[发明专利]制备太阳能电池的方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及制备太阳能电池的方法，更特别是，涉及制备太阳能电池的方法，其中所述方法通过注入等离子体进行干法绒面化，采用固体源形成发射极层，以及使用薄氧化层形成钝化层。

相关领域描述

最近，考虑到高的燃料成本、环境污染、化石燃料能源的枯竭、原子能发电中废弃物的处理，和新型发电机的选址，新的且可持续的能源已引起公众注意。其中，太阳能作为无污染的能源资源，已经对其进行了积极的研究。

太阳能电池是采用光电效应将光转化成电能的装置。太阳能电池根据其组成材料可分为硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、干敏(dry-sensitized)太阳能电池、有机聚合物太阳能电池等。太阳能电池可用作电子表、无线电装置、无人灯塔、人造卫星、火箭等的主要电源，或用作与商用AC电源的分配系统连通后的辅助电源。

在这类太阳能电池中，提高转化效率是非常重要的，其中所述转化效率与入射太阳光转变为电能的比率有关。目前，已经进行了各种研究来提高转化效率。其中所使用的方法是通过在晶片表面进行绒面化来增加光吸收量。

图1是表示常规太阳能电池的制备方法的流程图。

参考图1，常规太能电池的制备方法包括初始清洁和SDR(切割损伤去除)步骤(S110)、湿法化学绒面化步骤(S120)、在已绒面化的太阳能电池晶片上形成发射极层的步骤(130)、除去PSG(磷硅玻璃)层的步骤(S140)、形成ARC(抗反射涂层)层的步骤(S150)、形成双面电极的步骤(S160)、烧制步骤(S170)和边缘隔离步骤(S180)。

在初始清洁和SDR步骤(S110)中，对太阳能电池的表面状态进行改进，即去除采用线状锯切割太阳电池晶片时，在太阳能电池晶片表面发生的损伤。因为初始清洁和SDR方法在本领域中是公知的，所以省略对其的详细描述。能够应用本领域公知的各种初步清洁和SDR方法，对于本领域技术人员而言是显而易见的。

在湿法化学绒面化步骤(S120)中，经过湿法化学蚀刻，太阳能电池晶片的表面形成褶皱，即在太阳能电池晶片的表面形成棱锥形状，其尺寸为4μm-10μm。进行湿法化学绒面化的原因是通过减少光反射量，从而对太阳能电池内部增加可用光的光吸收量。

在已绒面化的太阳能电池晶片上形成发射极层的步骤(S130)中，当太阳能电池晶片通常为P型时，将三氯氧磷(POCl₃)等进行扩散来形成n+掺杂。在扩散过程中，氧(O₂)形成被称为PSG层的扩散氧化层，而且PSG层生长在硅表面上。

在去除PSG的步骤(S140)中，去除在形成发射极层的步骤(S130)中形成的不期望的PSG层。这是因为PSG层吸收水分或其它杂质，并且降低光敏电阻PR的粘附性能。

在形成ARC层的步骤(S150)中，通过上层反射光与下层反射光之间的相消干涉，减少太阳能电池表面的光反射量，并且增加具体波长范围的选择性。由于当进行湿法化学绒面化时太阳能电池表面的高反射率，该步骤是为了提高太阳能电池的转化效率。

可以使用各种材料形成ARC层。通常，可以采用PECVD法进行调节ARC层的厚度，并且将具有高转化效率的氮化硅沉积。因为该层位于晶片的最上层表面，因此也被称为钝化层。

在形成双面电极的步骤(S160)和烧制步骤(S170)中，将前电极和背电极印在太阳能电池晶片的前表面和后表面上，并进行干燥，并且进行热处理过程用于接触。通常，前电极使用银(Ag)并且背电极使用铝(Al)金属层。能够应用本发明所属领域公知的各种电极形成方法对于本领域技术人员而言是显而易见的。

边缘隔离步骤(S180)是电极隔离的最后一步。即通过将三氯氧磷(POCl₃)等扩散形成n+掺杂之后，对掺杂在晶片边缘等处的不必要的n+层要进行隔离。

然而，常规的太阳能电池制备方法具有以下问题：

当通过上述湿法化学蚀刻对太阳能电池晶片进行绒面化时，太阳能电池两表面都会被蚀刻。通常，当需要太阳能电池晶片厚度不少于200μm时，如果通过湿法化学蚀刻对超薄晶片(太阳能电池晶片的厚度不大于200μm)进行绒面化，晶片两表面被蚀刻可能引起晶片的破损。

此外，对于为了形成发射极层而采用三氯氧磷(POCl₃)等的情况下，因为对太阳能电池晶片整个表面进行n+掺杂，所以需要边缘隔离和去除PSG层的单独步骤，导致制备方法的复杂化。