專利名稱：晶體硅太陽電池背點接觸結構的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及晶體硅太陽能光伏電池，具體是指晶體硅太陽能電池背點接觸結構的 制備方法。
背景技術：
太陽能發(fā)電是近年來發(fā)展非常迅速的清潔能源技術之一。據統計，2008年全球太 陽能電池產量7. 9GW，與2007年相比增幅達85%。盡管如此，與傳統火電相比，由于各類太 陽電池成本昂貴，導致上網電價居高不下，太陽能發(fā)電仍然不具備明顯價格競爭力，這是阻 礙太陽能發(fā)電代替?zhèn)鹘y能源，大面積普及使用的一個主要瓶頸。如何降低太陽能發(fā)電的成 本，是目前業(yè)界最關心的話題之一。在目前所有太陽電池產品中，晶體硅(包括單晶硅和多晶硅)電池占據了 90%左 右的市場份額。盡管包括非晶硅電池在內的薄膜電池提供了一種低成本產品的前景，但由 于轉換效率不高等原因，目前還不能完全取代晶體硅電池。因此，可以說，在可以預見的將 來，降低太陽電池成本，主要還是降低晶體硅電池的成本。為此，科學家們發(fā)展了各種新的 電池技術。包括研究新型結構的電池，提高其轉換效率，用材料工藝更簡單、成本更低的多 晶硅代替單晶硅，等等。影響晶體硅太陽電池轉換效率的關鍵因素之一是降低表面的少子復合速率，為此 需要在硅片表面制備氧化物或氮化物作為鈍化膜，消除表面的懸掛鍵。對于制備在硅太陽 能電池背面的鈍化膜，實際上要考慮兩個方面的問題一是鈍化膜與背電極的鋁膜形成高 反射結構，將太陽光譜中尚未被硅片吸收的近紅外區(qū)域的輻射反射回硅片內部，提高入射 光譜的利用率；二是鈍化膜不能完全覆蓋背表面，需要預留收集載流子的金屬電極與襯底 硅片接觸的點接觸結構。為解決上述問題，一般采用的方法是在電池片背面用等離子體增 強型化學氣相沉積(PECVD)方法制備Si02膜，之后通過激光燒蝕在Si02膜上制作所需要大 小和密度的孔列陣，背電極的金屬鋁通過這些孔與襯底硅片接觸，燒結后形成局部背場收 集載流子。這種制備點接觸結構的方法的不足之處在于使用到的激光器比較昂貴，生產效 率不高，同時激光燒蝕過程中對功率要求比較苛刻，功率過大會嚴重扭曲襯底硅片晶格結 構，引起附加的復合中心。趙雷等提出了 “一種制備晶硅電池局域背接觸的方法”(中國專利公開號 CN101359702A)，實現了不使用激光器的工藝，但所用到氧化鋁只能實現部分鈍化，同時氧 化鋁不易實現背反射結構。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種簡單的晶體硅太陽能電池背點接觸結構的制備方法，該 工藝過程中不使用激光器，而是在晶體硅太陽能電池背面用絲網印刷的方法制作光刻膠點 接觸結構的圖形，之后制備所需要的鈍化膜，最后用去膠液洗去光刻膠，從而形成點列陣接 觸結構。
本發(fā)明的晶體硅太陽能電池背點接觸結構的制備方法，其具體制備步驟如下A.根據所設計的晶體硅太陽能電池結構，確定電池背點接觸結構的樣式，即點列 陣的密度和載流子引出的電極接觸點的大小。B.根據該樣式制作絲網印刷用的網板。C.對用常規(guī)方法已制備好絨面結構和P-N結的清洗后的樣品背表面印刷光刻膠 點列陣圖形，接著對光刻膠點列陣圖形進行加熱固化，固化溫度在100-200°C之間。D.將步驟C所得到的有光刻膠點列陣的樣品表面，用真空熱蒸發(fā)或等離子體氣相 化學沉積的方法制備特定厚度的鈍化、增反射膜，具體為155nm厚度的Si02膜。E.將步驟D所得到的有光刻膠點列陣和鈍化膜的樣品表面用去膠液洗去光刻膠 點列陣，使在點列陣處暴露晶體硅襯底，形成點孔列陣。F.將步驟E所得到的樣品經漂洗、甩干后，用常規(guī)工藝方法完成后續(xù)上表面減反 射膜及上、背表面的電極絲網印刷及燒結工藝，最終得到完整的電池結構。本發(fā)明所指的晶體硅太陽能電池，既包括單晶硅太陽電池，又包括多晶硅太陽電 池，以及其他在晶體硅襯底上制作的以P-N結為基礎的太陽電池。本發(fā)明所指的鈍化膜為Si02鈍化膜，該鈍化膜能與其上覆蓋的鋁背電極形成高反 射結構，能夠將透射至背部的近紅外輻射反射回硅片內部。本發(fā)明的制備方法的優(yōu)點是成本低廉、適合于批量生產、同時對硅襯底無明顯損 傷。


