專利名稱：一種全背電極太陽能電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種太陽能電池的制作方法，尤其是一種全背電極太陽能電池的制作方法，屬于太陽能電池制造領域。
背景技術：
太陽能電池為一半導體組件，它能夠將太陽光轉為電能，因此太陽能電池的效率將與太陽能表面的吸光情形息息相關。在晶體硅太陽能電池的制作工藝中，常規(guī)的制作流程中得到的太陽能電池的受光面往往存在很多金屬柵線，目的是用于收集電流和做組件的焊接點。一方面，金屬柵線的存在阻擋了太陽光的吸收，降低了電池的轉換效率，另一方面在組件生產(chǎn)過程中，因為正負極的焊盤是在電池片的兩邊，擔心焊接過程中電池片的破裂，更大和更薄的電池片的使用受到了限制。US 7820475B2中公開了一種全背電極太陽能電池的制作方法，該專利文獻中所公開的太陽能電池一方面由于所有金屬柵線都在電池片的非受光面，可以充分吸收太陽光， 極大的提高了電池的轉換效率，另一方面，由于正負極的焊接都在同一個平面，使組件的焊接變的更加方便，也利于更大和更薄電池片的使用，可進一步降低原料成本和提高組件輸出功率。上述現(xiàn)有技術中，為了在太陽能電池背面既能形成發(fā)射極又能形成基極，采用了噴墨印刷或絲網(wǎng)印刷的方式形成相鄰的選擇性沉積的摻雜劑源，以制成全背電極的擴散區(qū)。也就是說，對于不同類型的擴散區(qū)，采用不同的印刷頭或相同印刷頭上不同組的噴嘴分別釋放不同的摻雜劑源。然而，在隨后對印刷到太陽能電池背面的摻雜劑源進行高溫擴散的過程中，加熱爐中的富磷氣體不僅會擴散到太陽能電池的正面，也會對印刷在太陽能電池背面的摻雜劑源造成影響，導致背面的摻雜擴散很難精確掌控，從而影響最后制成的太陽能電池的質量參差不齊，對于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)和應用十分不利，這也是現(xiàn)有全背電極太陽能電池制造成本和價格居高不下的原因之一。另外，噴墨印刷或絲網(wǎng)印刷的精度不高，圖形較難對準；而若要形成相鄰的選擇性沉積的摻雜劑源區(qū)域，現(xiàn)有的噴墨印刷或絲網(wǎng)印刷設備均難以勝任，需要重新開發(fā)專有設備，成本和效率不佳。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種全背電極太陽能電池的制作方法，以減少或避免前面所提到的問題。具體來說，本發(fā)明提出了一種全背電極太陽能電池的制作方法，所述太陽能電池包括硅片，所述硅片具有正面和背面，所述正面為所述硅片正常使用時的受光面，所述背面為所述正面相對的一面，所述太陽能電池的全部電極均形成于所述硅片的背面，所述制作方法包括如下步驟
A、對用于制作所述太陽能電池的硅片進行損傷層去除和正面制絨，并制得拋光的硅片背面；B、對所述硅片進行磷擴散，同時在所述硅片的正面形成正面場、在所述硅片的背面形成背面場；然后在所述硅片的正面和背面形成一層氧化膜；C、在所述硅片背面需要形成發(fā)射極電極的地方去除頂部的所述氧化膜和磷擴散后形成的所述背面場，在需要制作基極電極的地方保留所述氧化膜和所述背面場；D、以所述保留的氧化膜為掩膜，對所述硅片背面去除了所述氧化膜和所述背面場的地方進行擴散形成發(fā)射極；E、去除所述硅片背面保留的氧化膜，露出其下的基極；然后分別在所述發(fā)射極和基極位置形成金屬電極。優(yōu)選地，所述步驟B中進一步包括對所述硅片進行磷擴散之后去除形成于所述硅片表面的磷硅玻璃。優(yōu)選地，所述步驟E中進一步包括去除所述硅片背面保留的氧化膜之后，重新在所述硅片背面形成一層氧化膜。優(yōu)選地，所述步驟E中進一步包括形成所述金屬電極之后對所述硅片進行邊緣絕緣刻蝕。優(yōu)選地，所述步驟C中，使用激光刻蝕法一步完成去除所述氧化膜和所述背面場的步驟。