[发明专利]一种晶体硅太阳电池背接触电极结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池领域，具体涉及一种晶体硅太阳电池背接触电极结构的制备方法。

背景技术

随着世界晶体硅太阳电池产量的井喷式发展，导致了多晶硅原料的供应紧张及材料成本居高不下的局面。为此，世界太阳电池厂家不断寻找薄硅太阳电池技术和方法。硅片厚度不断减薄可以节约硅材料，提高硅材料的利用率，从而有助于缓解目前硅材料紧张的局面。目前硅太阳电池所用硅片已经从最初的350μm降到2004年主流厚度的280μm，发展到现在的180～200μm为主，硅片的利用率提升了32％。以5寸片(125×125mm)为例，如果切割厚度为280μm，则可以生产大约45片，如果切割厚度降到160μm，则每公斤原料可以生产硅片大约72片，有效节约44％左右的原料。因此通过硅片的减薄，可以不断降低晶体硅太阳电池制造成本。

随着硅片的减薄，长波长的光子容易透过硅片，所以太阳电池的背面必须有良好的背反射性能；此外，硅片减薄之后，少数载流子由于此时的扩散长度大于硅片的厚度，因此，少数载流子可以容易地扩散到背表面发生背面复合，从而导致太阳电池的转换效率的下降。因此，为了解决上述问题，在硅片减薄后必须采用钝化层对电池背面进行钝化。在高效电池的研究过程中，常采用热氧化钝化(SiO₂)和非晶氮化硅(SiNx)薄膜法。由于这两者都是非导电的介质层，背电极就不能采用传统的制备技术。

常用的实现背电极结构的方法一是光刻技术；如新南威尔士大学的PERL、PERC电池，就是采用光刻的技术，即采用一定的掩膜板利用光刻技术在SiO2钝化层上实现背电极的局部背接触结构。二是采用激光贯孔的方法实现电池下电极的导通，即采用激光打孔的办法在钝化层上实现电池局部背接触结构电极。如德国Fraunhofer太阳能系统研究所的LFC电池，斯图加特大学叠层钝化层上的LFC电池等。但是，由于这些高效电池中采用了蒸镀、光刻、激光烧融等工艺，工序复杂，成本高，不适宜大面积规模化生产，所以比较难以实现产业化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶体硅太阳电池背接触电极结构的制备方法，该方法工序简单、成本低、可以大规模化生产，有利于产业化的实现。

为达到上述目的，本发明提供的晶体硅太阳电池背接触电极结构的制备方法为：在沉积有SiNx薄膜钝化层的晶体硅片上，对SiNx薄膜钝化层先进行含玻璃料的铝浆丝网印刷，再进行全铝浆丝网印刷，高温烧结后即制备得背接触电极结构。

进一步的，本发明提供的晶体硅太阳电池背接触电极结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)以晶体硅片为衬底，在硅片上沉积SiNx薄膜形成钝化层；

(2)在SiNx薄膜钝化层上采用含有玻璃料的铝浆进行丝网印刷，制备得局部背接触结构；

(3)在局部背接触结构上采用全铝浆进行丝网印刷一层铝，高温烧结后即制备得背接触电极结构；

(4)利用背接触电极结构，采用常规电池工艺制备得太阳电池。

其中，步骤(1)中所述的晶体硅片为单晶硅或多晶硅，所述的晶体硅片使用前需经过清洗。

步骤(2)和(3)中使用的丝网印刷网板的孔径0.1～0.8mm，密度为250～280目。

步骤(4)中采用的常规电池工艺包括以下步骤：清洗、制绒、扩散、去结、减反射膜制备、烧结以及测试。

在步骤(2)中采用含有玻璃料的铝浆进行丝网印刷，使得铝浆可以充分烧穿SiNx钝化层，从而与硅片形成良好的欧姆接触，在高温烧结下，该铝浆与硅片还可以形成局域的背场。

步骤(3)中采用不含玻璃料的铝浆，该铝浆对SiNx薄膜的破坏性很小，一方面不会烧穿SiNx层，保持SiNx薄膜良好的钝化性能，另一方面，该铝层可以起到背反射器的作用，提高太阳电池的内背反射率，提高太阳电池的长波响应。

本发明的有益效果是：

(1)由于SiNx薄膜是一种非导电的介质层，必须有适合的背电极引出技术方案，本发明提出的通过丝网印刷背接触电极技术，制备的晶体硅太阳电池具有低成本优势；

(2)与传统的晶体硅太阳电池相比，本发明采用了SiNx薄膜作为背场取代了常规的铝背场，这样可以解决因硅片减薄造成的传统的铝背场引起的“翘曲”问题；

(3)采用了Al/SiNx复合薄膜层作为背钝化和内背反射层技术，将复合薄膜层的良好钝化性能和内背反射性能结合在一起，可以解决因硅片减薄造成的电池性能下降问题，而目前传统的晶体硅太阳电池基本上是采用铝背场，随着硅片的减薄，铝背场已无法满足要求；