專利名稱：一種半導(dǎo)體副柵極一金屬主柵極晶體硅太陽電池制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是晶體硅太陽電池金屬電極的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種半導(dǎo)體 副柵極一金屬主柵極晶體硅太陽電池制備方法。
背景技術(shù)：
由于金屬具有較好的導(dǎo)電特性，目前晶體硅太陽電池的正面電極全部是采用金屬 來制備的，尤其是金屬銀。具體是利用絲網(wǎng)版將金屬電極漿料印刷到硅片上形成一定的電 極圖案，然后再進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，使金屬固化并在連接處與硅片形成合金和歐姆接觸。采用金 屬來制備太陽電池的正面電極時(shí)，由于金屬電極漿料和絲網(wǎng)印刷工藝自身的限制，難以將 金屬柵線的寬度做得很精細(xì)，這將導(dǎo)致較大的電極在遮光面積，從而導(dǎo)致降低的太陽電池 光電轉(zhuǎn)換效率。目前，絲網(wǎng)印刷的晶體硅太陽電池的金屬電極的最小尺寸在ΙΟΟ-ΙΙΟμπι左 右。當(dāng)要求金屬電極的寬度進(jìn)一步降低時(shí)(例如降低至100 μ m以下)，將會(huì)不可避免地出 現(xiàn)由于絲網(wǎng)版堵塞而引起的電極柵線斷裂的現(xiàn)象。為了制備出更為精細(xì)的太陽電池金屬電極，以降低金屬電極的遮光面積，提高光 電轉(zhuǎn)換效率，人們試圖采用其它的方法來制備太陽電池的金屬電極，例如采用光刻、電鍍、 激光等方法進(jìn)行加工，甚至將金屬電極制作在太陽電池的背面。盡管這些方法都具備更精 細(xì)的太陽電池金屬電極，降低了金屬電極的遮光面積，但其制作工藝都較為復(fù)雜，成本較 高，難以與絲網(wǎng)印刷工藝的簡單、低成本、高產(chǎn)量和高度自動(dòng)化等特性相比擬。正因?yàn)槿绱耍?這也使得采用這些方法來制備電極的太陽電池在市場的占有率上大大小于絲網(wǎng)印刷工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體副柵極一金屬主柵極晶體硅太陽電池制備方法， 它既能充分利用絲網(wǎng)印刷工藝的簡單、低成本、高產(chǎn)量和高度自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，又能有效地降 低太陽電池金屬電極的遮光面積，提高其光電轉(zhuǎn)換效率。為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案它由多條半導(dǎo)體 副柵極1和幾條金屬電極主柵線2組成，幾條金屬電極主柵線將多條半導(dǎo)體副柵極1相互 連接在一起；它的制備方法包括以下步驟一、硅片表面織構(gòu)化，二、絲網(wǎng)印刷磷漿料細(xì)線， 三、高溫?cái)U(kuò)散獲得低方塊電阻的細(xì)柵線和方塊電阻合適的其它發(fā)射區(qū)，四、去除周邊或背面 PN結(jié)，五、去除磷硅玻璃，六、鍍減反射膜，七、絲網(wǎng)印刷背面電極及背面鋁漿料并烘干，八、 絲網(wǎng)印刷正面銀漿料主柵線，九、電極共燒結(jié)。所述的多條半導(dǎo)體副柵極1的方塊電阻小于10歐姆，線條寬度在10_150μπι之間，條數(shù)可以根據(jù)需要調(diào)整，每厘米長度內(nèi)的條數(shù)一般在2-50條之間。它優(yōu)先地采用在P 型硅片表面上絲網(wǎng)印刷出高濃度磷漿料柵線圖案，然后進(jìn)行高溫?zé)釘U(kuò)散而獲得，但并不局 限于此方法，還可以采用先在整個(gè)P型硅片正表面上絲網(wǎng)印刷高濃度磷漿料，然后采用激 光選擇性加熱硅片表面而獲得，或者采用掩膜熱光源選擇性加熱而獲得。它是硅片表面因 重?fù)诫s而形成的細(xì)線條區(qū)域，這些細(xì)線條區(qū)域具有相比硅片表面其它區(qū)域低很多的方塊電阻，可以用于收集和傳導(dǎo)光生電流，金屬電極主柵線則將這些半導(dǎo)體副柵極相互連接在一起。所述的硅片表面織構(gòu)化是指采用酸、堿等濕法腐蝕或者等離子體刻蝕、反應(yīng)離子 刻蝕等干法刻蝕的方法在硅片表面腐蝕出微小的金字塔或凹坑結(jié)構(gòu)，以增加硅片表面的粗 糙度，降低硅片表面的光發(fā)射。所述的去除周邊或背面PN結(jié)是指采用酸、堿等濕法腐蝕或者等離子體刻蝕、反應(yīng) 離子刻蝕等干法刻蝕的方法將擴(kuò)散中在硅片周邊或背面的PN結(jié)去除掉。所述的鍍減反射膜是指采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法在硅片 表面沉積氮化硅減反射膜，或者先采用高溫?zé)嵫趸姆椒ㄔ诠杵砻嫔L一層二氧化硅 薄膜，然后再采用常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)的方法再在二氧化硅層上沉積二氧化鈦薄膜 層，或者是一層二氧化硅薄膜層加上一層氮化硅薄膜層，還可以再生長第三層其它材料的 薄膜層(如氟化鎂等)。