專利名稱：雙面受光型晶體硅太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能電池，尤其涉及雙面受光型晶體硅太陽能電池。
背景技術(shù)：
目前，晶體硅太陽能電池占全球商品化太陽能電池總量的近90%，處于絕對優(yōu)勢 地位。晶體硅太陽能電池經(jīng)過長期發(fā)展，其基于傳統(tǒng)鋁背場絲網(wǎng)印刷的系列技術(shù)已經(jīng)較為 完善。傳統(tǒng)的單面受光型晶體硅太陽能電池都是制作在太陽能級P型晶體硅材料上，其主 要制造步驟如下1)去損傷及制絨；2)磷擴散制結(jié)；3)刻蝕并去除磷硅玻璃(PSG) ；4)采用 PECVD(等離子增強化學(xué)氣相沉積)在擴磷面制做氮化硅減反射膜；5)背電極、電場印刷及 烘干；6)正面電極印刷、燒結(jié)；7)完成電池并測試。傳統(tǒng)單面受光型晶體硅太陽能電池的背面為全鋁背場，其缺點在于鋁背場的表 面復(fù)合速率較高，對效率的提高有著很大的制約；鋁、硅由于熱膨脹系數(shù)不同在燒結(jié)時會使 硅片彎曲，很難封裝成太陽能電池；鋁背場電池封裝后散熱性差，容易在工作過程中由于溫 度升高導(dǎo)致效率下降。在當今硅材料日益緊缺的情況下，為了充分利用現(xiàn)有技術(shù)，提高太陽能電池的輸 出功率，雙面受光型晶體硅太陽能電池已經(jīng)成為研究的熱點。目前國內(nèi)并沒有適合于產(chǎn) 業(yè)化的雙面受光型晶體硅太陽能電池技術(shù)，相關(guān)研究也僅限于實驗室階段。如專利號為 200610038978. 2的中國專利《磷硼同時擴散制造高效硅太陽能電池的方法》所公開的內(nèi)容， 其采用了硼、磷同時擴散的方法，但是由于兩種雜質(zhì)源在硅中的擴散溫度不同，交叉參雜后 會造成漏電，因此可行性很低。又如專利號為200720044255. 3的中國專利《具有濃硼濃磷 擴散結(jié)構(gòu)的太陽能電池》所公開的內(nèi)容，其采用了在氧化硅上開孔的方法，但是只能在實驗 室實施，很難在工業(yè)化生產(chǎn)上得到應(yīng)用。在國際上，目前也只有日本的日立公司能夠小規(guī) ?；a(chǎn)雙面受光型晶體硅太陽能電池。但是由于硼擴散工藝較難掌握，并沒有較為成熟 的、適用于大規(guī)模生產(chǎn)的硼擴散工藝；而且分步連續(xù)進行硼、磷擴散需要實用可靠的掩蔽保 護；另外在擴硼層表面上采用絲網(wǎng)印刷工藝實現(xiàn)歐姆接觸及表面繼續(xù)疊加特殊的鈍化層結(jié) 構(gòu)等，都具有相當?shù)募夹g(shù)難度，因此很難形成產(chǎn)業(yè)化。實用新型的內(nèi)容針對上述問題，申請人進行了改進研究，提供一種雙面受光型晶體硅太陽能電池， 可以充分利用現(xiàn)有技術(shù)，大幅度提高太陽能電池的輸出功率，并且工藝簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模
化生產(chǎn)。本實用新型的技術(shù)方案如下一種雙面受光型晶體硅太陽能電池，包括太陽能電池本體，具有單晶硅襯底，在所述單晶硅襯底的背面形成擴硼層P+，在所 述單晶硅襯底的正面形成擴磷層N+ ；背面減反射膜，在所述擴硼層P+上形成并由氮化硅構(gòu)成；正面減反射膜，在所述擴磷層N+上形成并由氮化硅構(gòu)成；[0012]背面柵線，以預(yù)定的圖案在所述背面減反射膜上形成并通過所述背面減反射膜連 接到所述擴硼層P+ ；正面柵線，以預(yù)定的圖案在所述正面減反射膜上形成并通過所述正面減反射膜連 接到所述擴磷層N+ ；可選的，所述單晶硅襯底為P型太陽能級單晶硅，形成的太陽能電池本體為P+PN+ 結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述單晶硅襯底為N型太陽能級單晶硅，形成的太陽能電池本體為P+NN+ 結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述背面減反射膜、正面減反射膜是使用PECVD形成的。