[发明专利]双面钝化的晶体硅太阳电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及的是一种光伏发电技术领域的制备方法，特别是涉及一种双面钝化的晶体硅太阳电池的制备方法。

背景技术

太阳能光伏发电产业发展非常迅速，自2007年以来中国的光伏产量一直占据全球首位，产品类型以晶体硅电池和组件为主，占据近90％的市场份额，薄膜电池占10％左右的市场。虽然中国光伏制造量第一，但光伏产品的光电转换效率却处于中等水平，缺乏核心技术。增强光伏产品在全球市场中的核心竞争力，必须研发新技术，提高光伏电池和组件的光电转换能力，降低制造成本。

目前大面积高效率晶体硅太阳电池主要有美国Sunpower公司的全背面接触电池，2010年6月报道，经过美国国家可再生能源实验室(NREL)检测，其电池转换效率已到24.2％。日本Sanyo的HIT电池，转换效率达到23％(100.4cm2，AIST test，2008)。中国Suntech的Pluto电池，2009年最高转换效率达到19％以上，技术主要是以澳大利亚新南威尔士大学马丁格林实验室的PERL电池结构原型为基础，进行产业化开发。晶体硅太阳电池的研究开发和发展方向主要集中在以下两个方向：高效率化和低成本化。尤其是高效率化不仅可以降低成本，也是太阳电池竞争和持续发展的关键所在。国外太阳电池公司通过长时间的积累和开发，相继推出了各具特色的高效率太阳电池，比如，日本三洋(Sanyo)的HIT电池，采用晶体硅和薄膜硅相结合的技术，在低温工艺下可以实现高转换效率电池，这种技术目前国际上只有三洋拥有，产业化电池效率高达19-20％；美国SunPower公司通过20年以上的不懈努力，成功推出了独特的背发射结和点接触电极的高效太阳电池；日本的三菱电机，京瓷，夏普等也开发了特殊的表面制绒和环绕电极(Wrap-through)结构的高效率太阳电池。在国内无锡尚德开发出Pluto高效率太阳电池结构，其它太阳电池公司也在积极开发新技术来提高电池效率。

目前晶体硅太阳电池产品在光伏市场占绝对优势，这类产品中50％左右的成本来自于晶体硅片。为降低成本，硅片厚度越来越薄，对于大面积的电池薄硅片，表面复合会非常严重，这将导致电池效率损失。可见减少大面积薄硅片的表面复合速率是提高电池效率的重要手段。目前常用的钝化技术是采用等离子体增强的化学气相沉积系统制备氮化硅薄膜，或者氧化硅钝化膜，这些薄膜中富含高密度的正电荷，适合钝化N型硅片，不适合P型硅片的表面钝化。本专利涉及的采用热丝化学气相沉积方法在低温条件下制备氢化硅基薄膜对P型硅片具备优异的钝化性能，同时结合丝网印刷的铝背场，能够提升硅薄膜的热稳定性，阻止烧结过程中氢的大量逸出，从而硅基薄膜可以作为钝化晶体硅背表面的重要手段，改善电池在长波光的光谱响应，提高电池的光电转换效率。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种双面钝化的晶体硅太阳电池的制备方法，本发明结合了晶体硅与氢化硅基薄膜不含大量正电荷的特点，在低温工艺下可实现P型硅片表面的有效钝化，降低光生少数载流子在背表面复合的几率，提高电池的长波光量子效率，为光生载流子的输运和收集创造条件。此外在N型晶体硅(即经过磷扩散的P型晶硅片)的正面采用等离子体化学气相沉积(PECVD)系统制备氮化硅薄膜，利用氮化硅的氢钝化和固定正电荷的场钝化作用可以改善电池在短波的光谱响应，从而实现晶硅电池的双面钝化。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括以下步骤：

①采用碱溶液和酸溶液分别对P型单晶硅和多晶硅片进行表面预清洗和表面织构，使硅片表面清洁，而且在单晶硅表面形成金字塔结构在多晶硅表面形成的腐蚀坑，降低表面光学反射率。

所述的碱溶液和酸溶液，碱溶液为NaOH，KOH；酸溶液为HNO₃，HF，HCl。

所述的所用硅片厚度约200μm，面积125x125mm²准方片，电阻率1Ω·cm。

所述的表面预清洗和表面织构，用1-5％的酸溶液去除硅片表面的SiO₂层，对P型单晶硅片在浓度小于3％的碱溶液在80℃左右制备金字塔形状绒面，然后采用去离子水超声清洗，并吹干。

②用三氯氧磷作为扩散源进行扩散形成PN结。

所述的扩散，是指：采用管式扩散炉，以氮气作为携源气体，在制绒后的p型单晶硅片上面扩散磷形成N型发射层，从而形成PN结。

③采用化学湿法去除硅片表面的磷硅玻璃，并采用等离子体将硅片边缘刻蚀。

所述的化学湿法为采用浓度低于5％的HF溶液。