本發(fā)明相比常規(guī)的絲網(wǎng)印刷全金屬柵極晶體硅太陽電池，由于大部分的金屬電極 被半導(dǎo)體柵極所代替，又因?yàn)楦邼舛攘诐{料比現(xiàn)有的金屬銀電極漿料具有更好的透過性， 可以在硅片表面上印刷出更為精細(xì)的磷漿料柵線，所以有效地降低了金屬電極的遮光面 積，提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，并能降低金屬銀電極漿料的使用量，降低金屬電極的原 料成本。此外，這種太陽電池采用絲網(wǎng)印刷的方法來制備，具有絲網(wǎng)印刷的工藝簡單、低成 本、高產(chǎn)量和高度自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1，本具體實(shí)施方式
是采用以下技術(shù)方案它由多條半導(dǎo)體副柵極1和幾條 金屬電極主柵線2組成，幾條金屬電極主柵線將多條半導(dǎo)體副柵極1相互連接在一起；它的 制備方法包括以下步驟一、硅片表面織構(gòu)化，二、絲網(wǎng)印刷磷漿料細(xì)線，三、高溫?cái)U(kuò)散獲得 低方塊電阻的細(xì)柵線和方塊電阻合適的其它發(fā)射區(qū)，四、去除周邊或背面PN結(jié)，五、去除磷 硅玻璃，六、鍍減反射膜，七、絲網(wǎng)印刷背面電極及背面鋁漿料并烘干，八、絲網(wǎng)印刷正面銀 漿料主柵線，九、電極共燒結(jié)。所述的多條半導(dǎo)體副柵極1的方塊電阻小于10歐姆，線條寬度在10_150μπι之 間，條數(shù)可以根據(jù)需要調(diào)整，每厘米長度內(nèi)的條數(shù)一般在2-50條之間。它優(yōu)先地采用在P 型硅片表面上絲網(wǎng)印刷出高濃度磷漿料柵線圖案，然后進(jìn)行高溫?zé)釘U(kuò)散而獲得，但并不局 限于此方法，還可以采用先在整個(gè)P型硅片正表面上絲網(wǎng)印刷高濃度磷漿料，然后采用激 光選擇性加熱硅片表面而獲得，或者采用掩膜熱光源選擇性加熱而獲得。它是硅片表面因 重?fù)诫s而形成的細(xì)線條區(qū)域，這些細(xì)線條區(qū)域具有相比硅片表面其它區(qū)域低很多的方塊電 阻，可以用于收集和傳導(dǎo)光生電流，金屬電極主柵線則將這些半導(dǎo)體副柵極相互連接在一 起。本具體實(shí)施方式
采用的詳細(xì)步驟如下一、將面積為125mmX 125mm、厚度約為200微米的P型單晶硅片放入氫氧化鈉、硅酸鈉、異丙醇和去離子水組成的溶液中進(jìn)行腐蝕，獲得表面一致、金字塔大小均勻的絨面硅片，實(shí)現(xiàn)硅片表面織構(gòu)化，以獲得降低的光反射率，然后將硅片清洗干凈。二、利用絲網(wǎng)印刷的方法在清洗好的硅片表面上印刷上高濃度磷漿料細(xì)線圖案， 磷漿料細(xì)線的寬度大約為30微米，長度約為124毫米左右，條數(shù)為124條，細(xì)線間距為1. 0 毫米，然后烘干。這些磷漿料柵線經(jīng)過高溫?cái)U(kuò)散后可以在硅片表面形成重?fù)诫s的半導(dǎo)體柵 極。三、將印刷有高濃度磷漿料柵線的硅片放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散，擴(kuò)散溫度為 950°C，時(shí)間為2小時(shí)，擴(kuò)散中通入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)。擴(kuò)散后獲得的重?fù)诫s細(xì)柵線的方塊電阻 約為5歐姆，硅片表面的其它區(qū)域的方塊電阻約為80歐姆左右，這些重?fù)诫s的細(xì)柵線即是 所需的半導(dǎo)體柵極1，而在其它區(qū)域則形成所需的活性PN結(jié)區(qū)。四、將擴(kuò)散后的硅片放入刻蝕機(jī)中，利用四氟化碳和氧氣混合氣體的等離子體刻 蝕的方法去除掉硅片周邊的PN結(jié)。五、利用氫氟酸溶液將硅片表面形成的磷硅玻璃去除掉。六、利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法在硅片表面沉積上一層氮化 硅減反射及鈍化膜。七、利用絲網(wǎng)印刷的方法在硅片背表面印刷上兩條銀鋁漿料并烘干，以作為背電 極使用。然后在硅片背面其它區(qū)域絲網(wǎng)印刷上鋁漿料并烘干，以便形成背面鋁背場。八、利用絲網(wǎng)印刷的方法在硅片正表面印刷上兩條銀漿料并烘干，以作為正面銀 電極主柵極2使用。銀電極主柵極線的線條寬度為1. 5毫米左右，間距為62. 5毫米左右， 銀電極主柵線和半導(dǎo)體副柵線相互垂直相交，如附圖所示。九、將印刷好正面銀電極主柵線的硅片放入高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，使得金 屬電極漿料固化，并與硅片形成合金和歐姆接觸，最終獲得半導(dǎo)體副柵線_金屬主柵線單 晶硅太陽電池。本具體實(shí)施方式