優(yōu)選地，所述激光刻蝕法中的開槽寬度為1000-5000微米，深度大于2微米。優(yōu)選地，所述步驟C中，去除所述氧化膜和所述背面場的步驟包括對需要去除所述氧化膜和所述背面場的位置使用噴墨法涂覆光刻膠后，利用等離子刻蝕的方法一步完成。優(yōu)選地，所述步驟B中，所述磷擴散的擴散深度為0. 5-2微米。優(yōu)選地，所述步驟D中，所述擴散形成發(fā)射極的步驟中的擴散深度為0.5-2微米。優(yōu)選地，進一步包括在所述硅片正面形成厚度為500-1500 A的抗反射氮化膜。通過本發(fā)明所提供的方法最后形成的全背電極太陽能電池，其工藝簡單，電池效率高，并可方便的進行組件的焊接。另外，由于所采用的工藝無需專門設計的設備，成本低廉，生產(chǎn)的產(chǎn)品均一化好，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和應用。


以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，圖1顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的太陽能電池硅片單面制絨后的橫截面示意圖；圖2顯示的是在圖1所示硅片上進行磷擴散之后形成氧化膜以及正面形成抗反射氮化膜后的情形；圖3顯示的是在圖2基礎上形成發(fā)射極的情形；圖4顯示的是在圖3基礎上形成氧化膜的情形；圖5顯示的是在圖4基礎上形成金屬電極的情形。
具體實施例方式為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實施方式
。其中，相同的部件采用相同的標號?；诒尘凹夹g中的相關現(xiàn)有技術的描述，在本發(fā)明的下述實施例中，對于全背電極太陽能電池的結構和原理不再詳細說明，以節(jié)約篇幅。根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的一種全背電極太陽能電池的制作方法可以參照圖1-5的流程進行詳細描述，如圖所示，本發(fā)明的全背電極太陽能電池的制作方法中，所述太陽能電池包括硅片1，在本實施例中，所述硅片1為N型硅片，所述硅片具有正面10和背面20，所述正面10為所述硅片1正常使用時的受光面，所述背面20為所述正面10相對的一面，所述太陽能電池的全部電極均形成于所述硅片1的背面20，所述制作方法包括如下步驟A、對用于制作所述太陽能電池的硅片1進行損傷層去除和正面制絨，并制得拋光的硅片背面20，如圖1所示，在硅片的正面10表面形成了一層絨面層11。關于損傷層去除和正面制絨的方法可以但不限于1.在使用氫氧化鉀和異丙醇混合物進行損傷層去除和雙面制絨完成后，再使用等離子法拋光硅片的背面；2.在使用氫氧化鉀和異丙醇混合物進行損傷層去除和雙面制絨完成后，使用硝酸氫氟酸混合物拋光硅片的背面；3.在使用硝酸和氫氟酸混合物進行損傷層去除之后，在硅片背面形成氧化膜保護層，再使用氫氧化鉀和異丙醇混合物進行正面的制絨，隨后去除背面的氧化膜保護層。B、對所述硅片進行磷擴散，同時在所述硅片的正面10形成正面場12、在所述硅片的背面20形成背面場22 ；然后在所述硅片的正面10和背面20形成一層氧化膜30，如圖2 所示。本步驟相對現(xiàn)有技術而言相當關鍵，在本步驟中，通過一次磷擴散就在硅片的正面10 和背面20形成了正面場12和背面場22，這樣就在背面20整個形成了可供后續(xù)選擇使用的基極，也就是后續(xù)步驟中只要剔除掉部分背面場22，剩下的部分就可以直接形成基極，而剔除掉背面場22的地方只要重新進行硼擴散就可以形成發(fā)射極，后面將對此詳細描述。在本步驟中，進行磷擴散后的硅片1的方塊電阻的范圍在30-200Ω/每方塊，擴散深度0. 5-2微米。