一種背接觸矽太陽能電池的製備方法
2023-05-08 05:55:21
專利名稱：一種背接觸矽太陽能電池的製備方法
技術領域：
本發明涉及ー種背接觸矽太陽能電池的製備方法，屬於太陽電池領域
背景技術：
常規的化石燃料日益消耗殆盡，在現有的可持續能源中，太陽能無疑是ー種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。目前，在所有的太陽能電池中，晶體矽太陽能電池是得到大範圍商業推廣的太陽能電池之一，這是由於矽材料在地殼中有著極為豐富的儲量，同時矽太陽能電池相比其他類型的太陽能電池，有著優異的電學性能和機械性能。因此，晶體矽太陽電池在光伏領域佔據著重要的地位。高效化是目前晶體矽太陽電池的發展趨勢，通過改進表面織構化、選擇性發射結、前表面和背表面的鈍化，雷射埋柵等技術來提高太陽能電池的轉化效率，但由於其需要特殊的設備和複雜的エ藝流程，產業化進程受到制約。目前，背接觸矽太陽電池(MWT太陽電池)受到了大家的廣泛關注，其優點在於由於其正面沒有主柵線，正極和負極都在電池片的背面，減少了電池片的遮光，提高了電池片的轉換效率，同時由於正極和負極均在背面，在製作組件時，可以減少焊帶對電池片的遮光影響，同時採用新的封裝方式可以降低電池片的串聯電阻，減小電池片的功率損失。傳統的背接觸晶體矽太陽電池的製備方法為制絨、擴散制結、刻蝕、清洗、鍍膜、打孔、印刷、燒結。其中，印刷步驟是用來製備受光金屬電極、孔金屬電極和背光金屬電極。目前，背接觸矽太陽電池的孔金屬電極多採用金屬漿料印刷的方式，灌孔的方式常常受到金屬漿料的黏度、印刷機的能力和網版的情況制約，常出現灌孔不良的現象，由於灌孔不良導致的效率的損失是非常直觀的。此外，實際應用中發現，採用印刷的方法製備孔金屬電極，其生產成本較高，且製得的孔電極與孔的結合力較差，均勻性也不好。這主要是因此需要採用特殊的設備才能實現灌孔的均勻性，設備成本高。而若採用普通的印刷設備，由於印刷條件的限制，會出現5%左右灌孔不良的片子，問題非常嚴重。
發明內容
本發明目的是提供ー種背接觸矽太陽能電池的製備方法。為達到上述目的，本發明採用的技術方案是ー種背接觸矽太陽能電池的製備方法，包括如下步驟
(1)在矽片的受光面進行制絨；
(2)在矽片的受光面擴散制結；
(3)去除雜質玻璃，然後在矽片受光面的PN結上設置減反射膜；
(4)在娃片上開孔；
(5)在矽片的非孔金屬電極區域上生長保護膜；
(6)採用電鍍的方法在孔內生成孔金屬電極；
(7)去除保護膜，絲網印刷受光金屬電極和背光金屬電極，印刷背面電場，燒結，即可得到背接觸矽太陽能電池。
上文中，所述步驟⑷的開孔可以採用雷射開孔，開孔的數量為廣50個。所述矽片可以是P型矽片或N型矽片。 所述矽片的非孔金屬電極區域是指受光面和背光面以開孔的孔中心為圓心的2 10cm的範圍內的正方形、圓形、三角形或任意形狀的以外區域。優選的技術方案，在步驟(3)之後
(4)先在娃片的減反射膜局部開窗，同時在娃片上開孔；
(5)在矽片的受光面的非開窗區域、背光面的非孔金屬電極區域和背金屬電極區域上生長保護膜；
(6)米用電鍍的方法生成受光金屬電極、孔金屬電極和背光金屬電極；
(7)去除保護膜，絲網印刷背面電場，燒結，即可得到背接觸矽太陽能電池。矽片的受光面的非開窗區域、背光面的非孔金屬電極區域和背金屬電極區域分別是指指受光面雷射處理以外的區域及背光面孔金屬電極和背光金屬電極以外的區域。所述步驟(4)可以採用雷射或化學腐蝕的方法。上述技術方案中，所述步驟(5)中的保護膜包括如下組分，以質量計
