專利名稱：晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，屬于光伏領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽電池是光電轉(zhuǎn)換的核心元件。據(jù)申請人了解，目前國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)的太陽電池?zé)o論是常規(guī)P型太陽電池(基體硅片為摻雜第III主族元素)還是N型太陽電池(基體硅片為摻雜第V主族元素)，均為雙面電極的太陽電池，即太陽電池的正面(向光面)有柵線電極和太陽電池的背面(背光面)有鋁背場。常規(guī)電池的正面有柵線電極，這樣會遮擋一部分入射光，而且太陽電池的正面(向光面)擴散存在死層，不利于太陽光的短波響應(yīng)。同時，常規(guī)電池的背面有鋁背場遮蔽，無法吸收背面的入射光。而國內(nèi)外晶體硅雙面太陽電池的制作工藝復(fù)雜，設(shè)備投資較大。 現(xiàn)有晶體硅太陽電池進行管式熱擴散的主要摻雜劑為三氯氧磷和三溴化硼，然而三氯氧磷容易揮發(fā)而且有劇毒，三溴化硼有毒而且具有腐蝕性，因此對它們的使用條件要求非常高。而且，現(xiàn)有太陽電池邊緣及背面需要刻蝕，而刻蝕是通過濕法化學(xué)反應(yīng)來完成的，需要用到大量的氫氟酸、硝酸、硫酸、堿液、去離子水，反應(yīng)殘留物對環(huán)境造成嚴重的破壞，對廢液的回收存在較大難度；刻蝕所產(chǎn)生的廢氣，如一氧化氮、二氧化氮毒性非常大，因此對工藝密閉和排風(fēng)要求很高，氣體對環(huán)境的破壞也較為嚴重。設(shè)備方面投資也非常大，常規(guī)生產(chǎn)線刻蝕所用的設(shè)備多為進口設(shè)備，例如RENA等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有晶體硅雙面太陽電池的制作工藝復(fù)雜、設(shè)備投資大等缺點，提供一種晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，易于工業(yè)實現(xiàn)，免去現(xiàn)有常規(guī)液態(tài)磷源、硼源熱擴散步驟和刻蝕步驟，提高生產(chǎn)效率，降低成本，降低對環(huán)境的污染，且該工藝的實現(xiàn)與工業(yè)化常規(guī)太陽電池生產(chǎn)線兼容。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，其特征在于包括如下步驟第一步、對N型或P型硅基體制絨，使硅基體的向光面和背光面得到具有陷光作用的絨面陷光結(jié)構(gòu)；第二步、對制絨后的硅基體進行清洗，去除金屬離子及雜質(zhì)；第三步、對硅基體背光面分別進行硼源、磷源離子注入或噴涂或者分別進行硼源漿料、磷源漿料絲網(wǎng)印刷，并分別得到與正電極圖案相符的P型窗口、與負電極圖案相符的N型窗口 ；或者，對N型硅基體背光面進行硼源離子注入或噴涂或者進行硼源漿料絲網(wǎng)印刷，并得到與正電極圖案相符的P型窗口；或者，對P型硅基體背光面進行磷源離子注入或噴涂或者進行磷源漿料絲網(wǎng)印刷，并得到與負電極圖案相符的N型窗口 ；其中，在絲網(wǎng)印刷后供干娃基體；第四步、對硅基體進行熱處理，使硅基體背光面P型或N型窗口內(nèi)的硅被硼源或磷源擴散形成P-N結(jié)；第五步、對熱處理后的硅基體進行清洗，除去雜質(zhì)；第六步、在硅基體的向光面鍍上至少兩層減反射膜；第七步、在硅基體的背光面鍍上減反射膜；第八步、在硅基體的背光面進行金屬正負電極的漿料絲網(wǎng)印刷，使正電極圖案與P型窗口疊合、負電極圖案與N型窗口疊合；第九步、燒結(jié)漿料，在硅基體的背光面得到金屬電極，完成電池片的制作。