另外，對所述硅片1進行磷擴散之后還可以進一步包含去除形成于所述硅片1表面的磷硅玻璃的步驟，磷硅玻璃的去除可以使用氫氟酸或者BOE (緩沖氧化膜刻蝕劑)。在本步驟中所形成的氧化膜30，在正面10起鈍化的作用，在背面20起到圖形形成和摻雜時的犧牲氧化層作用(下面將對此詳細描述)，氧化膜30的形成方式是熱擴散方式，所形成的氧化膜30的厚度為200-2000 A。另外，在本步驟中，還可以進一步包括在所述硅片1的正面10形成厚度為 500-1500 A的抗反射氮化膜13，形成方式可以是等離子增強化學氣相沉淀法。當然，本領域技術人員應當理解，由于抗反射氮化膜13形成于硅片1的正面10，并不會對硅片1的背面20造成影響，因此，形成抗反射氮化膜13的步驟也可以安排在后續(xù)的任何步驟之后，或者安排在最后完成。C、在所述硅片背面20需要形成發(fā)射極電極40的地方去除頂部的所述氧化膜30 和磷擴散后形成的所述背面場22，在需要制作基極電極50的地方保留所述氧化膜30和所述背面場22。
D、以所述保留的氧化膜30為掩膜，對所述硅片背面20去除了所述氧化膜30和所述背面場22的地方進行擴散形成發(fā)射極40，如圖3所示。正如前述步驟B中所述，上述步驟C、D中，硅片正面10上形成的氧化膜30—方面保護了正面場，另一方面，硅片背面20上形成的氧化膜30也可以作為掩膜使用，用以擴散形成發(fā)射極40。通過步驟B中的一次磷擴散就在硅片的正面10和背面20形成了正面場12和背面場22，然后通過步驟C、D形成發(fā)射極(基極實際上也已經(jīng)完成)，可以很容易通過單獨的擴散步驟控制發(fā)射極和基極的擴散濃度、時間、深度等等參數(shù)，因為二者的擴散過程是相互沒有干擾的。而現(xiàn)有技術(特別是US7820475B》中后續(xù)的加熱爐中的高溫擴散過程會對已經(jīng)通過計算印刷到硅片背面的摻雜劑源的濃度造成污染或者影響，例如，對于形成基極的摻雜劑源，加熱爐中的富磷氣體會使摻雜劑源的濃度升高，而對于形成發(fā)射極的摻雜劑源， 加熱爐中的富磷氣體會使摻雜劑源受到污染，因而最終擴散形成發(fā)射極和基極所需的摻雜劑源的濃度、擴散時間、擴散深度等很難通過計算獲得，而只能由操作人員憑經(jīng)驗操作；或者即便能夠對所有環(huán)節(jié)進行精密控制，但是卻會對設備的要求非常高，成本上也是難以承受的。另外，在一次磷擴散形成正面場12和背面場22的過程中，還可以控制背面場22 的摻雜濃度高于基極的摻雜濃度，可以起到降低體電阻和金屬電極的接觸電阻的作用，同時利用背面場22和硅片N區(qū)域的濃度差形成的內(nèi)置電場來降低表面少子濃度。而后續(xù)步驟中，將無需形成基極的重摻雜部分去掉，還可形成選擇性的基極，輕摻雜的基極也有利于降低少子表面復合速率。圖案的形成方法也可使用噴墨法噴涂光刻膠后，由濕法或等離子刻蝕方法形成，也是連同氧化膜掩膜層和重摻雜的背面場一起刻開。亦即，在上述步驟C中，可以使用激光刻蝕法一步完成去除所述氧化膜30和所述背面場22的步驟，所述激光刻蝕法中的開槽寬度為1000-5000微米，深度大于2微米，隨后使用氫氧化鈉溶液去除激光損傷層?；蛘撸コ鲅趸ず退霰趁鎴龅牟襟E也可以采用如下方式完成對需要去除所述氧化膜和所述背面場的位置使用噴墨法涂覆光刻膠后， 利用等離子刻蝕的方法一步完成；其中，氧化膜的刻蝕氣體為含碳氟(C5F8)的氣體和O2混合氣體，硅的刻蝕氣體為SF6/CHF3/Ar，隨后使用濕法藥液(硫酸雙氧水混合物)去除光刻膠，等離子刻蝕無需去除損傷層。在上述步驟D中，所述擴散形成發(fā)射極的步驟中可以使用擴散法，離子注入法，激光化學處理法和噴墨法等進行硼擴散，擴散后硅片1的方塊電阻范圍為30-200 Ω /每方塊， 擴散深度0. 5-2微米。Ε、最后去除所述硅片背面20保留的氧化膜30，露出其下的基極50 ；然后分別在所述發(fā)射極40和基極50位置形成金屬電極41、51，如圖5所示。