合成樹脂30 50%，顏料30 50%，こニ醇單丁醚10 20%，ニこニ醇丁醚10 20%。所述保護膜可以採用市售商品，如保護膜可以採用PVGS公司的RJ-01。保護膜的去除可以採用O. Γ2%的稀鹼液清洗3(Γ120秒。上述技術方案中，所述步驟出)中的孔金屬電極的主要成分選自鎳、銅、錫和銀中的ー種或幾種。由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點
I.本發明開發了ー種背接觸矽太陽能電池的製備方法，採用電鍍的方法生長孔金屬電極，解決了背接觸電池的灌孔不良的現象，大大降低了不良成品率；同時也降低了生產成本。2.本發明可以一次實現減反射膜的開窗和灌穿孔的開通，大大節約了成本，縮減了エ藝流程；然後採用電鍍生長受光電極、孔電極和背光電極，使電池受光面和背光面都有重摻雜發射極，成功將選擇性發射極結構與背接觸電池相結合，從而大大提高了轉換效率，試驗證明與現有技術相比，本發明製得的背接觸太陽電池的光電轉換效率提升了O. Γ0. 2%。3.本發明的製備方法簡單，易於實現，且成本較低，適於エ業化應用。
圖I飛是本發明實施例一的製備過程示意 圖7是本發明實施例一中背接觸矽太陽能電池的結構示意圖。其中，I、矽片；2、受光面；3、背光面；4、絨面；5、PN結；6、減反射膜；7、孔洞；8、保護膜；9、受光金屬電極；10、背光金屬電極；11、孔金屬電極；12、背面電場。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進ー步描述
實施例一參見圖f 7所示，ー種背接觸矽太陽能電池的製備方法，矽片為P型，包括如下步驟
(1)在半導體基片的受光面2進行制絨，其目的是通過化學反應使原本光亮的矽片表面形成凸凹不平的結構以延長光在其表面的傳播路徑，從而提高矽片對光的吸收；矽片I的絨面4結構示意圖如圖I所示；矽片的背光面3沒有進行制絨；
(2)在上述半導體基片的受光面2磷擴散制結，形成PN結5後的結構示意圖如圖2所
示；
(3)用氫氟酸去除磷矽玻璃；去除磷矽玻璃後，在上述受光面內的PN結上設置減反射膜6 ;採用PECVD鍍減反射膜，其只是本發明的一個實施例，不應構成對本發明的限制，在本發明其他實施例中，鍍膜方法還可以採用本領域技術人員所熟知的其他方法；鍍減反射膜6後娃片的結構不意圖如圖3所不；
(4)在娃片上受光電極處開窗，同時在娃片上開孔，米用雷射處理在受光面開窗，同時一歩採用雷射在半導體基片上開設孔洞7 ;採用雷射處理得到開窗區域，如圖4所示，雷射處理採用532nm的綠光，脈衝寬度為10(Tl50ns，同時採用此雷射在矽片上開出16個孔洞7，其作用在孔洞內可以設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極都位於電池片的背面，降低了正面柵線的遮光率；
(5)在矽片的受光面的非開窗區域、背光面的非孔金屬電極區域和背金屬電極區域上生長保護膜8，此保護膜8的主要成分為合成樹脂30%，顔料35%，こニ醇單丁醚15%，ニこニ醇丁醚20%，採用絲網印刷生長保護膜8，如圖5所示；絲網印刷只是ー種方法，但不限於絲網印刷，還包括太陽能領域生長保護膜的其他方法，例如噴塗方法；
(6)在非生長保護膜的區域採用電鍍生成受光金屬電極9、孔金屬電極11和背光金屬電極10，電鍍液採用鍍鎳液，鍍銅液和鍍銀液，鍍層的寬度在3(T60um，鍍層的結構為鎳2um,銅8 um,銀O. 5 um,如圖6所示；
