[发明专利]一种晶体硅太阳能电池烧结方法

说明书

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池烧结方法，包括以下步骤：S1：设置烧结炉传送履带匀速将印刷有铝浆和银浆的电池片送入烧结炉中，分别按照平台型和陡坡型烧结工艺曲线进行温度设置；S2：实际温度的测试：为准确掌握TPS烧结炉的实际烧结温度，实验借助温度测试仪获取炉内实际烧结温度，烧结炉内实际温度确实不等同于工艺设定温度，且差别较大，但与对应的温度设定基本吻合，陡坡型烧结曲线对应温度高于平台型烧结曲线的对应温度；陡坡型烧结曲线的温度持续上升，表明炉内温度持续升高，电池片充分加热，金属浆料与硅在液态时充分熔合、扩散，然后进入冷却区快速降温，最终形成良好的欧姆接触。

技术领域

本发明涉及太阳能电池的制备方法领域，特别是一种晶体硅太阳能电池烧结方法。

背景技术

烧结工艺作为晶体硅太阳能电池生产过程中的最后一道工序，涉及光学、热学和半导体材料等多门学科，主要研究金属材料与硅材料之间的熔合、扩散问题。由于正电极的银栅线和铝背场(BSF)比较薄，且属于不同的金属材料，正反两面形成合金的温度存在很大差别。目前，工业生产晶体硅电池用的烧结炉为银－铝共烧型。因此，把握好烧结温度及烧结时间，使硅与金属浆料之间形成良好的欧姆接触，是制造高效晶体硅电池的关键技术。对于晶体硅太阳能电池的烧结工艺，有研究提出了银硅烧结过程的动力学模型，且在许多文献中都论证了该模型的正确性。在晶体硅太阳能电池的产业化发展过程中，链式烧结炉和管式烧结炉是技术最为成熟的烧结设备，其中，美国Despatch公司的烧结炉和美国ThermalProcessing Solutions公司的TPS链式烧结炉占据了国际主要市场。在烧结工艺方面，广泛采用高温快速烧结，其工艺简单，便于规模化生产。目前被普遍认同的烧结曲线有平台型和陡坡型。

快速烧结工艺是将印刷在电池片表面的金属电极在烧结炉内快速烧结形成良好的电接触。金属浆料经烘干排焦后，收缩为固状物并黏附在硅片上，而浆料中玻璃粉具有腐蚀氮化硅膜的作用，使金属浆料直接与硅接触。所谓的烧结过程是，金属电极和硅片相互形成合金的过程，当金属电极材料与硅材料加热到共晶温度时，硅原子以一定的比例扩散到熔融态的合金材料中。当温度降低，系统开始冷却形成再结晶层，已经扩散到金属电极材料中的硅原子重新以固态形式结晶出来，即在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层。若该外延层内含有足量且与原晶体材料导电类型相同的杂质成分，则金属与晶体硅形成欧姆接触。

由于烧结工艺的优劣直接影响太阳能电池的光电转换效率，选择合理的烧结工艺显得尤为重要。陡坡型曲线的温度上升缓慢，平台型曲线的温度先平缓后突然上升，具体选择哪种烧结工艺曲线，一定要结合烧结炉的特性和工艺特点，特别要考虑扩散后方块电阻的高低。平台型烧结曲线的烧结炉具有快速升温和维持恒温的能力，同时，高方阻浅结结构与平台型烧结曲线较匹配。对于TSP链式烧结炉，其硬件性能不具备一定的优势，平台型烧结曲线不一定是理想选择。

因此，需要对晶体硅太阳能电池烧结方法进行进一步的改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶体硅太阳能电池烧结方法，能够提高太阳能电池的光电转化率。

选用2批各200片P型单晶硅，尺寸为156mm x 156mm，电阻率为0.5～3.0Ω·cm，厚度为(200±20)μm，扩散后方块电阻为(65±3)Ω，少子寿命大于6μs，氮化硅膜厚为80～85nm，折射率为2.00～2.05。样品经过清洗制绒、扩散制结、等离子刻蚀、去磷硅玻璃(去PSG)、镀减反射膜(PEVCD)、印刷电极、背场等常规生产工艺流程后进行烧结。其中，背面电极印刷选用儒兴RX-61041银浆，背电场印刷选用儒兴RX-8252X铝浆，正面电极印刷选用三星PA-SF8521银浆。

为达到上述发明的目的，提供了一种晶体硅太阳能电池烧结方法，包括以下步骤：