本實用新型的有益技術(shù)效果是本實用新型采用現(xiàn)有晶體硅太陽能電池產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備，基于現(xiàn)有太陽能電池制 作傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷技術(shù)，生產(chǎn)成本與現(xiàn)有傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷太陽能電池產(chǎn)品相仿，卻大幅度的提 高了太陽能電池的輸出功率。并且解決了傳統(tǒng)鋁背場太陽能電池的部分難題，在后續(xù)轉(zhuǎn)化 效率提高、組件應(yīng)用拓廣上還有很大的空間。具體體現(xiàn)在以下四點(一)本實用新型以晶體硅材料為基礎(chǔ)，除現(xiàn)有成熟的磷擴散工藝外，還引入了擴 硼工藝，從而實現(xiàn)晶片兩面受光轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)。在本實用新型封裝后，按照一般背面接受25%的 反射光計算，可以使得整體太陽能電池組件的輸出功率有接近20%的提升。例如，如果電 池正面的轉(zhuǎn)化效率為16%，而背面為12%，按照背面接收的反射光為正面入射光的25%計 算，電池總體的輸出功率相當于效率為19%的單面鋁背場電池所達到的效果。( 二)硼在硅中的固溶度較鋁高一個數(shù)量級，這就更容易實現(xiàn)少數(shù)載流子在表面 復(fù)合速度的降低，從而更有助于提升太陽能電池的整體轉(zhuǎn)化效率。硼擴散適用廣泛，作為P+ 層，對于P型硅材料可以作為硼背場，其鈍化效果較傳統(tǒng)鋁背場更好；對于N型材料更是電 池P-N結(jié)制造的核心工藝，是太陽能電池實現(xiàn)高效演進的必經(jīng)之路。(三)本實用新型采用的雙面金屬柵線結(jié)構(gòu)有效避免了電池彎曲，更適用于厚度 日趨減薄的原硅片材料。并且擴硼層上還可以繼續(xù)鈍化，進一步提高電池性能。另外雙面 柵線結(jié)構(gòu)也較傳統(tǒng)鋁背場電池來的更為簡單、美觀。(四)本實用新型較傳統(tǒng)單面電池來說在應(yīng)用領(lǐng)域有著更廣泛的空間，尤其是在 未來的BIPV(光伏建筑一體化)上。由于有電池制成組件后采用雙面玻璃封裝，結(jié)合目前 的玻璃幕墻技術(shù)，可以實現(xiàn)建筑部分或者全部自給供電模式。

圖1是本實用新型實施例的太陽能電池的截面示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
做進一步說明。圖1示出的是本實用新型一個實施例的太陽能電池的截面示意圖。如圖1所示， 本實用新型由太陽能電池本體、背面減反射膜6、正面減反射膜2、背面柵線7及正面柵線1 組成。太陽能電池本體包括單晶硅襯底4，在單晶硅襯底4的背面形成有擴硼層P+5，在單晶硅襯底4的正面形成有擴磷層N+3。當單晶硅襯底4為P型太陽能級單晶硅時，形成的 太陽能電池本體為P+PN+結(jié)構(gòu)；而當單晶硅襯底4為N型太陽能級單晶硅時，形成的太陽能 電池本體為P+NN+結(jié)構(gòu)。擴硼層P+5上采用PECVD沉積氮化硅構(gòu)成背面減反射膜6，在擴磷 層N+3上采用PECVD沉積氮化硅構(gòu)成正面減反射膜2。背面減反射膜6上形成有預(yù)定圖案 的背面柵線7，并通過背面減反射膜6連接到擴硼層P+5。在正面減反射膜2上形成有預(yù)定 圖案的正面柵線1，并通過正面減反射膜2連接到擴磷層N+3。本實用新型的制作方法如下(1)將原始硅片進行預(yù)清洗，去除損傷層、制絨，作 為單晶硅襯底。(2)硅片背靠背進行單面硼擴散，制作P+層；硼擴散時采用三溴化硼液態(tài) 源擴散，溫度范圍在850-1050攝氏度，擴散時間15-60分鐘，方塊電阻10-80歐姆/方塊。 (3)對非擴硼層進行單面腐蝕并用濕氧氧化或者電解的方法去除硼硅玻璃。(4)在擴硼層 P+上制作氧化硅掩蔽層；掩蔽層保護擴硼層P+避免連續(xù)硼、磷擴散可能造成的交叉摻雜。 (5)同樣采用背靠背單面擴散的方法，進行后續(xù)的磷擴散，制作N+層；磷擴散采用三氯氧 磷液態(tài)源擴散，方塊電阻40-120歐姆/方塊。(6)擴磷工藝完成后過稀氫氟酸去除磷硅玻 璃。(7)等離子刻蝕去邊結(jié)；使用四氟化碳和氧氣作為工作氣體，在腔體內(nèi)等離子體的作用 下對硅片四周進行腐蝕，去除周邊PN結(jié)，防止電池短路。(8)用PECVD在硅片雙面沉積氮化 硅減反射膜；氮化硅層是優(yōu)秀的減反射膜，雙面沉積可以有效提高受光量，另外等離子氣相 沉積氮化硅膜中含有大量的氫原子，可以對硅片擴散表面形成有效的鈍化結(jié)構(gòu)，降低光生 載流子的表面復(fù)合速度。(9)絲網(wǎng)印刷兩面電極，先在擴硼層P+印刷柵線，烘干；然后再在 擴磷層N+印刷柵線，燒結(jié)，完成雙面金屬化，更好地實現(xiàn)歐姆接觸，制成本實用新型。以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型不限于以上實施例。可 以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和構(gòu)思的前提下，可以做出其它改進 和變化。
權(quán)利要求一種雙面受光型晶體硅太陽能電池，其特征在于包括太陽能電池本體，具有單晶硅襯底，在所述單晶硅襯底的背面形成擴硼層P+，在所述單晶硅襯底的正面形成擴磷層N+；背面減反射膜，在所述擴硼層P+上形成并由氮化硅構(gòu)成；正面減反射膜，在所述擴磷層N+上形成并由氮化硅構(gòu)成；背面柵線，以預(yù)定的圖案在所述背面減反射膜上形成并通過所述背面減反射膜連接到所述擴硼層P+；正面柵線，以預(yù)定的圖案在所述正面減反射膜上形成并通過所述正面減反射膜連接到所述擴磷層N+。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙面受光型晶體硅太陽能電池，其特征在于所述單晶硅襯底 為P型太陽能級單晶硅，形成的太陽能電池本體為P+PN+結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙面受光型晶體硅太陽能電池，其特征在于所述單晶硅襯底 為N型太陽能級單晶硅，形成的太陽能電池本體為P+NN+結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙面受光型晶體硅太陽能電池，其特征在于所述背面減反射 膜、正面減反射膜是使用PECVD形成的。
專利摘要本實用新型提供一種雙面受光型晶體硅太陽能電池，由單晶硅襯底、擴硼層P+、擴磷層N+、背面減反射膜、正面減反射膜、背面柵線、正面柵線構(gòu)成。在硅本體材料的正反兩面分別進行硼、磷兩種擴散，分別對P型或者N型硅片制成P+NP或者P+PN結(jié)構(gòu)的太陽電池。本實用新型可以充分利用現(xiàn)有技術(shù)，生產(chǎn)成本與現(xiàn)有傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷太陽能電池產(chǎn)品相仿，卻大幅度提高太陽能電池的輸出功率，并且工藝簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。解決了傳統(tǒng)鋁背場太陽能電池的部分難題，在后續(xù)轉(zhuǎn)化效率提高、組件應(yīng)用拓廣上還有很大的空間。
文檔編號H01L31/052GK201699033SQ20102014611
公開日2011年1月5日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者葉慶好, 楊樂, 楊志剛, 王景霄 申請人:楊樂