本發(fā)明對硅基體進行了摻雜劑(即硼源、磷源)離子注入或噴涂或者進行摻雜劑漿料(即硼源漿料、磷源漿料)絲網(wǎng)印刷形成P型和/或N型窗口，經(jīng)過熱處理后實現(xiàn)了窗口選擇性的硼源和/或磷源熱擴散；再通過清洗去除殘留的摻雜劑漿料及其它雜質(zhì)，從而省去傳統(tǒng)液態(tài)或氣體摻雜劑的熱擴散步驟和邊緣及背部的刻蝕步驟，簡化了生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)成本，同時降低了對環(huán)境的污染；并且覆蓋(向光面和背光面)的減反射膜層對電池片起到良好的鈍化作用，有利于提高太陽電池的量子效率。常規(guī)的太陽電池(向光面和背面都有電極柵線的)，對裸露的硅片進行擴散后會使得硅片的表面生成PN結(jié)，后續(xù)需要將背面和側(cè)面的PN結(jié)用濕法或干法刻蝕掉，從而避免電池本身的短路和漏電。由于本發(fā)明采用摻雜劑選擇性離子注入或噴涂或者摻雜劑漿料選擇性絲網(wǎng)印刷得到與正負電極圖案相符的窗口，然后熱處理，防止了窗口以外區(qū)域被硼或磷摻雜，即實現(xiàn)了選擇性擴散，因此就避免了側(cè)面有PN結(jié)，所以不需要刻蝕步驟了，更不需要常規(guī)的液態(tài)或氣態(tài)摻雜熱擴散。同時，由于雙面太陽電池的正面沒有柵線電極遮擋，背面擁有陷光結(jié)構(gòu)和覆蓋了減反射膜層，這樣可以對背面的太陽光進行吸收利用，因此可以最大程度增加雙面電池的受光面積，提高電池效率。本發(fā)明第九步燒結(jié)漿料的過程中，金屬電極會滲透背面減反射膜層，使金屬電極與硅基體的PN結(jié)相接觸。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用進一步的技術(shù)方案如下I、第二步中，采用鹽酸溶液、去離子水清洗除去硅基體表面的金屬離子及雜質(zhì)，然后干燥娃基體。2、第三步中，硼源漿料為摻雜有第III主族元素的硅墨漿料，磷源漿料為摻雜有第V主族元素的硅墨漿料。3、第四步中，采用熱處理設(shè)備對摻雜劑印刷烘干后的硅基體進行熱處理；熱處理設(shè)備為熱擴散爐。4、第五步中，采用鹽酸溶液、氫氟酸溶液、去離子水清洗除去硅基體表面殘留的漿料及雜質(zhì)，然后干燥硅基體。5、第六步和第七步中，采用PECVD或PVD方法對硅基體向光面、背光面分別鍍減反
射膜層。6、第六步中，各層減反射膜的折射率不同。7、第八步中，正負電極的絲網(wǎng)印刷為一次印刷完成。正負電極絲網(wǎng)印刷由常規(guī)的三步印刷減少至一次印刷，簡化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率。8、第一步中，制絨時，使硅基體的側(cè)面也得到具有陷光作用的絨面陷光結(jié)構(gòu)。本發(fā)明與目前普遍工業(yè)化的常規(guī)電池生產(chǎn)線可以良好兼容，可以直接利用現(xiàn)有常、規(guī)設(shè)備，避免了設(shè)備方面的高投資，有利于雙面太陽電池的工業(yè)化普及應(yīng)用，加快光伏行業(yè)的進程。通過摻雜源離子注入或噴涂或者摻雜劑漿料絲網(wǎng)印刷，得到后續(xù)電極所需的圖案；對印刷摻雜劑漿料后的硅片，進行熱處理使摻雜劑擴散；相對常規(guī)電池工藝，省去了液態(tài)或氣態(tài)摻雜源的熱擴散的復(fù)雜步驟，同時也省去了刻蝕設(shè)備的投資，降低了制造成本，避免了刻蝕設(shè)備帶來的環(huán)境問題和人員操作風(fēng)險；硅片向光面鍍至少兩層不同折射率的減反射膜有利于減少光線的反射損失，并鈍化硅片向光面、消除硅片向光面缺陷；對硅片背光面進行鍍膜，以減少太陽電池背面入射光線的反射損失，增加太陽電池背光面對太陽光的利用，并鈍化硅片背光面和消除硅片晶格損傷等缺陷；金屬正負電極只需一次絲網(wǎng)印刷?？梢?，本發(fā)明構(gòu)思奇巧，與常規(guī)工業(yè)化電池生產(chǎn)線兼容，易于工業(yè)化制作；同時相對常規(guī)太陽電池，本發(fā)明省去了費用較高的刻蝕步驟和復(fù)雜的液態(tài)或氣態(tài)摻雜源的熱擴散步驟，而且金屬電極絲網(wǎng)印刷由常規(guī)太陽電池的三步金屬電極絲網(wǎng)印刷變成一步絲網(wǎng)印刷。