CN104078530A - 一种双绒面晶体硅太阳电池的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双绒面晶体硅太阳电池的制造方法，它涉及晶体硅太阳电池制造领域。本发明通过对晶体硅太阳电池普遍工艺流程的改进，在晶体硅太阳电池普遍工艺流程的基础上增加一道背表面镀膜工艺，在晶体硅太阳电池前、后表面制作双绒面陷光结构，增强了晶体硅太阳电池的陷光效应，提高太阳电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及的是晶体硅太阳电池制造领域，具体涉及一种双绒面晶体硅太阳电池的制造方法。
背景技术
通常在晶体硅太阳电池的前表面制作如图1所示的绒面结构。研究表明图4所示的前、后表面都有绒面的双绒面太阳能电池比图3所示的仅前表面具有绒面的单绒面太阳能电池的陷光效应要好。提高太阳电池陷光效应，可以提高太阳电池的光电转换效率。
目前晶体硅太阳能电池普遍采用的生产工艺流程如图5所示；但是采用如图5所示的生产工艺流程，只能生产出如图3所示的具有单绒面的晶体硅太阳电池，即只是电池的前表面具有如图1所示的绒面结构，而电池的后表面不具有绒面结构；主要是因为普通工艺中的刻蚀去边结及去PSG工艺会将后表面的绒面结构腐蚀掉而变成图2的情况。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种双绒面晶体硅太阳电池的制造方法，在太阳能电池的前、后表面都具有绒面结构。双绒面结构具有更好的陷光效应，因而可以提高晶体硅太阳能电池的转换效率。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种双绒面晶体硅太阳电池的制造方法，其制造工艺流程为：1、制绒及扩散前清洗；2、扩散制结；3、背表面镀膜；4、刻蚀去边结及去PSG（磷硅玻璃），5、PECVD镀膜；6、丝网印刷金属化电极及烧结。与普通工艺相比增加了一道背表面镀膜工艺。
本发明特别涉及在扩散制结工艺之后增加一道背表面镀膜工艺。通过背表面镀膜工艺在电池背表面的绒面结构上镀上一层具有掩膜作用的氮化硅掩膜，氮化硅掩膜起到了保护背表面绒面结构的作用。因为在随后的刻蚀去边结及去PSG工艺中，氮化硅掩膜可以阻止腐蚀液与硅接触，从而避免了背表面绒面结构遭到腐蚀而损坏。
本发明所涉及背表面镀膜工艺采用生产型的PECVD镀膜设备，也可以和PECVD镀膜工序共用PECVD镀膜设备。在背表面镀膜工艺中，采用电池的后表面作为镀膜面，采用硅烷和氨气作为反应气体通入镀膜腔室中。同时刻蚀去边结的腐蚀液会与氮化硅掩膜发生反应，需要控制氮化硅掩膜的厚度，保证氮化硅掩膜刚好反应完。
另外制绒及扩散前清洗工序要求采用双面制绒工艺，即硅片经过制绒及扩散前清洗工艺后，前后表面都有绒面结构。
本发明的有益效果是：能够工业化生产出双绒面晶体硅太阳电池，通过双绒面结构提高晶体硅太阳电池的陷光效应，从而提高了晶体硅太阳电池的光电转换效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的绒面结构图；
图2 经过刻蚀工艺腐蚀后的后表面结构图；
图3 单绒面晶体硅太阳电池的结构示意图；
图4 双绒面晶体硅太阳电池的结构示意图；
图5 晶体硅太阳能电池普遍采用的生产工艺流程图；
图6 本发明所采用的晶体硅太阳能电池生产工艺流程图；
图7 本发明实施例中各工艺效果图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-图7，本具体实施方式的双绒面晶体硅太阳电池的制造工艺流程如图6所示，依次包括：制绒及扩散前清洗、扩散制结、背表面镀膜、刻蚀去边结及去PSG（磷硅玻璃）、PECVD镀膜和丝网印刷金属化电极及烧结。以下对各道工艺作进一步详细描述，具体内容如下：
1、制绒及扩散前清洗
采用如图7（a）所示的普通P型硅片；对于单晶硅片，采用氢氧化钠、异丙醇及制绒添加剂水溶液作为腐蚀溶液对硅片进行腐蚀，腐蚀溶液温度不超过78℃；对于多晶硅片，采用氢氟酸、硝酸水溶液作为腐蚀溶液对硅片进行腐蚀，腐蚀溶液温度不超过8℃；保证硅片双面都浸没在腐蚀溶液中；经过上述工艺处理后，在P型硅（7）的前表面（1）、后表面（4）就都形成了绒面结构，如图7（b）所示。
