專利名稱：背接觸晶體硅太陽能電池片制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種背接觸晶體硅太陽能電池片制
造方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池，也稱光伏電池，是一種將太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體器件。由于它是綠色環(huán)保產(chǎn)品，不會(huì)引起環(huán)境污染，而且是可再生資源，所以在當(dāng)今能源短缺的情形下，太陽能電池是一種有廣闊發(fā)展前途的新型能源。目前，80%以上的太陽電池是由晶體硅材料制備而成，因此，制備高效率的晶體硅太陽電池對于大規(guī)模利用太陽能發(fā)電有著十分重要的意義，由于背接觸晶體硅太陽電池的受光面沒有主柵線，正極和負(fù)極都位于電池片的背光面，這就大大降低了受光面柵線的遮光率，提高了電池片的轉(zhuǎn)換效率，所以背接觸晶體硅太陽能電池成為目前太陽電池研發(fā)的熱點(diǎn)。 目前，背接觸晶體硅太陽能電池片的制造工藝已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，其主要步驟如下I.開孔采用激光在硅片開至少一個(gè)導(dǎo)電孔。2.制絨通過化學(xué)反應(yīng)使原本光亮的硅片表面(包括正面和背面)形成凸凹不平的結(jié)構(gòu)以延長光在其表面的傳播路徑，從而提高太陽能電池片對光的吸收。3.擴(kuò)散制結(jié)P型硅片在擴(kuò)散后表面及導(dǎo)電孔內(nèi)壁變成N型電極，或N型硅片在擴(kuò)散后表面及導(dǎo)電孔內(nèi)壁變成P型電極，形成PN結(jié)，使得硅片具有光伏效應(yīng)。4.周邊刻蝕對硅片的側(cè)面進(jìn)行刻蝕。5.去除摻雜玻璃層將硅片表面擴(kuò)散時(shí)形成的摻雜玻璃層去除。6.鍍膜在硅片受光面表面鍍減反射膜，目前主要有兩類減反射膜，氮化硅膜和氧化鈦膜，主要起減反射和鈍化的作用。7.印刷電極及電場將背面電極、正面電極以及背面電場印刷到硅片上。8.燒結(jié)使印刷的電極、背面電場與硅片之間形成合金。9.激光隔離該步驟的目的在于去掉擴(kuò)散制結(jié)時(shí)在硅片背面與導(dǎo)電孔之間形成的將P-N結(jié)短路的導(dǎo)電層?，F(xiàn)有的制造工藝中，在擴(kuò)散制結(jié)步驟中，會(huì)在太陽能電池片背光面與導(dǎo)電孔之間形成將P-N結(jié)短路的導(dǎo)電層，這大大降低了電池片的并聯(lián)電阻，容易出現(xiàn)漏電，所以需要通過激光隔離步驟將P-N結(jié)之間的導(dǎo)電層去除掉。但采用激光隔離可能會(huì)使太陽能電池片出現(xiàn)新的漏電途徑，導(dǎo)致電池片的性能降低，另外，激光對電池片本身的損傷比較大，在激光隔離過程中可能出現(xiàn)碎片，增加了電池片的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本申請實(shí)施例提供一種背接觸晶體硅太陽能電池片制造方法，在進(jìn)行擴(kuò)散前，在半導(dǎo)體基片的一個(gè)表面上先生成阻擋層，再在該表面通孔周圍腐蝕開窗，這樣在擴(kuò)散時(shí)，就可以只在該表面上通孔的周圍區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)散，從而使得得到的太陽能電池片的背光面上的發(fā)射結(jié)為局部發(fā)射結(jié)，而不存在將P-N結(jié)短路的導(dǎo)電層。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下一種背接觸晶體硅太陽能電池片制造方法，包括對半導(dǎo)體基片進(jìn)行開孔、制絨；在制絨后的所述半導(dǎo)體基片的任一表面上生成阻擋層；在所述阻擋層所在的表面上通孔的周圍區(qū)域印刷腐蝕性漿料，并沖洗所述腐蝕性漿料使所述通孔的周圍區(qū)域形成沉孔；在形成沉孔的所述半導(dǎo)體基片的兩個(gè)表面上進(jìn)行擴(kuò)散；
