太陽能電池的選擇性制絨方法

2023-10-16 22:06:54

專利名稱：太陽能電池的選擇性制絨方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池(solar cell)的製作方法，尤其是指太陽能電池的選擇性制絨方法。
背景技術：
在所有再生能源發展當中，太陽能可說是最迅速以及最可靠的發電資源。隨著太陽能光電技術的不斷發展，如今，太陽能電池已經得到越來越多的應用。太陽能電池的結構主要包括P型半導體材料層和N型半導體材料層。當太陽光照射時，光能被半導體材料層吸收，在半導體材料中產生電子空穴對，並在P型半導體材料層和N型半導體材料層交界面兩端聚集電荷形成電場，此時若分別在P型半導體材料層和N型半導體材料層外部用電極引出，接通負載，則外電路形成迴路，從而可將光能轉變為電能。在太陽能電池的製作中，光電轉換效率的高低是一個重要的指標。制絨作為太陽能電池製作過程中的重要一步，可以減少表面反射，提高內部光吸收，是提高光電轉換效率的關鍵工藝之一。對於單晶制絨，一般採用NaOH或KOH加IPA(異丙醇)或酒精製絨的方式得到金字塔狀的絨面，大大降低了反射率。金字塔絨面對光的吸收有正面影響，但金字塔的存在也會影響金屬的燒結。主要是因為金字塔絨面有高低起伏，對導電漿料如Ag漿和Al漿均難構成較佳的接觸，進而造成太陽能電池性能中的接觸電阻(串聯電阻Rs)較高，最終影響電池的轉換效率。鑑於此，本發明將提出一種即保證降低反射率，又能減小接觸電阻的新的制絨工藝。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於提供一種太陽能電池的選擇性制絨方法，可進一步提高光電轉換效率。為了解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案一種太陽能電池的選擇性制絨方法，包括以下步驟步驟一、在單晶矽晶圓表面製作掩膜，將單晶矽晶圓的正面用於接觸正面電極的部分以及單晶矽晶圓的整個背面覆蓋；步驟二、對製作有掩膜的單晶矽晶圓進行鹼制絨，使所述單晶矽晶圓表面未覆蓋掩膜的部分形成金字塔狀的絨面；步驟三、去除掩膜。作為本發明的優選方案之一，步驟一之前，對單晶矽晶圓進行預清洗，清除表面汙物。作為本發明的優選方案之一，步驟一之前，對單晶矽晶圓進行酸制絨，清除表面汙物，並可以減小導電漿料與晶圓的接觸電阻。進一步優選地，所述酸制絨可以採用硝酸、氫氟酸與水的混合酸溶液作為腐蝕液，配方可採用太陽能電池正常酸工藝。作為本發明的優選方案之一，步驟一所述掩膜採用掩膜劑製作。進一步優選地，採用掩膜劑製作所述掩膜時，可採用印刷掩膜或噴墨掩膜的方法製作。進一步優選地，所述掩膜劑優選為聚乙烯蠟。作為本發明的優選方案之一，步 驟二所述鹼制絨採用氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)加異丙醇(IPA)或酒精與水的混合鹼溶液作為腐蝕液。作為本發明的優選方案之一，步驟三採用清洗劑清洗的方法去除所述掩膜。進一步優選地，所述清洗劑為氫氧化鉀和BDG ( 二乙二醇丁醚)與水的混合溶液。相較於現有技術，本發明的有益效果在於在製作晶體矽太陽能電池時，對於單晶制絨的研究發現，製作電極時導電漿料與酸制絨(或預清洗)wafer的接觸電阻會小於與鹼制絨wafer的接觸電阻，因此，本發明通過對矽片的背面及正面用於接觸正面電極的部分(例如Bus Bar和Finger區域)採用掩膜保護,不進行鹼制絨,而做預清洗或酸制絨，其他區域使用鹼制絨，通過這種選擇性制絨的方式既不影響電池的受光面積，保證了絨面反射率的同時，又降低了接觸電阻，從而可提高太陽能電池的光電轉換效率。