本發(fā)明將在光伏領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，具有良好的市場前景。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。圖I為晶體硅雙面太陽電池剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為晶體硅雙面太陽電池背光面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本實施例的晶體硅雙面太陽電池(如圖I、圖2所示)的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟第一步、對硅基體4制絨，使硅基體4的向光面、側(cè)面、背光面得到具有陷光作用的續(xù)面陷光結(jié)構(gòu)3 ;若娃基體為單晶娃片和類單晶娃片，則進行喊制續(xù)；若娃基體為多晶娃片，則進行酸制絨；第二步、采用鹽酸溶液、去離子水清洗除去硅基體4表面的金屬離子及其他雜質(zhì)，然后干燥硅基體。第三步、制作與電極圖案相符的窗口，有如下三種方法I、對硅基體4的背光面進行硼源漿料(優(yōu)選摻雜有第III主族元素的硅墨漿料)、磷源漿料(優(yōu)選摻雜有第V主族元素的硅墨漿料)絲網(wǎng)印刷，并烘干硅基體，得到與正負電極6、7圖案相符的P型和N型窗口 ；2、對硅基體4背光面進行硼源(優(yōu)選第III主族元素的液態(tài)摻雜源)、磷源(優(yōu)選第V主族元素的液態(tài))噴涂，得到與正負電極6、7圖案相符的P型和N型窗口 ；3、對硅基體4背光面進行硼源(優(yōu)選第III主族元素的氣態(tài)摻雜源)、磷源(優(yōu)選第V主族元素的氣態(tài)摻雜源)離子注入，得到與正負電極6、7圖案相符的P型和N型窗Π ；此外，對N型硅基體，可僅制得P型窗口 ；對P型硅基體，可僅制得N型窗口。第四步、采用熱處理設(shè)備(優(yōu)選擴散爐)對硅基體4進行熱處理，使窗口處的硅形成PN結(jié)。第五步、采用氫氟酸溶液、鹽酸溶液、去離子水對硅基體4進行清洗，去除殘留漿料及雜質(zhì)，并干燥硅基體4;
第六步、采用PECVD或PVD方法在硅基體4的向光面鍍上兩層不同折射率的氮化硅減反射膜I和2 ;第七步、采用PECVD或PVD方法在硅基體4的背光面鍍上氮化硅減反射膜5 ；第八步、在硅基體4的背光面進行金屬正負電極的漿料絲網(wǎng)印刷使正電極圖案與P型窗口疊合、負電極圖案與N型窗口疊合；正負電極的絲網(wǎng)印刷為一次印刷；第九步、燒結(jié)漿料，在硅基體的背光面得到金屬電極，完成電池片的制作。圖2中，6為金屬正極,7為金屬負極。本發(fā)明中的基本步驟方法，比如硅基體制絨使向光面、側(cè)面和背光面具有絨面、摻雜源離子注入或噴涂或者摻雜劑漿料絲網(wǎng)印刷、摻雜劑熱處理制作PN結(jié)、硅體向光面和背 光面鍍減反射膜、電極漿料絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)漿料，屬于現(xiàn)有成熟的技術(shù)手段，因此在本實施例中，未對這些步驟的方法進行詳細闡述。本發(fā)明的創(chuàng)新點在于步驟之間的組合，簡化了生產(chǎn)工藝，且降低對環(huán)境的污染，制得的太陽電池可以最大程度增加受光面積，提高電池效率，具有突出的特點和顯著的進步。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，其特征在于包括如下步驟 第一步、對N型或P型硅基體制絨，使硅基體的向光面和背光面得到具有陷光作用的絨面陷光結(jié)構(gòu)； 第二步、對制絨后的硅基體進行清洗，去除金屬離子及雜質(zhì)； 第三步、對硅基體背光面分別進行硼源、磷源離子注入或噴涂或者分別進行硼源漿料、磷源漿料絲網(wǎng)印刷，并分別得到與正電極圖案相符的P型窗口、與負電極圖案相符的N型窗口 ；或者，對N型硅基體背光面進行硼源離子注入或噴涂或者進行硼源漿料絲網(wǎng)印刷，并得到與正電極圖案相符的P型窗口 ；或者，對P型硅基體背光面進行磷源離子注入或噴涂或者進行磷源漿料絲網(wǎng)印刷，并得到與負電極圖案相符的N型窗口 ；其中，在絲網(wǎng)印刷后烘干硅基體； 第四步、對硅基體進行熱處理，使硅基體背光面P型或N型窗口內(nèi)的硅被硼源或磷源擴散形成P-N結(jié)； 第五步、對熱處理后的硅基體進行清洗，除去雜質(zhì)； 第六步、在硅基體的向光面鍍上至少兩層減反射膜； 第七步、在硅基體的背光面鍍上減反射膜； 第八步、在硅基體的背光面進行金屬正負電極的漿料絲網(wǎng)印刷，使正電極圖案與P型窗口疊合、負電極圖案與N型窗口疊合； 第九步、燒結(jié)漿料，在硅基體的背光面得到金屬電極，完成電池片的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，其特征在于所述第一步中，若所述硅基體為單晶硅片和類單晶硅片，則進行堿制絨；若所述硅基體為多晶硅片，則進行酸制絨。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，其特征在于所述第二步中，采用鹽酸溶液、去離子水清洗除去硅基體表面的金屬離子及雜質(zhì)，然后干燥硅基體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，其特征在于所述第三步中，硼源漿料為摻雜有第III主族元素的硅墨漿料，磷源漿料為摻雜有第V主族元素的硅墨漿料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，其特征在于所述第四步中，采用熱處理設(shè)備對摻雜劑印刷烘干后的硅基體進行熱處理；所述熱處理設(shè)備為熱擴散爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，其特征在于所述第五步中，采用鹽酸溶液、氫氟酸溶液、去離子水清洗除去硅基體表面殘留的漿料及雜質(zhì)，然后干燥硅基體。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，其特征在于所述第六步和第七步中，采用PECVD或PVD方法對硅基體向光面、背光面分別鍍減反射膜層。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，其特征在于所述第六步中，各層減反射膜的折射率不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，其特征在于所述第八步中，正負電極的絲網(wǎng)印刷為一次印刷完成。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體硅雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，其特征在于所述第一步中，制絨時，使硅基體的側(cè)面也得到具有陷光作用的絨面陷光結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙面太陽電池生產(chǎn)工藝，步驟如下制絨使硅基體具有絨面；在硅基體背光面制作與電極圖案相符的窗口；對硅基體進行熱處理使窗口內(nèi)形成PN結(jié)；清洗硅基體；對硅基體向光面鍍至少兩層減反射膜；對基體硅背光面鍍減反射膜；絲網(wǎng)印刷電極漿料；燒結(jié)得到金屬電極，完成電池片的制作。本發(fā)明構(gòu)思奇巧，與常規(guī)工業(yè)化電池生產(chǎn)線兼容，易于工業(yè)化制作；相對常規(guī)太陽電池，本發(fā)明雙面太陽電池向光面無電極柵線，避免了向光面電極柵線對太陽光的遮擋，背光面擁有陷光結(jié)構(gòu)和減反射膜層，因此電池的背光面也能吸收利用太陽光，向光面和背光面的減反射膜能對太陽電池進行鈍化，有利于提高電池的效率。
文檔編號H01L31/18GK102664217SQ201210149129
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者楊正剛 申請人:楊正剛