx掩模的背面用银浆进行丝网印刷形成电极图形，再在750°C?850°C进行高温烧结形成金属电极，形成宽度为40μηι?80μηι的负电极电极和宽度为40μηι?Imm的正电极，完成N型IBC电池的制作。
[0031 ]本发明具有如下有益效果:
[0032]本发明由于在电池正面采用SiNx膜或Si02/Si3N4叠层膜作为减反层代替现有结构中由于N+掺杂层、钝化层及减反射层，并在电池背面仅淀积一次SiNx实现扩散掩模、钝化层和增反射层的作用，因而简化了电池结构和制作工艺步骤;此外由于本发明技术方案使用丝网印刷工艺代替光刻工艺形成掺杂层和电极，也极大简化了 IBC电池工艺流程，提高了生产效率，减低了生产成本。
【附图说明】
[0033]图1是现有常规IBC电池的结构示意图；
[0034]图2是本发明的IBC电池结构示意图；
[0035]图3是本发明的IBC电池制作工艺流程图。
【具体实施方式】
[0036]参照图2，本发明的IBC电池结构包括:减反层、N型硅片基体、掺杂层、负电极和正电极，其中:减反层设在N型硅片基体的正面，减反层采用SiNx膜或Si02/Si3N4叠层膜，掺杂层包括η+掺杂层和ρ+掺杂层，该η+掺杂层和ρ+掺杂层平行交错设在N型硅片基体的背面，钝化层为SiNx膜，设在η+掺杂层和ρ+掺杂层背面，在η+掺杂层上引出负电极，在ρ+掺杂层上引出正电极，正负电极设在钝化层背面。
[0037]参照图3，本发明制作上述N型IBC电池结构的方法，给出以下三个实施例:
[0038]实施例1，制备叠层膜减反层的简化N型IBC电池。
[0039]步骤一:在N型硅片进行双面制绒。
[0040]先对N型硅片进行清洗，去除表面污染物；
[0041]再将N型硅片置于质量分数为1%的KOH溶液中搅拌，使其与硅片正反两面充分反应20min，根据各项异性腐蚀原理，在N型硅片正反两面形成金子塔形绒面；
[0042]制绒完成后，在N型硅片正面涂胶，用浓度大于5%的NaOH溶液冲刷N型硅片背面，对硅片背面进行抛光；
[0043]去除正面胶体，并用去离子水冲洗N型硅片。
[0044]步骤二:丝网印刷磷源和硼源。
[0045]在硅片背面先丝网印刷宽度为50μπι的硼硅玻璃浆体作为硼源，再丝网印刷宽度为30μπι的磷硅玻璃浆体作为磷源。
[0046]步骤三:淀积SiNx掩模。
[0047]在硅片背面采用PECVD淀积一层厚度为75nm、折射率为1.8的SiNx掩膜，作为扩散时的掩模层，防止扩散炉中的Na+离子进入到硅片中影响N型硅片特性。
[0048]步骤四:高温扩散形成η+和ρ+掺杂层。
[0049]将硅片置于扩散炉中，在温度为800°C的环境下扩散90分钟，使印刷在硅片背面的硼源和磷源向N型硅片中扩散，分别形成η+和ρ+掺杂层，其中η+掺杂层的扩散方块电阻为15ohm/D，p+掺杂层的扩散方块电阻为20ohm/D。
[0050]步骤五:淀积叠层减反层。
[0051 ] 将步骤四扩散形成η+和ρ+掺杂层的硅片放入PECVD设备反应室中，通入硅烷SiH4与笑气N20，先在硅片正面沉积厚度为1nm，折射率为1.4的Si02膜；
[0052]再通入硅烷和氨气NH3，在Si02膜上淀积厚度为50nm，折射率为2.2的Si3N4膜，从而在N型硅片正面形成Si02/Si3N4叠层膜作为减反层。
[0053]步骤六:丝网印刷电极，完成电池制作。
[0054]在步骤三淀积的SiNx掩模背面用厚度为50nm的银浆进行丝网印刷分别形成宽度为40μηι的负电极图形和