圖I是本發明太陽能電池的選擇性制絨方法的流程示意圖；圖2是實施例中利用本發明方法制絨後的晶圓示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發明的具體實施步驟，為了示出的方便附圖並未按照比例繪製。利用本發明選擇性制絨方法製作太陽能電池，包括以下步驟首先，請參看圖1，對單晶矽晶圓進行選擇性制絨步驟一、在單晶矽晶圓表面製作掩膜，將單晶矽晶圓的正面用於接觸正面電極的部分，例如用於製作Finger線和Bus線的部分，以及單晶矽晶圓的整個背面覆蓋。所述掩膜可以採用掩膜劑利用印刷掩膜或噴墨掩膜的方法製作。其中，所述掩膜需要在後續鹼制絨工藝中對單晶矽晶圓起到保護作用，所述掩膜劑優選為聚乙烯蠟，但本發明不限於此，在鹼性腐蝕液中耐腐蝕的其他掩膜劑一般也能適用。為了減小導電漿料與單晶矽晶圓的接觸電阻，優選地，在步驟一之前可以對單晶矽晶圓進行預清洗或酸制絨，以清除表面汙物。本實施例優選採用硝酸加氫氟酸的混合酸溶液方式進行酸制絨，其配方可採用太陽能電池正常酸工藝，此為本領域技術人員習知的，故不再贅述。步驟二、對製作有掩膜的單晶矽晶圓進行鹼制絨。其中，鹼制絨可以採用NaOH或KOH加IPA (異丙醇)或酒精作為腐蝕液，從而使所述單晶矽晶圓表面未覆蓋掩膜的部分形成金字塔狀的絨面，降低表面反射率，對太陽能電池的光吸收起到正面影響。步驟三、去除掩膜去除所述掩膜可以採用清洗劑清洗的方法去除；對應聚乙烯蠟掩膜，清洗劑可採用氫氧化鉀和BDG( 二乙二醇丁醚)。
制絨後的晶圓如圖2所示，鹼制絨區域10形成了金字塔狀的絨面，大大降低了反射率，提高了內部光吸收；被掩膜保護的酸制絨區域或預清洗區域20 (用於製作Finger線和Bus線的部分以及單晶矽晶圓的背面)較為平整。由於製作電極的導電漿料與酸制絨區域的接觸電阻會小於與鹼制絨區域的接觸電阻，因此將用於接觸正面電極30和背面電極40的區域採用掩膜保護，不進行鹼制絨，而作預清洗或酸制絨，可以降低太陽能電池的接觸電阻。然後，通過擴散工藝在晶圓中形成P型半導體材料層和N型半導體材料層，再對晶圓進行 邊絕緣處理。對已經形成有P型半導體材料層和N型半導體材料層的晶圓製作正面電極和背面電極。針對不同的導電類型，正面電極和背面電極可選取適當的導電材料，例如，通常用P型晶圓製作的太陽能電池，正面電極採用銀材料，背面電極可採用鋁材料。最後通過燒結等工藝完成太陽能電池。其中，擴散、邊絕緣處理、製作正面電極和背面電極都是現有技術中製作太陽能電池的常規工藝。通過本發明的選擇性制絨的方法，在保證了絨面反射率的同時，降低了接觸電阻，從而提升了太陽能電池的光電轉換效率。本發明中涉及的其他工藝條件為常規工藝條件，屬於本領域技術人員熟悉的範疇，在此不再贅述。上述實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案。任何不脫離本發明精神和範圍的技術方案均應涵蓋在本發明的專利申請範圍當中。
權利要求
1.一種太陽能電池的選擇性制絨方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟一、在單晶矽晶圓表面製作掩膜，將單晶矽晶圓的正面用於接觸正面電極的部分以及單晶矽晶圓的整個背面覆蓋； 步驟二、對製作有掩膜的單晶矽晶圓進行鹼制絨，使所述單晶矽晶圓表面未覆蓋掩膜的部分形成金字塔狀的絨面； 步驟三、去除掩膜。
2.根據權利要求I所述的太陽能電池的選擇性制絨方法，其特徵在於步驟一之前，對單晶矽晶圓進行預清洗。
3.根據權利要求I所述的太陽能電池的選擇性制絨方法，其特徵在於步驟一之前，對單晶矽晶圓進行酸制絨。
4.根據權利要求3所述的太陽能電池的選擇性制絨方法，其特徵在於所述酸制絨採用硝酸、氫氟酸與水的混合酸溶液作為腐蝕液。
5.根據權利要求I所述的太陽能電池的選擇性制絨方法，其特徵在於步驟一所述掩膜採用掩膜劑製作。
6.根據權利要求5所述的太陽能電池的選擇性制絨方法，其特徵在於採用掩膜劑製作所述掩膜時，採用印刷掩膜或噴墨掩膜的方法製作。
7.根據權利要求5所述的太陽能電池的選擇性制絨方法，其特徵在於所述掩膜劑為聚乙烯蠟。
8.根據權利要求I所述的太陽能電池的選擇性制絨方法，其特徵在於步驟二所述鹼制絨採用氫氧化鈉或氫氧化鉀加異丙醇或酒精與水的混合鹼溶液作為腐蝕液。
9.根據權利要求I所述的太陽能電池的選擇性制絨方法，其特徵在於步驟三採用清洗劑清洗的方法去除所述掩膜。
10.根據權利要求9所述的太陽能電池的選擇性制絨方法，其特徵在於所述清洗劑為氫氧化鉀和二乙二醇丁醚與水的混合溶液。
全文摘要
本發明公開了一種太陽能電池的選擇性制絨方法，首先在單晶矽晶圓表面製作掩膜，將單晶矽晶圓的正面用於接觸正面電極的部分以及單晶矽晶圓的整個背面覆蓋；然後進行鹼制絨，使所述單晶矽晶圓表面未覆蓋掩膜的部分形成金字塔狀的絨面；最後去除掩膜。本發明對單晶矽片的背面，以及正面用於製作BusBar和Finger的區域採用掩膜保護，不進行鹼制絨，而做預清洗或酸制絨，其他區域使用鹼制絨，通過這種選擇性制絨的方式既不影響電池的受光面積，在保證了絨面反射率的同時，又降低了接觸電阻，從而可提高太陽能電池的光電轉換效率。
文檔編號C30B33/10GK102651423SQ201110045069
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者石東益, 童銳 申請人:茂迪(蘇州)新能源有限公司