基於N型矽片的太陽能電池片及其製備方法與流程

2023-04-25 10:41:36

本發明涉及一種太陽能電池片及其製備方法，尤其涉及一種基於N型矽片的太陽能電池片及其製備方法，屬於太陽能應用技術領域。

背景技術：

晶矽太陽能電池作為太陽能發電系統的核心部分，其良好的穩定性和成熟的工藝流程使其被大規模的應用到各個技術領域。晶矽太陽能電池的核心部分為晶矽太陽能電池片，使用的基片為P型矽片還是N型矽片決定著晶矽太陽能電池屬於P型還是N型，也是晶矽太陽能電池效率高低的一個影響因素。

與硼摻雜形成的P型矽片不同，N型矽片是在純淨的矽晶體中摻雜有V族元素(如磷、砷、銻等，常見的是摻雜有磷)，使其取代晶格中矽原子的位置形成N型矽晶，所以N型太陽能電池片不能採用P型太陽能電池片的鋁背場的結構，而是採用磷擴散的方式生成背場。常見的N型太陽能電池片的製備都是通過下述步驟形成的：矽片清洗制絨—硼擴散—溼法刻蝕—鍍膜—磷擴散—等離子刻蝕—酸洗—鈍化—正面鍍膜—背面鍍膜—印製燒結。但當上述傳統的製備工藝進行N型太陽能電池片的製備時，通常需要專門的應用於N型電池片生產的機械設備，而該類設備特殊性要求較高且費用昂貴，使得N型電池片生產線在國內極為稀少，不利於N型電池片生產的推廣應用，此外上述工藝步驟繁瑣且僅適用於標準矽片。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基於N型矽片的太陽能電池片及其製備方法，該製備方法使用常規工藝的機械設備即可進行生產，製備步驟有所簡化，且不僅能適用於標準矽片還適用於非標準矽片。

本發明的技術方案是：

本發明公開了一種基於N型矽片的太陽能電池片的製備方法，包括下述步驟：

(1)將N型矽片置於清洗制絨液中進行清洗和制絨；

(2)在制絨後的N型矽片的A面鍍45-50nm厚的氮化矽層作為掩膜；

(3)使用三氯氧磷擴散劑對經步驟(2)處理後的N型矽片進行擴散，使N型矽片上與A面相對的B面的表面形成N+極，同時在該B面上形成磷矽玻璃層；

(4)將經步驟(3)處理後的N型矽片浸泡在氫氟酸水溶液中進行處理，去除上述N型矽片A面上的氮化矽層掩膜和N型矽片B面上的磷矽玻璃層；

(5)在經步驟(4)處理後的N型矽片的B面上鍍70-75nm厚的固態減反射膜；

(6)在經步驟(5)處理後的N型矽片的A面印製鋁背極後烘乾，然後在N型矽片的上述固態減反射膜上印製正電極，將上述印刷好的N型矽片進行低溫燒結，該燒結溫度不高於750℃；

(7)燒結結束後，在N型矽片的鋁背極上印製背極後並烘乾，然後繼續在N型矽片印有背極的一側印製鋁背場後並烘乾，將印刷完成的N型矽片進行常規高溫燒結，燒結結束後得到基於N型矽片的太陽能電池片。

其進一步的技術方案是：

該製備方法還包括步驟(8)：對步驟(7)所得的太陽能電池片進行功率測試進行分選。

其更進一步的技術方案是：

所述步驟(1)中清洗制絨液是通過在水中加入氫氧化鈉和添加劑製備所得的，其中氫氧化鈉佔該清洗制絨液的1.5-2.0wt.％，添加劑佔該制絨清洗液的1.0-1.3wt.％，且該清洗制絨液的使用溫度為75-85℃。

所述步驟(2)為平板PECVD單面鍍膜。

所述步驟(3)中使用三氯氧磷擴散劑進行擴散的工藝溫度為830-900℃。

所述步驟(5)中所鍍的固態減反射膜為氮化矽層固態減反射膜。

本發明還公開了一種上述製備方法製備所得的基於N型矽片的太陽能電池片。

本發明所能達到的技術效果是：該製備方法以一次鍍膜、一次擴散、二次 鍍膜和二次燒結為主要步驟，大大簡化了N型太陽能電池片的製備工藝流程，且使用常規工藝的設備即可進行生產，不需要額外的特殊設備，製備步驟與現有技術相比有所簡化，且不僅能適用於標準矽片還適用於非標準矽片。

