正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池及其制造方法，本發(fā)明的晶硅太陽能電池包括依次疊加的鈍化膜、磷擴(kuò)散層、P型硅基體、氧化鋁、保護(hù)膜和背面的鋁層結(jié)構(gòu)，鋁層上具有間隔的凸起，凸起穿氧化鋁薄膜和保護(hù)膜并嵌入P型硅基體內(nèi)，鈍化膜上間隔地穿設(shè)有正面銀電極，正面銀電極與磷擴(kuò)散層之間具有重?fù)诫s層；其制造方法包括制絨、擴(kuò)散、摻雜、拋光、薄膜生長(zhǎng)、開孔、灌孔、印刷、燒結(jié)等步驟。本發(fā)明具有低成本和可量產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電
池及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能電池的結(jié)構(gòu)及制造方法，具體涉及ー種正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代化太陽能電池エ業(yè)化生產(chǎn)朝著高效低成本化方向發(fā)展，正面選擇性發(fā)射結(jié)加疊層膜鈍化技術(shù)與背鈍化(PERC)技術(shù)相結(jié)合作為高效低成本發(fā)展方向的代表，其優(yōu)勢(shì)在于:
(1)優(yōu)異的藍(lán)光響應(yīng):選擇性發(fā)射結(jié)技術(shù)有效地解決了發(fā)射結(jié)淺擴(kuò)散需求與金屬接觸高濃度接觸需求的矛盾，而電池的受光區(qū)域(非金屬化區(qū)域)由于擴(kuò)散層摻雜濃度的降低，對(duì)鈍化的要求越來越高，傳統(tǒng)的PECVD氮化硅已經(jīng)不能滿足其鈍化需求，只有熱生長(zhǎng)的氧化娃能提聞聞質(zhì)量的純化；
(2)優(yōu)異的背反射器:由于電池背面介質(zhì)膜的存在使得內(nèi)背反射從常規(guī)全鋁背場(chǎng)65%增加到92-95%。一方面增加的長(zhǎng)波光的吸收，另一方面尤其對(duì)未來薄片電池的趨勢(shì)提供了技術(shù)上的保證；
(3 )優(yōu)越的背面鈍化技木:由于背面介質(zhì)膜的良好的鈍化作用，可以將背面復(fù)合速率從全鋁背的~1000cm/s降低到100-200cm/s ；
雖然該電池結(jié)構(gòu)，澳大利亞新南威爾士大學(xué)早在上世紀(jì)九十年代就已經(jīng)提出，并且獲得世界紀(jì)錄25%的晶硅太陽電池，但是ー種適合エ業(yè)化生產(chǎn)的エ藝方法并沒有確定。本發(fā)明基于我們前期分別對(duì)背鈍化技木，選擇性發(fā)射結(jié)技木，以及正面高方阻發(fā)射層鈍化技木，提出了結(jié)合三種技術(shù)的高效晶體硅`太陽能電池制作方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供ー種正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池及其制造方法。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池，包括依次疊加的鈍化膜、磷擴(kuò)散層、P型硅基體、氧化鋁、保護(hù)膜和背面的鋁層結(jié)構(gòu)，所述鋁層上具有間隔的凸起，所述凸起穿氧化鋁薄膜和保護(hù)膜并嵌入P型硅基體內(nèi)，所述鈍化膜上間隔地穿設(shè)有正面銀電極，所述正面銀電極與磷擴(kuò)散層之間具有重?fù)诫s層。
[0005]優(yōu)選的，所述P型娃基體的電阻率為0.5-6 ohm ? cm
優(yōu)選的，磷擴(kuò)散層為n型層，其方阻為20-150ohm/Sq，所述重?fù)诫s層的方阻為20-90ohm/sq。
[0006]優(yōu)選的，所述氧化鋁薄膜厚度為l-100nm。
[0007]優(yōu)選的，所述保護(hù)膜為SiNx、SiCx或TiOx。[0008]本發(fā)明同時(shí)提出上述正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池的制造方法，包括以下步驟:
1)娃片去損傷并制絨；
2)擴(kuò)散；
3)激光摻雜實(shí)現(xiàn)選擇性發(fā)射結(jié)；
4)去除背面磷硅玻璃，并實(shí)現(xiàn)背面拋光，清洗；
5)正面熱氧化；)
6)背面氧化鋁和保護(hù)膜生長(zhǎng)；氧化鋁/氮化硅
7)正面減反射薄膜生長(zhǎng)
8)背面薄膜開孔；
9)在背面印刷灌孔漿料；
10)在背面印刷背銀
11)印刷背鋁，正銀，燒結(jié)，測(cè)試。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟4)中采用在線滾輪式設(shè)備單面去除背面磷硅玻璃。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟5)中的熱氧化方法為干氧氧化、濕氧氧化或TCA氧化。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟9)和步驟10)同時(shí)進(jìn)行，采用同種漿料印刷。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟10)中燒結(jié)采用激光燒結(jié)法形成背面點(diǎn)接觸
有益效果:本發(fā)明提供了一種可量產(chǎn)高效晶硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)和制造方法，可充分利用目前企業(yè)生產(chǎn)線已具備的常規(guī)電池生產(chǎn)設(shè)備，充分減少設(shè)備投資，且不増加電池每瓦制造成本。正面采用選擇性發(fā)射結(jié)解決的金屬柵線接觸的問題，使得電池對(duì)高品質(zhì)正面銀漿的依耐性降低，同時(shí)限制了正面金屬區(qū)域的復(fù)合，而熱氧化鈍化技術(shù)極大地降低了正面有效受光面的復(fù)合。背面采用薄膜鈍化技術(shù)取代全鋁背場(chǎng)充分降低了背面的復(fù)合且改進(jìn)了背面發(fā)射，三者結(jié)合有效地降低了兩個(gè)表面的光學(xué)和電學(xué)損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中各標(biāo)號(hào):正面銀電極1、鈍化膜2、磷擴(kuò)散層3、P型硅基體4、氧化鋁薄膜與保護(hù)膜
