[发明专利]一种制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光伏技术领域，具体涉及一种制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法。

背景技术

背接触技术和异质结技术分别是一种可获得高转换效率的单晶硅太阳能电池技术。在背接触太阳能电池中，电池正面没有任何电极分布，发射极和基极交叉排列于电池背面，分别收集晶体硅光伏效应产生的光生载流子，由于电池正面没有金属电极栅线遮挡产生的光学损失，可有效增加电池片的短路电流，极大提高了转换效率。在异质结太阳能电池中，在P型非晶硅或N型非晶硅与单晶硅基底之间插入一层本征非晶硅，有效改善了单晶硅表面的钝化效果，极大提高了少数载流子寿命，可获得极高的开路电压，从而提高了转换效率。背接触异质结单晶硅太阳能电池结合了上述两种技术的优点，可获得极高的光电转换效率。松下公司目前使用该技术的太阳能电池已经可以实现25.6％的实验室转换效率。

背接触异质结太阳能电池通常采用复杂的光刻工艺制作，单位时间产能低且制作成本高昂，不适用于规模化量产。因异质结电池的制作过程只涉及真空镀膜工艺，可采用掩模技术形成背接触异质结电池所需要的背面P型区域和N型区域的交叉排列，掩模置于硅片基底之上，只在需要成膜的区域留有开口，根据所需要P型和N型区域的大小，合理设计掩模的尺寸，即可获得所需图案。掩模技术的优点是工艺简单、成本低，但在使用掩模的过程中，如果掩模与硅片贴合不紧密，会导致P型和N型区域的边界不清晰，形成P型和N型的混合边界过渡区域。如果这个区域过宽，会影响载流子的收集效率。为有效隔开P型和N型区域，通常要在镀完P型和N型薄膜后，采用激光刻槽技术，形成P型和N型区域的物理间隔。但是激光刻槽技术工艺复杂，需要精确控制刻槽深度在10纳米量级，否则会造成硅片基底的损伤，因此很难提高生产效率。

目前国内已有关于背接触异质结单晶硅太阳电池研究的报道，但其使用双层掩模，操作起来较为复杂，且增加了掩模层的总厚度，为精确控制所需镀膜图案带来了困难。此外，相关的报导未考虑非晶硅表面的保护问题，这可能带来太阳能电池的老化问题。

晶体硅太阳能电池的电极通常采用丝网印刷技术形成，在丝网印刷工艺中通常使用银浆作为电极原料，成本高；为配合异质结电池的低温工艺要求，还需要使用特殊的低温银浆及低温热处理工艺，最终形成的电极电阻很难降到较低的水平；对背接触异质结电池而言，在已经形成的P型和N型图案上进行丝网印刷，电极的精确定位也有一定的技术难度。电镀技术可以解决上述部分难题，比如电极材料可以采用铜，铜与银一样有着良好的导电性能，在价格上铜的优势不言而喻，但在制作各种导电浆料上，铜因为很容易氧化而失去导电性，所以很难应用，用电镀法可获得纯度极高的铜层，充分发挥其优良的性价比；电极的厚度可以做得比较厚，从而降低电极电阻。但是，电镀技术的难题是如何在P型和N型非晶硅图案上电镀形成金属薄膜，并且有效隔开正负电极，避免短路。

发明内容

本发明针对背接触异质结单晶硅太阳能电池制作中的上述技术难题，设计了独特的技术工艺路线，可以有效克服上述技术壁垒，本发明的制作工艺使用三次单层掩模工艺在非晶硅基片上沉积非晶硅薄膜和保护层，并采用了成本更低的电镀工艺制备背表面电极，具有工艺路线简单、成本低的特点，非常适宜用于规模化量产背接触异质结单晶硅太阳能电池片。

本发明的目的在于提供一种低成本、高单位产能的背接触异质结单晶硅太阳能电池的制作工艺，该工艺通过采用三次单层掩模技术，合理定位P型、N型、保护膜区域，避免了使用激光刻蚀工艺步骤和复杂的光刻工艺，进一步采用电镀技术，利用电镀技术的自选择功能，有效形成低成本、低电阻金属电极图案。

本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的。

一种制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，包括以下步骤：

(1)单晶硅清洗、去损伤层、制绒；

(2)单晶硅正面钝化层的形成、抗反射层镀膜；

(3)单晶硅背面钝化层镀膜；

(4)采用掩模技术在背面镀膜形成P型非晶硅图案；

(5)采用掩模技术在背面镀膜形成N型非晶硅图案；

(6)采用掩模技术在背面镀膜形成保护膜图案；

(7)采用电镀技术在背面形成发射极和基极的背接触电极。

步骤(1)中所述的单晶硅基体为N型单晶硅片或P型单晶硅片。

步骤(2)中所述的单晶硅正面钝化层为：氧化物、氮化物、非晶硅、采用离子注入方法形成的正面电场层、采用扩散方法形成的正面电场层或上述几种材料的组合；正面钝化层薄膜厚度为0.5～30nm。