[发明专利]一种双面钝化和激光打点制备背点接触晶体硅太阳电池的方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池制造领域，具体涉及一种晶体硅太阳电池的制备方法。

背景技术

能源紧张和环境恶化迫使世界各国积极寻求可代替常规能源的绿色可再生能源。光伏发电作为可再生能源的一个重要组成部分近年来获得了很大发展，2007年全球太阳电池产量达到4.28GW，比2006年增加了69％，2008年增幅更大，其中中国光伏行业的发展尤为显著，从2007年开始总产量已经排名全球第一。然而，与国外先进制备技术相比，我国的晶体硅太阳电池制备技术还是相对落后，基本流程如图1所示，由制绒、扩散、沉积减反膜、丝网印刷和烧结等传统工艺组成，所以制备出来的电池效率不高，目前单晶硅太阳电池转换效率一般维持在16.5～17.0％左右，多晶硅一般为15.0～16.0％左右。

相对于传统工艺，全球各大研究机构已经研发出一系列转换效率超过20.0％的高效晶体硅太阳电池，如PERL(Passivated emitter，rear locally diffused)电池、PERC(Passivated emitter and rear cell)电池、PERT(Passivated emitter，rear totallydiffused)电池、HIT(Heterojunction with Intrinsic thin—layer)电池、刻槽埋栅(Buried contact)电池、全背电极接触电池(Rear-contact solar cell)、OECO(Obliquely evaporated contact)电池、LFC(Laser-fired contact)电池、MWT(metal-wrap-through)电池、EWT(emitter-wrap-through)电池等。它们均采用高质量的硅衬底、完美的表面陷光结构、优良的表面钝化技术和独特的电池结构，从而使得太阳电池转换效率获得较大提高。但是，对于产业化生产，这些电池一方面由于采用高质量的衬底导致材料成本很高，另一方面制作工艺非常复杂，对设备的要求很高，所以很难转化为大规模的生产。

因此，当前太阳电池发展的重点是开发高效率、低成本、适合于大规模生产的太阳电池产业化技术。要得到高转换效率，必须对电池前表面和后表面结构进行完善的设计和制作。选择性发射极是一种很好的晶体硅太阳电池的前表面结构，既增加短波响应和降低前表面复合，又减少前电极与发射区的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高了转换效率。

然而对于产业化来说，目前无论是传统结构还是选择性发射极结构，后表面都没有进行钝化，为全铝电极和背场。在金属铝与硅衬底接触处，载流子的复合速率极大，使得较大部分的光生载流子在此处被复合，从而降低了电池的性能。

为了减少背面复合，很有必要对背面电极与硅衬底接触处进行钝化，以期进一步提高开路电压和短路电流，对于硅片衬底越来越薄的电池更需如此。双面钝化和背点接触结构是降低背面复合速率的一种最佳模式，由于它既可保证欧姆接触的要求，又可大幅度降低背面复合速率，所以非常适合于高效太阳电池的开发。一些研究机构开发出的效率超过20.0％电池大多数都采用此结构，如前所述的PERL电池、PERC电池、PERT电池、全背电极接触电池。但是它们的背电极与硅衬底的点接触方式主要通过光刻法在钝化层中进行开窗口(如图2所示)，成本高、时间长，无法转化为大规模生产。德国Fraunhofer-ISE研究成功的LFC(Laser-fired contact)技术，在背面钝化和磁控溅射A1电极后利用激光进行局部烧融，从而较快地形成背点接触和局部电场。这种技术比光刻法有很大进步，但仍难以转化为规模化生产，主要还是由于磁控溅射成本高以及激光烧融A1电极速度慢的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合于大规模生产、具有较低成本和较高转换效率的双面钝化与激光打点制备背点接触晶体硅太阳电池的方法。

本发明的目的通过采取以下技术措施予以实现：

一种双面钝化和激光打点制备背点接触晶体硅太阳电池的方法，其特征在于：在常规晶体硅太阳电池制备工艺的基础上，对太阳电池前后表面进行双面钝化，然后利用激光在太阳电池后表面钝化层上快速打点，形成背电极局部接触窗口，丝网印刷或磁控溅射电极后，制备成效率较高的背点接触晶体硅太阳电池。