去除擴(kuò)散后所述半導(dǎo)體基片上的阻擋層；對去除阻擋層后所述半導(dǎo)體基片進(jìn)行處理后得到背接觸晶體硅太陽能電池片。優(yōu)選地，所述通孔的周圍區(qū)域?yàn)樗鐾淄馇揖嚯x所述的通孔的邊緣為0. Imm-IOcm 的區(qū)域。優(yōu)選地，在制絨后的所述半導(dǎo)體基片的任一表面上生成阻擋層的過程為采用PECVD沉積、化學(xué)氧化、RTP、磁控濺射或蒸鍍生成阻擋層。優(yōu)選地，所述阻擋層的主要成分為氧化硅、氮化硅、氧化鈦和/或氧化鋅。優(yōu)選地，沖洗所述腐蝕性漿料的過程為采用堿液或去離子水清洗。優(yōu)選地，所述堿液為氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。優(yōu)選地，所述腐蝕性漿料的主要成分為氟化氫氨或磷酸。優(yōu)選地，背接觸晶體硅太陽能電池片進(jìn)行處理的過程為對去除阻擋層后所述半導(dǎo)體基片的側(cè)面進(jìn)行刻蝕；在刻蝕后所述半導(dǎo)體基片的受光面上鍍膜；通過絲網(wǎng)印刷在鍍膜后所述半導(dǎo)體基片上印刷電極及背電場；對絲網(wǎng)印刷后所述半導(dǎo)體基片進(jìn)行燒結(jié)得到背接觸晶體硅太陽能電池片。由以上技術(shù)方案可見，本申請實(shí)施例提供的該背接觸晶體硅太陽能電池片制造方法，該方法在對制絨后半導(dǎo)體基片進(jìn)行擴(kuò)散前，先在半導(dǎo)體的任意一個(gè)表面上生成阻擋層，然后在阻擋層所在表面上通孔的周圍區(qū)域印刷腐蝕性漿料，并清洗，這樣就可以在通孔的周圍區(qū)域形成沉孔，然后對半導(dǎo)體基片的雙面進(jìn)行擴(kuò)散，然后在進(jìn)行后續(xù)的去除阻擋層、刻蝕、鍍膜、制備電極及背電場，最終得到背接觸晶體硅太陽能電池片。該方法在進(jìn)行擴(kuò)散前，在半導(dǎo)體基片的任一表面上先生成阻擋層，再在該表面通孔周圍腐蝕開窗，這樣在擴(kuò)散時(shí)，就可以只在該表面上通孔的周圍區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)散，從而使得得到的太陽能電池片的背光面上的發(fā)射結(jié)為局部發(fā)射結(jié)，而不存在將P-N結(jié)短路的導(dǎo)電層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法可以減少激光隔離工序，降低了電池片漏電風(fēng)險(xiǎn)，并且使得電池片的碎片率大幅度降低。另外，減少激光隔離工序，使得工藝更加簡單，并且減少了設(shè)備成本，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。


為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實(shí)施例一提供的背接觸晶體硅太陽能電池片制造方法的流程圖；圖2為本實(shí)施例一提供的開孔后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)施例一提供的制絨后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)施例一提供的生成阻擋層后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)施例一提供的形成沉孔后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)施例一提供的擴(kuò)散后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本實(shí)施例一提供的去除阻擋層后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實(shí)施例一提供的刻蝕后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本實(shí)施例一提供的鍍膜后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本實(shí)施例一提供的電極及背電場制備后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸?