[发明专利]一种基于N型衬底的IBC电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种基于N型衬底的IBC电池的制备方法。

背景技术

当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，发展可再生能源已经成为全球性的重大课题。这其中，太阳能拥有取之不尽、用之不竭的巨大优势，因此太阳能是可再生能源的一个主要方向。太阳能电池由于其广泛的应用，尤其是能应用于边远地区、高山、沙漠，制造大型电站而备受人们的青睐。

太阳能电池的结构简单来说就是一个P-N结，当太阳光照射在半导体P-N结上时，形成新的电子-空穴对。这些电子和空穴在P-N结电场的作用下向两区流动，即电子由P区流向N区而空穴则由N区流向P区，接通电路后就形成电流。

目前大规模生产的太阳能电池材料主要是用基体为p型的晶体硅材料，然后通过高温的磷扩散来形成P-N结。其量产的生产工艺稳定性好，但是转换效率已经几乎达到瓶颈。所以，人们开始研发低成本、高效率的太阳能电池。

由于常规的太阳能电池受光面约有8%左右的面积被金属栅线所遮挡，为了减少正面的遮光面积，增加电池的光生电流，人们考虑把正电极和负电极都放在电池的背面，成为背接触电池。IBC电池也是背接触电池的一种。

IBC电池早在1977年就有研究者开始研究，直到现在任然是太阳电池行业研究的热点。相对于常规的硅电池，IBC电池的优势很明显，主要可以表现在以下几个方面：（1）IBC电池的基体材料为n型晶体硅，少子寿命高，适用于制备高效电池，特别是对于IBC电池这种p-n结在背表面的电池结构，因为产生于前表面的光生载流子必须要迁移到电池背表面的p-n结才能被利用，较高的少子寿命是减少光生载流子在太阳电池表面和体内复合的保证；（2）n型基体的硼含量极低，因此由硼氧对造成的光致衰减没有p型基体材料明显，对封装后组件的效率提升更为明显；（3）IBC电池的正面没有电极，减少了遮光面积，增加了光生电流，电池的正负电极呈交指状的分布在电池的背面；（4）IBC电池易于封装，和常规电池相比，无需把前一片的负极交叉接到后一片的正极，易于操作。同时美观均一，满足消费者审美要求。

常规的制备p型发射极的方法是使用高温扩散硼源，具体就是通过采用高纯N₂携带BBr₃的方法。和POCl₃类似，BBr₃会反应生成B₂O₃，在高温的情况下扩散进入硅片内部形成p型发射极。但是，这种方法存在几个问题：（1）和气态的P₂O₅不同，B₂O₃的沸点较高，在高温下还是液态，难以均匀地覆盖在硅片表面，因此扩散的均匀性难以控制。（2）由于硼扩散的温度比磷扩散还要高，不仅浪费资源，而且对硅片影响很大，导致硅片少子寿命下降严重。

把激光技术应用于太阳电池的研发早已不是新闻，其选择性、非接触式的加工工艺也已经超越了其他工艺。使用激光技术能很好的简化IBC电池的生产流程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于N型衬底的由激光掺杂制备发射极的IBC电池制备方法，该方法安全可靠、成本低，可以适用于产线大规模生产。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种基于N型衬底的IBC太阳电池的制备方法，其特征在于，使用激光掺杂的方法来制备发射极，具体包括以下步骤：

⑴对晶体硅片进行表面织构化处理并进行化学清洗，然后在正背两面制备介质膜，使硅片表面具有亲水性；

⑵在涂有磷源的晶体硅背表面利用激光扫描的方法制备局部N⁺重掺杂结构，并清洗干燥处理；

⑶在涂有硼源的晶体硅背表面利用激光扫描的方法制备局部P⁺重掺杂结构，并清洗干燥处理；

⑷在涂有磷源的晶体硅正表面利用全激光扫描的方法制备N⁺轻掺杂结构；

⑸去除硅片正背两面的介质膜，并清洗干燥处理；

⑹在硅片正背两面制备钝化膜；

⑺在硅片正背两面制备减反射膜；

⑻在硅片背面制作电池正、负电极；并烧结。

在上述制备方法过程中，对所述步骤⑵、⑶和⑷的次序可以进行任意调整。

作为一种优选，所述步骤⑵和步骤⑷所述的磷源为磷酸与水和酒精的混合溶液或者磷硅玻璃。

作为一种优选，所述步骤⑶所述的硼源为硼酸溶液或者硼硅玻璃。