2、扩散制结
采用两片硅片叠放的单面扩散方式；用液态电子纯三氯氧磷作为扩散磷源，扩散温度不超过850℃；通过扩散制结，主要在P型硅片的前表面1形成一层N型扩散层3，从而形成PN结，如图7（c）所示。
3、背表面镀膜
这是本发明所特有的工艺步骤。采用电池的后表面4作为镀膜面；采用PECVD镀膜设备作为本工艺步骤的生产设备；采用硅烷和氨气作为背表面镀膜的反应气体通入PECVD镀膜设备的镀膜腔室中；硅烷和氨气的流量比为1：5∽1：8，氮化硅薄膜的厚度应控制在40∽60nm范围内；背表面镀膜工艺的主要目的是在晶体硅太阳电池后表面4的绒面上镀上一层薄的氮化硅掩膜8作为后表面绒面的保护层，如图7（d）中所示。
4、刻蚀去边结及去PSG（磷硅玻璃）
采用湿法刻蚀工艺。用氢氟酸去除PSG，用氢氟酸、硝酸水溶液去除硅片四边的N型层；电池片正面朝上，后表面浸入到氢氟酸、硝酸水溶液中，由于后表面的绒面外面镀有一层氮化硅掩膜8，所以氮化硅掩膜8先受到氢氟酸、硝酸水溶液的腐蚀，通过刻蚀去边结和去PSG工艺处理后，即达到了去除PSG和四边的N型层的目的，同时氮化硅掩膜8也反应完全，从而实现如图7（e）所示的双绒面陷光结构。
5、PECVD镀膜、丝网印刷金属化电极及烧结
PECVD镀膜、丝网印刷金属化电极及烧结工艺与普通单绒面陷光结构的晶体硅太阳电池工艺一样。PECVD镀膜在电池前表面1制作氮化硅薄膜2；丝网印刷金属化电极及烧结在前表面制作梳状金属电极6以及在后表面制作铝膜5。经过PECVD镀膜、丝网印刷金属化电极及烧结工艺处理后，一种前、后表面都具有绒面的双绒面晶体硅太阳电池就制造完成，其结构如图4所示。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种双绒面晶体硅太阳电池的制造方法，其特征在于，其制造工艺流程为：1、制绒及扩散前清洗；2、扩散制结；3、背表面镀膜；4、刻蚀去边结及去PSG（磷硅玻璃），5、PECVD镀膜；6、丝网印刷金属化电极及烧结。
2.根据权利要求1所述的一种双绒面晶体硅太阳电池的制造方法，其特征在于，所述的步骤(1) 对于单晶硅片，采用氢氧化钠、异丙醇及制绒添加剂水溶液作为腐蚀溶液对硅片进行腐蚀，腐蚀溶液温度不超过78℃；对于多晶硅片，采用氢氟酸、硝酸水溶液作为腐蚀溶液对硅片进行腐蚀，腐蚀溶液温度不超过8℃；保证硅片双面都浸没在腐蚀溶液中；经过上述工艺处理后，在P型硅的前表面、后表面就都形成了绒面结构。
3.根据权利要求1所述的一种双绒面晶体硅太阳电池的制造方法，其特征在于，所述的步骤(2)采用两片硅片叠放的单面扩散方式；用液态电子纯三氯氧磷作为扩散磷源，扩散温度不超过850℃；通过扩散制结，主要在P型硅片的前表面（1）形成一层N型扩散层（3），从而形成PN结。
4.根据权利要求1所述的一种双绒面晶体硅太阳电池的制造方法，其特征在于，所述的步骤(3) 采用电池的后表面作为镀膜面；采用PECVD镀膜设备作为本工艺步骤的生产设备；采用硅烷和氨气作为背表面镀膜的反应气体通入PECVD镀膜设备的镀膜腔室中；硅烷和氨气的流量比为1：5∽1：8，氮化硅薄膜的厚度应控制在40∽60nm范围内；背表面镀膜工艺的主要目的是在晶体硅太阳电池后表面的绒面上镀上一层薄的氮化硅掩膜作为后表面绒面的保护层。
5.根据权利要求1所述的一种双绒面晶体硅太阳电池的制造方法，其特征在于，所述的步骤(4)采用湿法刻蚀工艺，其具体步骤为：用氢氟酸去除PSG，用氢氟酸、硝酸水溶液去除硅片四边的N型层；电池片正面朝上，后表面浸入到氢氟酸、硝酸水溶液中，由于后表面的绒面外面镀有一层氮化硅掩膜，所以氮化硅掩膜先受到氢氟酸、硝酸水溶液的腐蚀，通过刻蚀去边结和去PSG工艺处理后，即达到了去除PSG和四边的N型层的目的，同时氮化硅掩膜也反应完全，从而实现双绒面陷光结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141001 |