具有以下有益效果一、它相比常規(guī)的絲網(wǎng)印刷全金屬柵極晶體硅太陽電池，由于大部分的金屬電極 被半導(dǎo)體柵極所代替，所以有效地降低了金屬電極的遮光面積，提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換 效率。由于高濃度磷漿料比現(xiàn)有的金屬銀電極漿料具有更好的透過性，因此，可以在硅片表 面上印刷出更為精細(xì)的磷漿料柵線，可以采用密柵設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步降低太陽電池電極的 遮光面積，提高其光電轉(zhuǎn)換效率。而且還可以降低金屬銀電極漿料的使用量，降低金屬電極 的原料成本。二、它采用絲網(wǎng)印刷的方法來制備，相比光刻、電鍍、激光加工等其它制備方法，具 有工藝簡單、低成本、高產(chǎn)量和高度自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體副棚極一金屬主棚極晶體硅太陽電池制備方法，其特征在于它由多條半導(dǎo)體副柵極(1)和幾條金屬電極主柵線(2)組成，其中這些半導(dǎo)體副柵極(1)是硅片表面因重?fù)诫s而形成的細(xì)線條區(qū)域，幾條金屬電極主柵線(2)將多條半導(dǎo)體副柵極1相互連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體副棚極一金屬主棚極晶體硅太陽電池制備方法， 其特征在于它的制備步驟一、硅片表面織構(gòu)化，二、絲網(wǎng)印刷磷漿料細(xì)線，三、高溫?cái)U(kuò)散獲 得低方塊電阻的細(xì)柵線和方塊電阻合適的其它發(fā)射區(qū)，四、去除周邊或背面PN結(jié)，五、去除 磷硅玻璃，六、鍍減反射膜，七、絲網(wǎng)印刷背面電極及背面鋁漿料并烘干，八、絲網(wǎng)印刷正面 銀漿料主柵線，九、電極共燒結(jié)。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體副棚極一金屬主棚極晶體硅太陽電池制備方法， 其特征在于所述的多條半導(dǎo)體副柵極(1)優(yōu)先地采用在P型硅片表面上絲網(wǎng)印刷出高濃度 磷漿料柵線圖案，然后進(jìn)行高溫?zé)釘U(kuò)散而獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體副棚極一金屬主棚極晶體硅太陽電池制備方法， 其特征在于所述的多條半導(dǎo)體副柵極(1)還可以采用先在整個(gè)P型硅片正表面上絲網(wǎng)印刷 高濃度磷漿料，然后采用激光選擇性加熱硅片表面而獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體副棚極一金屬主棚極晶體硅太陽電池制備方法， 其特征在于所述的多條半導(dǎo)體副柵極(1)線條寬度在10-150 μ m，條數(shù)可以根據(jù)需要調(diào)整， 每厘米長度內(nèi)的條數(shù)為2-50條。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體副棚極一金屬主棚極晶體硅太陽電池制備方法， 其特征在于所述的硅片表面織構(gòu)化是指采用酸、堿濕法腐蝕的方法在硅片表面腐蝕出微小 的凹坑結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體副棚極一金屬主棚極晶體硅太陽電池制備方法， 其特征在于所述的去除周邊或背面PN結(jié)是指采用酸、堿等濕法腐蝕的方法將擴(kuò)散中在硅 片周邊和背面的PN結(jié)去除掉。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體副棚極一金屬主棚極晶體硅太陽電池制備方法， 其特征在于所述的鍍減反射膜是指采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方法在硅片表面沉 積氮化硅減反射膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體副棚極一金屬主棚極晶體硅太陽電池制備方法， 其特征在于所述的鍍減反射膜還可以先采用高溫?zé)嵫趸姆椒ㄔ诠杵砻嫔L一層二氧 化硅薄膜，然后再采用常壓化學(xué)氣相沉積的方法再在二氧化硅層上沉積二氧化鈦薄膜層。
全文摘要
一種半導(dǎo)體副柵極一金屬主柵極晶體硅太陽電池制備方法，它涉及的是晶體硅太陽電池金屬電極的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種半導(dǎo)體副柵極一金屬主柵極晶體硅太陽電池制備方法。它由多條半導(dǎo)體副柵極(1)和幾條金屬電極主柵線(2)組成。它既能充分利用絲網(wǎng)印刷工藝的簡單、低成本、高產(chǎn)量和高度自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，又能有效地降低太陽電池金屬電極的遮光面積，提高其光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101826573SQ200910264900
公開日2010年9月8日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者屈盛 申請人:歐貝黎新能源科技股份有限公司