[发明专利]一种用阴罩掩膜镀膜制造HBC电池片及电池的方法

说明书

本发明公开了一种阴罩掩膜镀膜制造HBC电池片的方法，包括如下工艺步骤：1)首先根据镀膜尺寸设计对应尺寸的N区镀膜阴罩及P区镀膜阴罩；2)镀膜前，将硅片放置在镀膜阴罩内定位好以遮挡P区或N区；3)采用PVD镀膜工艺在硅片上形成N膜或P膜；4)再将硅片在镀膜阴罩内定位好以遮挡N区或P区；5)再采用PVD镀膜工艺在硅片上形成P膜或N膜。该发明用PVD镀膜结合阴罩掩膜的方法在硅片背面分别单独形成P膜及N膜，从而有效避免了现有技术使用的掩膜刻蚀方法存在的工艺流程长效率低且由于刻蚀污染薄层性能而影响电池性能的不足，具有工艺步骤短、生产成本低的优点，且有效提升了转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种用阴罩掩膜镀膜制造HBC电池片的方法以及对应的HBC电池制备工艺。

背景技术

近年来，能源危机与环境压力促进了太阳电池研究和产业的迅速发展。目前，晶体硅太阳能电池是技术最成熟、应用最广泛的太阳能电池，在光伏市场中的比例超过90％，并且在未来相当长的时间内都将占据主导地位。

硅在自然界中的原材料丰富，可以大量生产，它是利用太阳能作为材料的基础。单晶硅的晶界位错缺陷少、纯度高、少子寿命高，做成电池效率相对高。如果在硅基体材料里掺有少量磷原子，它会产生很多相对自由电子，使基体呈现良好的导电性，这种晶硅叫N-型硅；而如果掺有少量硼，它会产生很多相对带正电的核，同样使基体呈现良好导电性，这种晶硅叫P-型硅。如果把P型和N型硅贴合形成就可以PN结，PN结有特别的功能，就是在光照后，硅吸收光能后激发产生电子(负电荷)和空穴(正电荷)，通过PN结可以选择性收集其中一种电荷，从而达到正负电荷分离的目的，这是太阳能发电的基础。

大部分的太阳能电池把PN结做在硅片表面的其中一面，例如，对于N型基体的硅片，通过表面掺杂形成P型结构，P层就可以收集空穴正电荷，自然地，电子负电荷到背面集中，这时如果正面背面都有导线分布，它就成了一块发电板，通常叫电池。

这种利用电池片两个表面分别收集反向电荷的方法简单，也受到了广泛应用。但是，它的一个先天缺陷是，如果其中一面是朝向光让光进入基体，当表面布置导线后必定遮光，导致部分光的损失，这种损失大概能导致3-6％的绝对效率损失，对于一个本身只有20％多光电转化效率的电池，改善或消除这部分损失对提升光电转换效率至关重要。

1975年，Schwartz首次提出背接触式太阳能电池。经过多年的发展，人们又研发出了交叉指式背接触(IBC)太阳能电池。IBC太阳能电池最显著的特点是PN结和金属接触都处于太阳电池的背部，前表面彻底避免了金属栅线电极的遮挡，结合前表面的金字塔绒面结构和减反层组成的陷光结构，能够最大限度地利用入射光，减少光学损失，具有更高的短路电流。同时，背部采用优化的金属栅线电极，降低了串联电阻。通常前表面采用SiNx/SiOx双层薄膜，不仅具有减反效果，而且对绒面硅表面有很好的钝化效果。这种前面无遮挡的太阳能电池不仅转换效率高，而且具有外形美观等优势，适合应用于光伏建筑一体化，具有极大的商业化前景。

IBC电池虽然可以获得极高的效率，但都是基于同质PN结实现的。为了在背表面不同区域分别形成P区和N区，需要在高温扩散后引用掩膜光刻等技术，所以IBC电池是商品化晶体硅电池中工艺最复杂、结构设计难度最大的电池，制造成本高。

异质结电池是在硅片表面镀非常薄层的非晶硅来钝化表面，然后在非晶硅表面镀掺杂非晶硅P和N薄膜层，再在P和N层用导电层把电导出来。异质结电池具有很高的效率优势，转化效率达到25％以上。近年，异质结电池概念用来制造背电池，通称为HBC(如图1所示)。

但是目前提出的HBC制造流程仍然避免不了掩膜、刻蚀工艺，即：在制造HBC的过程中，为了实现P区与N区的隔离，现有技术必须先镀P层并覆盖整个表面，然后用掩膜刻蚀的方法把N区的P层刻掉，再镀N层并覆盖整个表面，然后再用掩膜刻蚀的方法把P区的N层刻掉。这种方法工艺流程长，效率低，同时由于刻蚀污染薄层性能而影响电池性能。