[发明专利]一种制备隐蔽型发射极硅太阳电池的方法

说明书

技术领域

本发明属于硅太阳电池的制造方法。

背景技术

目前一般的硅太阳电池设计和制造方法，发射区和发射区电极均位于电池正面，这种结构存在局限性。首先，尽管栅线电极所占面积很小，仅占电池正面面积8％，可依然阻挡了部分阳光，使电池有效受光面积降低，降低了光生电流的密度，不利于提高太阳电池的效率；其次，由于正负电极分别在电池的两边，需要用涂锡带从一块电池的正面焊接到另一块电池的背面，由于发射极电流通过的路径很长，发射极串联电阻增大，降低了集电极输出电流；再其次，在组件封装时，发射极双面连接方式使自动化生产的难度加大。

发明内容

为了解决前述常规硅太阳电池存在的问题，本发明提供了一种依靠导电小孔来收集载流子，并传递到背面发射区电极上的隐蔽型发射极硅太阳电池的一种制作方法。

本发明隐蔽型发射极硅太阳电池的英文缩写为EWT(Emitter WrapThrough)硅太阳电池。

本发明提出的制备隐蔽型发射极硅太阳电池方法是在P型硅片上通过激光打孔和发射区磷扩散工艺把正面发射区引入背面局部发射区，将二者直接地连接在一起；激光打孔和扩散阻挡层或发射区光刻决定了磷扩散位置，从而界定硅片背面p-n结；通过丝网印刷间隔排列的正负电极及烧结连线，将正负电极全部交叉排列在背面，实现太阳电池的完全背接触互连方式。

本发明包括以下工艺步骤：

(1)在p型硅片上激光打孔；

(2)清洗硅片去掉硅片表面的污染物，用腐蚀液去除激光打孔产生的辐射损失层，再进行表面织构化；

(3)用以下工艺中的一种或几种界定硅片背面p-n结：

a.沉积SiNx膜作为扩散阻挡层，或

b.丝网印刷扩散阻挡层，或

c.丝网印刷耐腐蚀浆料，或

d.激光刻槽法；

(4)以POCl₃为磷源在扩散炉内进行扩散，获得40-70Ω/□的发射区方块电阻或者110Ω/□的前表面发射区方块电阻，电池后表面20Ω/□的发射区方块电阻；

(5)扩散结束后对硅片表面进行钝化，即在硅片表面生长SiO₂或SiN_x薄膜；

(6)在硅片背面用金属浆料通过丝网印刷间隔排列与p型电极区域连接的正电极和与n型电极区域连接的负电极后，烘干、烧结。

所述步骤(1)在p型硅片上激光打孔的密度为0.5-1hole/mm²。

所述步骤(4)以POCl3为磷源在扩散炉内进行扩散，获得40-70Ω/□的发射区方块电阻或者110Ω/□的前表面发射区方块电阻，电池后表面20Ω/□的发射区方块电阻。

所述步骤(6)通过两次丝网印刷交叉排列的正负电极；或者利用其它方法制作太阳电池的电极。

所述步骤(6)发射结结深大于0.3μm，表面浓度大于10²⁰atoms/cm³，以防止旁路电流的增加和结区的复合。。

所述步骤(6)在链式烧结炉中烘干的温度为180-210℃，烧结最高温度为760℃；传送硅片的网带的前进速度为180mm/分钟。

本发明在目前传统硅太阳电池的工艺的基础上，在p型硅片上通过激光打孔和发射区磷扩散工艺把正面发射区引入背面局部发射区，将二者直接地连接在一起；激光打孔和扩散阻挡层或发射区光刻决定了磷扩散位置，从而界定硅片背面p-n结；通过丝网印刷间隔排列的正负电极及电极的烧结，将正负电极全部交叉排列在背面，实现太阳电池的完全背接触互连方式，制备出隐蔽型发射极硅太阳电池。

与传统太阳电池相比，太阳电池有如下优点：

(1)显著地提高了光生电流密度。这是因为本发明电池的正面不做金属电极，没有任何遮挡，增加了电池的受光面积，而将正面发射区与背面局部发射区连接在一起的激光穿孔所形成的圆柱面(πr²×硅电池高度)进一步增大了电池的受光面积；同时，激光穿孔提供的发射区电流低阻通路缩短了发射区与基区相互连接的距离，减少了连线电阻，增大了集电极电流；

(2)一定密度的通过重磷扩散的n型硅穿孔能够同时从电池的正面n扩散区和背面n扩散区收集电荷，使得电池具有很高的电荷收集率，能够利用低品质的硅材料制备隐蔽型发射极硅太阳电池；

(3)正电极和负电极均排列在电池背面，既简化了光伏组件的封装，可以采用全新的组件封装模式进行共面连接，优化了电池制作工艺，缩短了封装时电池相互之间的间隔，提高了封装密度，降低了封装难度，更容易实现工业自动化生产；