，F(xiàn)有的背接觸晶體硅太陽能電池片的制造工藝中，在開孔、制絨后進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)步驟中，會(huì)在太陽能電池片背光面與導(dǎo)電孔之間形成將P-N結(jié)短路的導(dǎo)電層，這大大降低了電池片的并聯(lián)電阻，容易出現(xiàn)漏電，所以為了使得P-N結(jié)斷開，現(xiàn)有的工藝在燒結(jié)步驟之后，還需要通過激光隔離步驟，在導(dǎo)電孔周圍設(shè)置一個(gè)隔離槽，以實(shí)現(xiàn)將P-N結(jié)之間的導(dǎo)電層去除掉。通過對現(xiàn)有技術(shù)研究，申請人發(fā)現(xiàn)由于在燒結(jié)步驟中，電池片可能會(huì)受熱變形，表面不再平整，這就使得在激光隔離時(shí)對借光的對準(zhǔn)精度要求比較高，否則出現(xiàn)偏離就會(huì)導(dǎo)致新的漏電途徑，使得電池片性能下降。此外，使用激光對電池片的會(huì)產(chǎn)生損傷，可能出現(xiàn)碎片現(xiàn)象，使得電池片的殘次品率上升，增加了電池片的生產(chǎn)成本。為此，本發(fā)明提出了一種解決方案，基本思想是在進(jìn)行擴(kuò)散前，在半導(dǎo)體基片的一個(gè)表面上先生成阻擋層，再在該表面通孔周圍腐蝕開窗，這樣在擴(kuò)散時(shí)，就可以只在該表面上通孔的周圍區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)散，從而使得得到的太陽能電池片的背光面上的發(fā)射結(jié)為局部發(fā)射結(jié)，而不存在將P-N結(jié)短路的導(dǎo)電層。下面以硅片作為半導(dǎo)體基片，通過幾個(gè)實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行說明實(shí)施例一請參考圖1，圖I為本實(shí)施例一提供的背接觸晶體硅太陽能電池片制造方法的流程圖，如圖I所示，該方法包括以下步驟
步驟SlOl :在硅片上開孔；采用激光在硅片上開出至少一個(gè)通孔，，其作用在通孔內(nèi)可以設(shè)置電極將電池片受光面的電流引到電池片的背光面，這樣就可以使得電池片的正極和負(fù)極都位于電池片的背面，降低了正面面柵線的遮光率。本發(fā)明實(shí)施例中，開孔所采用激光的波長可以為1064nm、1030nm、532nm或355nm。開孔后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，圖中I為硅片，2為受光面，3為背光面,4為通孔,5為通孔內(nèi)壁。步驟S102 :在硅片表面進(jìn)行制絨，形成表面結(jié)構(gòu)；在制絨時(shí)，可以在硅片I單面進(jìn)行制絨，也可以在硅片I的雙面進(jìn)行制絨,在本申請實(shí)施例中，如圖3所示，制絨時(shí)選擇在硅片I的受光面2和背光面3上進(jìn)行制絨，圖中6為絨面。制絨的目的是通過化學(xué)反應(yīng)使原本光亮的硅片表面形成凸凹不平的結(jié)構(gòu)以延長光在其表面的傳播路徑，從而提高硅片對光的吸收。另外，在制絨前需要清除硅片I表面的油污和金屬雜質(zhì)，并且去除硅片I表面的切割損傷層。 步驟S103 :在硅片上任一表面的整個(gè)面上生成阻擋層；在制絨后硅片I的任一表面的整個(gè)面上生成阻擋層，其目的是為了避免擴(kuò)散時(shí)對阻擋層所在的表面進(jìn)行擴(kuò)散。生成阻擋層的方式有多種，包括=PECVD沉積、化學(xué)氧化、RTP、磁控濺射或蒸鍍等，并且阻擋層的材料可以為氧化硅、氮化硅、氧化鈦或氧化鋅的一種或任
意組合。在本申請實(shí)施例中，優(yōu)選采用管式PECVD在硅片背光面沉積氧化硅，并且氧化硅的厚度70nm，其中在沉積時(shí)，溫度選擇500°C，N2O的流量為7slm，SiH4的流量為200sCCm，壓力為IOmTorr,沉積時(shí)間為9min。如圖4所不,為生成阻擋層后娃片的結(jié)構(gòu)不意圖，圖中7為阻擋層。步驟S104 :在硅片上阻擋層所在的表面的通孔周圍區(qū)域印刷腐蝕性漿料，并沖洗腐蝕性漿料在通孔周圍區(qū)域形成沉孔；通孔周圍區(qū)域可以選擇在距離通孔4的邊緣為0. Imm-IOcm的區(qū)域，印刷化學(xué)性腐蝕漿料后將硅片在室溫下烘干3min，然后采用30°C的水溶液清洗，即可使得通孔周圍區(qū)域形成沉孔，即通孔周圍區(qū)域相比阻擋層來說，形成一個(gè)沉孔。