[发明专利]非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池铝背电场制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池器件制备技术领域，特别涉及一种非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池铝背电场制备方法。

背景技术

非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池的研究是实现可再生能源利用的有效途径之一，廉价、高效是推进太阳能电池应用的关键因素。以铝背电场为电极的非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池兼有廉价和高效的优点：采用丝网印刷铝浆与快速热退火工艺相结合，材料成本低，能耗小；所得到的铝背电场可增加开路电压和短路电流，效率高。总结相关研究可知铝背电场的作用有以下四点：1)钝化背表面，降低背面少数载流子复合速率，提高少子收集效率，提高开路电压；2)作为背反射器，增加光程，提高短路电流；3)作为电极输出端，降低串联电阻，进一步提高转换效率；4)对衬底质量较差的硅片进行铝吸杂，提高体寿命。相对于以非晶硅薄膜或硼(铝)扩散形成背电场的技术，该制备工艺相对简单，减少了生产工艺步骤和产业成本，具有广大的应用前景。

目前国际非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池背电场大多为：

p(n)型c-Si/本征a-Si:H/p+(n+)型a-Si:H结构背电场，以日本Sanyo公司的非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池为代表。背面采用一层本征非晶硅和一层重掺杂非晶硅作为背电场，结构和工艺略显复杂，如图1所示。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明采用丝网印刷涂覆铝浆和快速热退火工艺相结合，使制造工艺简单，成本降低，性能提高，提出了一种非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池铝背电场的制备方法。

本发明所述非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池铝背电场的制备方法，包括以下步骤：

(1)清洗双面抛光p型单晶硅片；

(2)在单晶硅衬底上丝网印刷铝浆；

(3)在干燥箱中预烘，去掉铝浆中的有机物；

(4)在快速热处理炉温度为700℃±20℃条件下，对上述经预烘处理后的p型单晶硅片进行快速热退火。

本发明提出的非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池铝背电场制备方法，具有以下特点和优点：

1、本发明采用的制备工艺简单，背电场的形成采用丝网印刷和快速热退火相结合，代替了现有技术结构中的非晶硅薄膜(见图1)，可有效较小串联电阻的损失，提高对电流的收集效率。

2、本发明的铝掺杂单晶硅层背电场与I型结构相比，代替在电池背面沉积高掺杂薄膜层，避免了在双面沉积过程中不同掺杂类型可能带来的交叉污染。

3、本发明的背电场制备工艺与通常的硼扩散、铝扩散相比，采用700℃±20℃高温快速热退火替代了800℃～1000℃的高温长时间烧结过程，可避免长时间高温烧结过程诱导的应力对单晶硅片的损伤。

4、采用CZ单晶硅片，短时间的快速退火，减少生产成本。

5、本发明的实现方法简单独特、易于掌握，具有操作方便、重复可靠的特点，具有明确的产业化前景。

附图说明

图1是I型铝背电场示意图

图2是本发明设计的铝背电场结构示意图

图3是未做铝背场的硅片少子寿命分布图

图4是做铝背场后的硅片少子寿命分布图a

图5是做铝背场后的硅片少子寿命分布图b

图1和图2中，1是金属电极，2是透明导电膜，3是n+(p+)非晶硅薄膜，4是本征非晶硅薄膜，5是p(n)单晶硅，6是p+(n+)非晶硅薄膜，7是金属铝掺杂单晶硅。

具体实施方式

下面将通过本实施例对本发明作进一步详细说明。

本实施例中单晶硅异质结太阳能电池铝背电场，其结构如图2所示，依次为p型CZ单晶硅衬底、铝掺杂层、铝浆层。

其制作步骤为：

1、铝背电场制备前，采用标准电子级清洗步骤清洗双面抛光p型CZ单晶硅片，单晶硅片厚度220微米，电阻率1～5Ω·cm；

2、以SA-6070型铝浆为原料，采用丝网印刷技术，在上述单晶硅片的背面印刷铝浆；

3、将已印刷好铝浆的p型单晶硅片放入电热鼓风干燥箱中，在200℃下预烘5min；

4、将预烘后带铝浆的p型单晶硅片放于石英舟上，在700℃±20℃时推入快速热处理炉中快速热退火1min；

制备上述实施例中如图2结构所示的太阳能电池铝背电场的另一实施例，通过以下步骤实现：

1、铝背电场制备前，采用标准电子级清洗步骤清洗双面抛光p型CZ单晶硅片，单晶硅片厚度200微米，电阻率1～5Ω·cm；

2、以SA-6070型铝浆为原料，采用丝网印刷技术，在上述单晶硅片的背面印刷铝浆；