圖1為晶體硅太陽能電池背點接觸結構示意圖；圖2為背表面絲網印刷光刻膠后的結構示意圖；圖3為背表面制備鈍化膜后的結構示意圖；圖4為背表面用去膠液洗去光刻膠后得到的點接觸結構示意圖；圖5為從外部入射的平行光束經過晶體硅太陽能電池上表面絨面并到達背表面 處的漫射狀態(tài)；圖6為本發(fā)明計算得到的高反射結構與一般電池對紅外區(qū)光譜的反射率比較。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方法作進一步的詳細說明如圖1所示，晶體硅太陽能電池上表面為具有絨面結構的電池基體1和上表面金 屬柵線2，背表面沉積有鈍化膜3和鋁背電極4。本發(fā)明所涉及的晶體硅太陽能電池背點接觸結構制備工藝如下1.根據所需的晶體硅太陽能電池結構，確定電池背點接觸結構的樣式，即點列陣 的密度和導電的接觸點的大小。接觸點的大小通常為o. l-o. 2mm，點間距為2mm左右，根據 該樣式制作絲網印刷用網板。2.在清洗后的已制備好絨面結構和P-N結的樣品背表面印刷點列陣圖形，所用 的光刻膠既可以為正膠，也可以為反膠，對光刻膠的點列陣圖形進行加熱固化，固化溫度在 100-200°C之間，見圖2。圖中5為點陣處的光刻膠柱體。
3.將步驟2所得到的有光刻膠點列陣的樣品放入真空室，用真空熱蒸發(fā)或PECVD 的方法，在有光刻膠點列陣的表面制備Si02_化膜。所制備的3102膜厚度為155nm，見圖 3。本發(fā)明在晶體硅背表面采用Si02鈍化膜，是考慮了 Si02鈍化膜與鋁背電極可形成 高反射結構，Si02_化膜的厚度是考慮了入射光線從上表面入射后，由于上表面存在的絨 面結構，使得入射到背表面處的光線入射角為0-90°的漫射狀態(tài)，根據此入射狀態(tài)，通過數 學模型計算得到的Si02鈍化膜最佳厚度為155nm。4.將步驟3所得到的樣品置于堿性溶液中，溶去點列陣處的光刻膠，暴露出原來 的硅襯底。該溶液可為NaOH、KOH、AMTH等堿性溶液，溶液的質量比濃度在5-50%之間，溶 液的堿性越強，去膠時間越短。所得到圖形如圖4所示。5.將步驟4所得到的樣品經漂洗、甩干后，用常規(guī)工藝方法完成后續(xù)成上表面減 反射膜和上、背表面電極絲網印刷及燒結工藝，最終得到完整的電池結構。
權利要求
一種晶體硅太陽能電池背點接觸結構的制備方法，其特征在于具體制備步驟如下A.根據所設計的晶體硅太陽能電池結構，確定電池背點接觸結構的樣式，即點列陣的密度和導電的接觸點的大??；B.根據該樣式制作絲網印刷用的網板；C.對已制備好絨面結構和P-N結的清洗后的樣品背表面印刷光刻膠點列陣圖形，接著對光刻膠點列陣圖形進行加熱固化，固化溫度在100-200℃之間；D.將步驟C所得到的有光刻膠點列陣的樣品表面，用真空熱蒸發(fā)或等離子體氣相化學沉積的方法制備SiO2鈍化膜，其厚度為155nm；E.將步驟D所得到的有光刻膠點列陣和鈍化膜的樣品表面用去膠液洗去光刻膠點列陣，使在點列陣處暴露晶體硅襯底；F.將步驟E所得到的樣品經漂洗、甩干后，用常規(guī)工藝方法完成后續(xù)上表面減反射膜和上、背表面鋁電極絲網印刷及燒結工藝，最終得到完整的電池結構。
2.根據權利要求1的一種晶體硅太陽能電池背點接觸結構的制備方法，其特征在于 所說的鈍化膜為與其上覆蓋的鋁背電極形成高反射結構的Si02鈍化膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽能電池背點接觸結構的制備方法，具體是指對已制備好絨面結構和P-N結的清洗后的樣品背表面用絲網印刷制備光刻膠點列陣，而后用真空鍍膜或PECVD的方法制備SiO2鈍化膜，并用堿溶液去除光刻膠點列陣，從而形成背點接觸結構。在具有該結構的襯底上制備鋁電極后，在該點列陣處實現載流子收集和導出。本發(fā)明的制備方法的優(yōu)點是將激光燒蝕形成的背點接觸結構列陣圖形改為用絲網印刷的方法，具有成本低廉、適合于批量生產、同時對硅襯底無明顯損傷。同時，背表面處155nm厚的SiO2膜能夠與鋁背電極界面處形成在近紅外光線漫射狀態(tài)下的最高反射，從而提高了晶體硅電池的轉換效率。
文檔編號H01L31/18GK101800267SQ20101012364
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權日2010年3月12日
發(fā)明者周呈悅, 梅偉芳, 王懿喆, 馬小鳳 申請人:上海太陽能電池研究與發(fā)展中心