如圖5所示，為形成沉孔后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖步驟S105 :在硅片的表面上及通孔內(nèi)壁上進(jìn)行擴(kuò)散，形成P-N結(jié)；將摻雜原子擴(kuò)散到硅片I的絨面6上，并且擴(kuò)散到通孔4的內(nèi)壁上，如圖6所示，為擴(kuò)散后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中8為發(fā)射結(jié)，由在擴(kuò)散前在背光面上通孔周圍區(qū)域形成沉孔，所以在擴(kuò)散時(shí)，在背光面上通孔周圍區(qū)域會(huì)形成圓形發(fā)射結(jié)。P型硅片I在擴(kuò)散后表面變成N型，或N型硅片I在擴(kuò)散后表面變成P型，形成PN結(jié)，使得硅片I具有光伏效應(yīng)，另外擴(kuò)散的濃度、深度以及均勻性直接影響太陽能電池片的電性能。步驟S106 :去除硅片上的阻擋層；通過該步驟可以步驟S104中在硅片I的背光面生成的阻擋層去除，如圖7所示，為去除阻擋層后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，通孔4內(nèi)及背光面3上通孔4的周圍區(qū)域均保留有發(fā)射結(jié)。步驟S107 :對硅片的側(cè)面進(jìn)行刻蝕；對硅片I的側(cè)面進(jìn)行刻蝕，其目的是去掉擴(kuò)散制結(jié)時(shí)在硅片I的側(cè)面形成的將PN結(jié)兩端短路的導(dǎo)電層。如圖8所示，為刻蝕后硅片的結(jié)構(gòu)示意圖。步驟S108 :去除硅片上的摻雜玻璃層；通過該步驟可以將硅片I在擴(kuò)散時(shí)形成的摻雜玻璃層去除。步驟S109 :在硅片的受光面上進(jìn)行鍍膜；在硅片I的受光面進(jìn)行鍍膜，該膜的作用是減小陽光的反射，最大限度地利用太陽能。在本發(fā)明實(shí)施例中，米用 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法)在硅片I上形成減反射膜。如圖9所示，圖中9為減反射膜。另外，采用PECVD只是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限制，在本發(fā)明其他實(shí)施例中，鍍膜方法還可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其他方法。
步驟SllO :在鍍膜后的硅片上制備電極及背電場；在本發(fā)明實(shí)施例中，制備電極及背電場包括在硅片I上印刷電極及背電場；燒結(jié)。其中，可以采用絲網(wǎng)印刷將背光面電極、受光面電極以及背光面電場印刷在硅片I上。圖10為電極及背電場制備后的硅片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中10為孔背面電極，11為背電極，12為背電場，13為受光面電極，14為孔電極，。其中，受光面電極、孔電極、孔背面電極可以分開生成，三種電極可以采用同種材料，也可以采用不同材料。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，還可以通過真空蒸發(fā)、濺射等方法將電極及背電場附著在硅片I上。通過燒結(jié)使得電極與硅片之間形成歐姆接觸。由以上技術(shù)方案可見，本申請實(shí)施例提供的該背接觸晶體硅太陽能電池片制造方法，該方法在對制絨后半導(dǎo)體基片進(jìn)行擴(kuò)散前，先在半導(dǎo)體的任意一個(gè)表面上生成阻擋層，然后在阻擋層所在表面上通孔的周圍區(qū)域印刷腐蝕性漿料，并清洗，這樣就可以在通孔的周圍區(qū)域形成沉孔，然后對半導(dǎo)體基片的雙面進(jìn)行擴(kuò)散，然后在進(jìn)行后續(xù)的擴(kuò)散、刻蝕、鍍膜、制備電極及背電場，最終得到背接觸晶體硅太陽能電池片。該方法在進(jìn)行擴(kuò)散前，在半導(dǎo)體基片的任一表面上先生成阻擋層，再在該表面通孔周圍腐蝕開窗，這樣在擴(kuò)散時(shí)，就可以只在該表面上通孔的周圍區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)散，從而使得得到的太陽能電池片的背光面上的發(fā)射結(jié)為局部發(fā)射結(jié)，而不存在將P-N結(jié)短路的導(dǎo)電層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法可以減少激光隔離工序，降低了電池片漏電風(fēng)險(xiǎn)，并且使得電池片的碎片率大幅度降低。