5、招層6、重慘雜層7。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例:本實(shí)施例的正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括依次疊加的鈍化膜2、磷擴(kuò)散層3、P型硅基體4、氧化鋁和保護(hù)膜5，以及背面的鋁層6結(jié)構(gòu)，鋁層6上具有間隔的凸起，凸起穿氧化鋁薄膜和保護(hù)膜5并嵌入P型硅基體4內(nèi)，鈍化膜2上間隔地穿設(shè)有正面銀電極1，正面銀電極I與磷擴(kuò)散層3之間具有重?fù)诫s層7。
[0015]以156mm P型單晶硅片為基體材料，制造方法的具體步驟如下:
(1)P型硅片去損傷并制絨，清洗；
(2)管式磷擴(kuò)散,擴(kuò)散方阻100ohm/sq；
(3)激光(532nm，綠光)利用PSG作為摻雜源實(shí)現(xiàn)選擇性發(fā)射結(jié)，激光摻雜區(qū)的方阻為55ohm/sq ；
(4)濕法在線設(shè)備背面磷硅玻璃(PSG)去除，背面拋光，去除正面PSG后釆用SCl和SC2清洗；
(5)干氧氧化,溫度820°C,時(shí)間30min,氧氣流量5000sccm；
(6)在硅片的背表面生長(zhǎng)氧化鋁膜，厚度約IOnm；
(7)在硅片的前表面用PECVD的方法生長(zhǎng)氮化硅減反膜80nm；
(8)在硅片的背表面用PECVD的方法生長(zhǎng)氧化硅/氮化硅保護(hù)膜120nm；
(9)激光開孔；
(10)在硅片的背表面印刷背電極及鋁背場(chǎng)，在硅片的前表面印刷柵線；
(11)燒結(jié)，測(cè)試。
[0016]鍍膜及開孔結(jié)束后，電池前表面印刷銀柵線，背表面印刷鋁背場(chǎng)及電極，共燒結(jié)后電池制作完成。燒結(jié)可采用激光燒結(jié)法，在氧化鋁膜與保護(hù)膜的疊層膜生長(zhǎng)結(jié)束后，印刷銀漿并烘干，直接利用LFCエ藝形成背面點(diǎn)接觸。在疊層膜層上開孔可采用腐蝕性漿料開孔或者激光開孔的方法。
[0017]該實(shí)例中，單晶電池轉(zhuǎn)換效率批次平均效率達(dá)到20.5%。且光衰減，正面主柵和鋁背場(chǎng)拉力，以及組件端可靠性測(cè)試均符合TUV標(biāo)準(zhǔn)。
[0018]本發(fā)明為量產(chǎn)高效晶硅太陽能電池提供了一種新的生產(chǎn)模式理念，適用性及可操作性強(qiáng)，隱含著巨大的使用價(jià)值。
[0019]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多祥的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.ー種正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池，其特征在于包括:依次疊加的鈍化膜、磷擴(kuò)散層、P型硅基體、氧化鋁、保護(hù)膜和背面的鋁層結(jié)構(gòu)，所述鋁層上具有間隔的凸起，所述凸起穿氧化鋁薄膜和保護(hù)膜并嵌入P型硅基體內(nèi)，所述鈍化膜上間隔地穿設(shè)有正面銀電極，所述正面銀電極與磷擴(kuò)散層之間具有重?fù)诫s層。
2.如權(quán)利要求1所述的正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池，其特征在于:所述P型硅基體的電阻率為0.5-6 ohm ? cm。
3.如權(quán)利要求1所述的正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池，其特征在干:磷擴(kuò)散層為n型層，其方阻為20-150ohm/Sq，所述重?fù)诫s層的方阻為20-90ohm/sq。
4.如權(quán)利要求1所述的正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池，其特征在于:所述氧化鋁薄膜厚度為l-100nm。
5.如權(quán)利要求1所述的正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池，其特征在于:所述保護(hù)膜為SiNx、SiCx或TiOx。
6.如權(quán)利要求1所述的正面熱氧化、選擇性發(fā)射結(jié)與背鈍化結(jié)合的晶硅太陽能電池的制造方法，其特征在于包括以下步驟: 1)娃片去損傷并制絨； 2)擴(kuò)散； 3)激光摻雜實(shí)現(xiàn)選擇性發(fā)射結(jié)； 4)去除背面磷硅玻璃，并實(shí)現(xiàn)背面拋光，清洗； 5)正面熱氧化；) 6)背面氧化鋁和保護(hù)膜生長(zhǎng)；氧化鋁/氮化硅 7)正面減反射薄膜生長(zhǎng) 8)背面薄膜開孔； 9)在背面印刷灌孔漿料； 10)在背面印刷背銀 11)印刷背鋁，正銀，燒結(jié)，測(cè)試。
7.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于:所述步驟4)中采用在線滾輪式設(shè)備單面去除背面磷硅玻璃。
8.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于:所述步驟5)中的熱氧化方法為干氧氧化、濕氧氧化或TCA氧化。
9.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于:所述步驟9)和步驟10)同時(shí)采用同種漿料印刷。
10.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于:所述步驟10)中燒結(jié)采用激光燒結(jié)法形成背面點(diǎn)接觸。
【文檔編號(hào)】H01L31/0224GK103594530SQ201310612665
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】夏正月, 高艷濤, 陳同銀, 劉仁中, 董經(jīng)兵, 張斌, 邢國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:奧特斯維能源（太倉）有限公司