本步驟中還可以進一步包括去除所述硅片背面20保留的氧化膜30之后，重新在所述硅片背面形成一層厚度為 200-2000ιΑ的氧化膜31，可以使用熱擴散方式或者化學氣相沉淀法方式，氧化膜31的厚度為200-2000 Α，如圖4所示。當然，本領域技術人員應當理解，也可以在不去除保留的氧化膜30的情況下直接形成氧化膜31，只是基極50位置的氧化膜層會明顯變厚而已，對后續(xù)操作會有些影響。同樣的，可以使用氫氟酸或者BOE(緩沖氧化膜刻蝕劑)去除所述硅片背面20保留的氧化膜30。另外，在形成所述金屬電極41、51之后還可以對所述硅片1進行邊緣絕緣刻蝕，可以使用等離子體刻蝕，也可使用激光邊緣刻蝕。本步驟中，可以使用絲網(wǎng)印刷的方法，也可使用激光轉移印刷法形成背面的基極 40和發(fā)射極50的金屬電極41、51，之后通過激光局部燒結形成金屬和電池基極40、發(fā)射極 50的點接觸結構42、52。通過本發(fā)明所提供的方法最后形成的全背電極太陽能電池，其工藝簡單，電池效率高，并可方便的進行組件的焊接。另外，由于所采用的工藝無需專門設計的設備，成本低廉，生產(chǎn)的產(chǎn)品均一化好，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和應用。應當特別強調(diào)的是，現(xiàn)有技術(尤其是US 7820475B2)中公開了多種形成全背電極觸點的方法，但是，無論是其所公開的任何一種實施例，都是先在背面形成選擇性沉積的摻雜劑源，然后對背面沉積的不同的摻雜劑源同時進行高溫擴散，而不同的摻雜劑源對于擴散溫度、時間等參數(shù)的要求是不同的，因而很難精確控制，對設備要求極高，而且還容易由于前面的選擇性沉積步驟控制不好而導致后面的擴散步驟形成的產(chǎn)品良品率不佳，另外，同時對不同的摻雜劑源進行擴散也容易導致不同摻雜劑源相互污染。而本發(fā)明的創(chuàng)新點就在于，先通過擴散在整個背面形成基極擴散區(qū)(背面場)， 同時在正面也形成了正面場；然后去除背面場上的部分區(qū)域，再在去除了背面場的部分擴散形成發(fā)射極。也就是說，本發(fā)明的方法中，不同的摻雜劑源是分別進行擴散的，對基極進行擴散的時候，完全無需考慮發(fā)射極的問題，而對發(fā)射極進行擴散的時候，基極覆蓋有氧化層，也不會對基極造成任何污染或者干擾，對工藝的要求相對簡單，容易掌握，而且也可以利用現(xiàn)有的設備進行制作，成本低廉。本領域技術人員應當理解，雖然本發(fā)明是按照多個實施例的方式進行描述的，但是并非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案。說明書中如此敘述僅僅是為了清楚起見， 本領域技術人員應當將說明書作為一個整體加以理解，并將各實施例中所涉及的技術方案看作是可以相互組合成不同實施例的方式來理解本發(fā)明的保護范圍。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的構思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結合， 均應屬于本發(fā)明保護的范圍。
權利要求
1.一種全背電極太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述太陽能電池包括硅片，所述硅片具有正面和背面，所述正面為所述硅片正常使用時的受光面，所述背面為所述正面相對的一面，所述太陽能電池的全部電極均形成于所述硅片的背面，所述制作方法包括如下步驟A、對用于制作所述太陽能電池的硅片進行損傷層去除和正面制絨，并制得拋光的硅片背面；B、對所述硅片進行磷擴散，同時在所述硅片的正面形成正面場、在所述硅片的背面形成背面場；然后在所述硅片的正面和背面形成一層氧化膜；C、在所述硅片背面需要形成發(fā)射極電極的地方去除頂部的所述氧化膜和磷擴散后形成的所述背面場，在需要制作基極電極的地方保留所述氧化膜和所述背面場；D、以所述保留的氧化膜為掩膜，對所述硅片背面去除了所述氧化膜和所述背面場的地方進行擴散形成發(fā)射極；E、去除所述硅片背面保留的氧化膜，露出其下的基極；然后分別在所述發(fā)射極和基極位置形成金屬電極。