另外，減少激光隔離工序，使得工藝更加簡單，并且減少了設(shè)備成本，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。以上所述僅是本申請的優(yōu)選實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本申請。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種背接觸晶體硅太陽能電池片制造方法，其特征在于，包括 對半導(dǎo)體基片進(jìn)行開孔、制絨； 在制絨后的所述半導(dǎo)體基片的任一表面上生成阻擋層； 在所述阻擋層所在的表面上通孔的周圍區(qū)域印刷腐蝕性漿料，并沖洗所述腐蝕性漿料使所述通孔的周圍區(qū)域形成沉孔； 在形成沉孔的所述半導(dǎo)體基片的兩個(gè)表面上進(jìn)行擴(kuò)散； 去除擴(kuò)散后所述半導(dǎo)體基片上的阻擋層； 對去除阻擋層后所述半導(dǎo)體基片進(jìn)行處理后得到背接觸晶體硅太陽能電池片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述通孔的周圍區(qū)域?yàn)樗鐾淄馇揖嚯x所述的通孔的邊緣為O. Imm-IOcm的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在制絨后的所述半導(dǎo)體基片的任一表面上生成阻擋層的過程為 采用PECVD沉積、化學(xué)氧化、RTP、磁控濺射或蒸鍍生成阻擋層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述阻擋層的主要成分為氧化硅、氮化娃、氧化鈦和/或氧化鋅。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，沖洗所述腐蝕性漿料的過程為采用堿液或去離子水清洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述堿液為氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述腐蝕性漿料的主要成分為氟化氫氨或磷酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，背接觸晶體硅太陽能電池片進(jìn)行處理的過程為 對去除阻擋層后所述半導(dǎo)體基片的側(cè)面進(jìn)行刻蝕； 在刻蝕后所述半導(dǎo)體基片的受光面上鍍膜； 通過絲網(wǎng)印刷在鍍膜后所述半導(dǎo)體基片上印刷電極及背電場； 對絲網(wǎng)印刷后所述半導(dǎo)體基片進(jìn)行燒結(jié)得到背接觸晶體硅太陽能電池片。
全文摘要
本申請公開了一種背接觸晶體硅太陽能電池片制造方法，包括對半導(dǎo)體基片進(jìn)行開孔、制絨；然后在半導(dǎo)體基片的任一表面上生成阻擋層；并在阻擋層上通孔的周圍區(qū)域印刷腐蝕性漿料，沖洗腐蝕性漿料在通孔周圍區(qū)域形成沉孔；然后再在兩個(gè)表面上進(jìn)行擴(kuò)散；去除阻擋層，并對去除阻擋層后半導(dǎo)體基片進(jìn)行處理后得到背接觸晶體硅太陽能電池片。該方法在擴(kuò)散前，通過在背光面通孔周圍腐蝕開窗，可以實(shí)現(xiàn)在背光面上通孔周圍區(qū)域形成局部發(fā)射結(jié)，而不存在將P-N結(jié)短路的導(dǎo)電層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法可以減少激光隔離工序，降低了電池片漏電風(fēng)險(xiǎn)，降低了碎片率。另外，減少激光隔離工序，使得工藝更加簡單，并且減少了設(shè)備成本，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01L31/18GK102800740SQ201110141248
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者張鳳, 王栩生, 章靈軍 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司