具體實施方式

為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，下面結合實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述，以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。

如下所示工藝步驟進行本實施例太陽能電池片的製備，其包括下述步驟：

(1)在水中加入氫氧化鈉和添加劑製備得到清洗制絨液，其中氫氧化鈉佔該清洗制絨液的1.5-2.0wt.％，添加劑佔該制絨清洗液的1.0-1.3wt.％，添加劑為清洗制絨液中常規使用的添加劑，為現有技術，此處不再贅述。清洗制絨液的作用是對矽片進行表面處理，清除表面油汙和其他雜質並使矽片表面形成起伏不平的絨面，增加矽片對太陽光的吸收；本具體實施例中使用的清洗制絨液中氫氧化鈉的含量為1.8wt.％，添加劑用量為1.15wt.％。

(2)將N型矽片(可使用常規N型矽片，也可以使用N型矽片廢料即退矽片)置於清洗制絨液中進行清洗和制絨，其中清洗制絨液的使用溫度為75-85℃，本具體實施例中使用溫度為80℃效果最優。

(3)使用平板PECVD單面鍍膜的方式在上述制絨後所得的N型矽片的A面鍍45-50nm厚的氮化矽層作為掩膜。鍍膜具體做法為：利用低溫等離子體作為能量源，將上述矽片置於低氣壓下輝光發電的陰極上，利用輝光發電使其溫度升到預定值，再通入SiH4和NH3氣體經一系列反應，在矽片表面形成所需要厚度的掩膜。

(4)使用三氯氧磷擴散劑對經上述步驟處理後的N型矽片進行擴散，使N型矽片上與A面相對的B面的表面的磷原子濃度增大形成N+極，同時在該B面上形成一層磷矽玻璃層；擴散的工藝溫度為830-900℃。

(5)將經上述步驟處理後的N型矽片浸泡在氫氟酸水溶液中進行處理，通過化學腐蝕去除上述N型矽片A面上的氮化矽層掩膜和N型矽片B面上的磷矽玻璃層；其原理為矽片表面的上述氮化矽掩膜的磷矽玻璃層能夠在氫氟酸 浸泡的作用下發生化學反應生成可溶性絡合物六氟矽酸。

(6)在經上述步驟處理後的N型矽片的B面上鍍70-75nm厚的固態減反射膜；該鍍膜的具體做法為：利用低溫等離子體作為能量源，將上述矽片置於低氣壓下輝光發電的陰極上，利用輝光發電使其溫度升到預定值，再通入SiH4和NH3氣體經一系列反應，在矽片表面形成固態減反射膜；因此上述所鍍的固態減反射膜為氮化矽層固態減反射膜。

(7)採用所設計的圖形使用BACCINI印刷機印刷，在經上述步驟處理後的N型矽片的A面使用能夠減少背面複合的特殊鋁漿印製鋁背極並烘乾，然後在N型矽片的上述固態減反射膜上印製正電極，正電極的印製使用銀白色金屬漿料，將上述印刷好的N型矽片進行低溫燒結，該燒結溫度不高於750℃；

(8)燒結結束後，在N型矽片的鋁背極上印製背極後並烘乾，然後繼續在N型矽片印有背極的一側印製鋁背場後並烘乾，將印刷完成的N型矽片進行常規高溫燒結，燒結結束後得到基於N型矽片的太陽能電池片。

(9)對經上述步驟製備所得的太陽能電池片進行功率測試進行分選，得到不同功率檔的太陽能電池片。

上述工藝步驟中未提及的操作方法和所使用的儀器、試劑等均為本領域的常規技術方案，因此不再贅述。

該製備方法以一次鍍膜、一次擴散、二次鍍膜和二次燒結為主要步驟，大大簡化了N型太陽能電池片的製備工藝流程，且使用常規工藝的設備即可進行生產，不需要額外的特殊設備，製備步驟與現有技術相比有所簡化，且不僅能適用於標準矽片還適用於非標準矽片。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，並不用於限制本發明，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護範圍。