2.根據(jù)權利要求1所述的全背電極太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述步驟B中進一步包括對所述硅片進行磷擴散之后去除形成于所述硅片表面的磷硅玻璃。
3.根據(jù)權利要求2所述的全背電極太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述步驟E中進一步包括去除所述硅片背面保留的氧化膜之后，重新在所述硅片背面形成一層氧化膜。
4.根據(jù)權利要求3所述的全背電極太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述步驟E中進一步包括形成所述金屬電極之后對所述硅片進行邊緣絕緣刻蝕。
5.根據(jù)權利要求1-4之一所述的全背電極太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述步驟C中，使用激光刻蝕法一步完成去除所述氧化膜和所述背面場的步驟。
6.根據(jù)權利要求5所述的全背電極太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述激光刻蝕法中的開槽寬度為1000-5000微米，深度大于2微米。
7.根據(jù)權利要求1-4之一所述的全背電極太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述步驟C中，去除所述氧化膜和所述背面場的步驟包括對需要去除所述氧化膜和所述背面場的位置使用噴墨法涂覆光刻膠后，利用等離子刻蝕的方法一步完成。
8.根據(jù)權利要求1-4之一所述的全背電極太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述步驟B中，所述磷擴散的擴散深度為0. 5-2微米。
9.根據(jù)權利要求1-4之一所述的全背電極太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述步驟D中，所述擴散形成發(fā)射極的步驟中的擴散深度為0. 5-2微米。
10.根據(jù)權利要求1-4之一所述的全背電極太陽能電池的制作方法，其特征在于，進一步包括在所述硅片正面形成厚度為500-1500 A的抗反射氮化膜。
全文摘要
一種全背電極太陽能電池的制作方法，其對硅片進行損傷層去除和正面制絨之后進行磷擴散，同時形成正面場和背面場；然后在所述硅片的正面和背面形成一層氧化膜；之后，在所述硅片背面需要形成發(fā)射極電極的地方去除氧化膜和背面場，在需要制作基極電極的地方保留氧化膜和背面場；最后，以保留的氧化膜為掩膜，對所述硅片背面去除了所述氧化膜和所述背面場的地方進行擴散形成發(fā)射極。通過本發(fā)明所提供的方法最后形成的全背電極太陽能電池，其工藝簡單，電池效率高，并可方便的進行組件的焊接。另外，由于所采用的工藝無需專門設計的設備，成本低廉，生產(chǎn)的產(chǎn)品均一化好，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和應用。
文檔編號H01L31/18GK102208493SQ20111013334
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權日2011年5月20日
發(fā)明者楊華 申請人:上海采日光伏技術有限公司