[发明专利]一种选择性发射极晶体硅太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性发射极晶体硅太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

目前普通晶体硅太阳电池制造工艺为七大步骤，1.去除硅片表面损伤层；2.形成绒面结构；3.扩散形成PN结；4.去除磷硅玻璃；5.沉积减反膜；6.丝网印刷正背面电极；7.烧结形成欧姆接触。该流程制造的晶硅电池，其转换效率受其结构及物理机制的限制，很难超过17.5％。普通晶硅电池制约光电转换效率的原因主要有四个：1.扩散；2.前表面金属化欧姆接触；3.背场欧姆接触及镜面反射；4.电池表面形貌。对P型硅片，制PN结时，低浓度表面掺杂可以降低少数载流子的复合机率，提高电池的短路电流；但是，低浓度的掺杂给后续金属化欧姆接触带来困难，浓度越低，串联电阻越大，会降低电池的开路电压。普通硅电池考虑掺杂浓度与欧姆接触的需要，方块电阻在45Ω/口左右，限制了电池效率的提高。

为解决上述问题，大量文献中提到了电极接触区重掺、受光区轻掺的电池，即选择性发射极太阳电池的制造方法，其中以专利CN101101936公开的一种低成本的选择性发射极太阳电池工艺为代表。该专利公布的制造流程是：1.去除硅片表面损伤；2.形成绒面；3.热氧化生长SiO₂层；4.印刷腐蚀型浆料形成电极窗口；5.在POCl₃中重扩散；6.去除氧化膜，在POCl₃中轻扩散；7.去除磷硅玻璃；8.沉积减反膜；9.丝网印刷电极和背场；10.烧结实现金属化；该方法的优越性在于采用印刷腐蚀的方法在SiO₂上形成重扩窗口，取代了昂贵的光刻工艺。其缺点是，采用了三次高温热处理工艺，温度高达850℃，能源消耗大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服目前通用选择性发射极电池存在多次高温热处理以及接触区存在接触电阻偏大的缺陷，提供一种更节省能源、转换效率更高的选择性发射极晶体硅太阳能电池的制备方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种选择性发射极晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，具体步骤为：去除晶体硅片表面损伤层，重扩散，印刷栅线掩膜，制绒，去除掩膜，轻扩散，刻边，沉积减反膜。

进一步地，所述去除晶体硅片表面损伤层步骤为将晶体硅片放入70-90℃的质量浓度为30％的氢氧化钠溶液中减薄30-150秒，然后再用体积比为1∶1∶6的36.5wt％盐酸、30wt％过氧化氢和去离子水的混合溶液进行70-90℃酸洗5-10分钟。

所述重扩散步骤为将晶体硅片采用常规的管式扩散方法在800-1000℃进行中重扩散工艺，其中扩散源为三氯氧磷，通入体积比为50∶1的氮气与氧气的混合气体，时间10-30分钟，扩散方阻为10-40Ω/口，扩散之后浸入1-10wt％的氢氟酸中进行洗磷30-200s。

所述印刷栅线掩膜步骤为采用常规的晶体硅太阳能电池正面栅线电极丝网印刷的方法在晶体硅片上印刷一层掩膜浆料，其中，该浆料由质量比为4∶1的玻璃粉与有机载体组成，其玻璃粉由二氧化硅60wt％、二氧化锆5wt％、三氧化二铋6wt％、三氧化二铝0.5wt％、二氧化锡5wt％、氧化钙3.5wt％、三氧化二铬5wt％、二氧化钛10wt％和三氧化二镧5wt％组成，有机载体由重量比为1∶4的甘油和无水乙醇组成，印刷之后在100-600℃进行热处理。

所述制绒步骤为将晶体硅片浸入70℃-90℃的质量浓度为0.5％-10％的氢氧化钠溶液中反应10-30分钟。

所述去除掩膜步骤为将晶体硅片浸入有机溶剂二甲苯、丙酮或无水乙醇或者2-10wt％氢氟酸溶液中溶解5-10分钟，再用体积比为1∶1∶6的36.5wt％盐酸溶液、30wt％过氧化氢溶液和去离子水的混合溶液进行70-90℃酸洗5-10分钟。

所述轻扩散步骤为采用常规的管式扩散方法在800-1000℃对晶体硅片进行中轻扩散，扩散源为三氯氧磷，通入体积比为50∶1的氮气与氧气的混合气体，扩散方阻为50-100Ω/口。

所述刻边步骤为采用常规的等离子体刻蚀方法对晶体硅片边缘处进行刻蚀，刻蚀完再用1-10wt％的氢氟酸溶液进行洗磷30-200秒。

所述沉积减反膜步骤为采用常规的等离子增强化学气相淀积方法对晶体硅片正面进行沉积氮化硅减反膜工艺，气源为体积比为1∶10的硅烷与氨气，氮化硅的厚度为60-80nm，折射率为1.9-2.1。