(7)去除保護膜8，在背光面印刷背面電場，燒結，形成晶體矽太陽能電池，採用1%的稀鹼液在室溫下去除保護膜8，可以通過真空蒸發、濺射等方法將背面電場沉積在矽片上；製備背面電場12的結構示意圖如圖7所示；其中，背面電場12與背光金屬電極10電連通，這兩者與孔金屬電極11僅靠空氣絕緣隔離。
對比例一
ー種背接觸矽太陽能電池的製備方法，包括如下步驟
(1)在矽片上開孔；採用雷射在矽片上開出16個通孔；
(2)在矽片表面進行制絨，形成表面結構；
(3)在娃片的表面擴散形成P-N結；
(4)採用化學液在矽片的受光面邊緣和背光面進行刻蝕；
(5)去除矽片上的摻雜玻璃層；
(6)在矽片的受光面上進行鍍膜；
(7)在鍍膜後的矽片上印刷電極及背電場；通過絲網印刷的受光面電極、孔電極、孔背面電極、背光面電極、背光面電場；燒結得到太陽能電池。通過燒結可以使得印刷的受光面電極、孔電極、孔背面電極、背光面電極、背光面電場與矽片之間形成合金，使得電極與矽片之間形成歐姆接觸。通過絲網印刷和燒結，就可以實現製備電極及電場。
測定上述實施例ー和對比例一 中兩批太陽電池的電性能，結果表明採用本發明製得的太陽電池，短路電流密度均有度的提高流可以提升3(T60mA，光電轉換效率提高了O. Γ0. 2%，取得了顯著的效果。
權利要求
1.一種背接觸矽太陽能電池的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟 (1)在矽片的受光面進行制絨； (2)在矽片的受光面擴散制結； (3)去除雜質玻璃，然後在矽片受光面的PN結上設置減反射膜； (4)在娃片上開孔； (5)在矽片的非孔金屬電極區域上生長保護膜； (6)採用電鍍的方法在孔內生成孔金屬電極； (7)去除保護膜，絲網印刷受光金屬電極和背光金屬電極，印刷背面電場，燒結，即可得到背接觸矽太陽能電池。
2.根據權利要求I所述的背接觸矽太陽能電池的製備方法，其特徵在於，在步驟(3)之後 (4)先在娃片的減反射膜局部開窗，同時在娃片上開孔； (5)在矽片的受光面的非開窗區域、背光面的非孔金屬電極區域和背金屬電極區域上生長保護膜； (6)米用電鍍的方法生成受光金屬電極、孔金屬電極和背光金屬電極； (7)去除保護膜，絲網印刷背面電場，燒結，即可得到背接觸矽太陽能電池。
3.根據權利要求I所述的背接觸矽太陽能電池的製備方法，其特徵在於，所述步驟(5)中的保護膜包括如下組分，以質量計 合成樹脂30 50%，顏料30 50%，乙二醇單丁醚10 20%，二乙二醇丁醚10 20%。
4.根據權利要求I所述的背接觸矽太陽能電池的製備方法，其特徵在於所述步驟(6)中的孔金屬電極的主要成分選自鎳、銅、錫和銀中的一種或幾種。
全文摘要
本發明公開了一種背接觸矽太陽能電池的製備方法，包括如下步驟(1)在矽片的受光面進行制絨；(2)在矽片的受光面擴散制結；(3)去除雜質玻璃，然後在矽片受光面的PN結上設置減反射膜；(4)在矽片上開孔；(5)在矽片的非孔金屬電極區域上生長保護膜；(6)採用電鍍的方法在孔內生成孔金屬電極；(7)去除保護膜，絲網印刷受光金屬電極和背光金屬電極，印刷背面電場，燒結，即可得到背接觸矽太陽能電池。本發明開發了一種背接觸矽太陽能電池的製備方法，採用電鍍的方法生長孔金屬電極，解決了背接觸電池的灌孔不良的現象，大大降低了不良成品率；同時也降低了生產成本。
文檔編號H01L31/18GK102629641SQ20121010828
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者張鳳, 王栩生, 章靈軍 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司, 阿特斯(中國)投資有限公司