[发明专利]透光单晶硅太阳电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池的制造方法，特别是用于光伏-建筑一体化的透光单晶硅太阳电池的制造方法。

背景技术

利用太阳能解决人类发展过程中的能源问题已是一个不争的合理途径，在建筑玻璃上附载太阳能电池，将建筑和光伏发电相结合(BIPV)起来已成为当前太阳能应用的一个热点。现有单晶硅太阳电池的生产工艺一般包括：将硅棒切割成晶片，晶片表面研磨、绒化处理；扩散制结，边缘结刻蚀，腐蚀去除磷硅玻璃，制减反射膜，再制作电极。但是现有太阳电池不透光，而作为建筑玻璃的光伏-建筑一体化组件需要一定的透光率，为提高透光率，组件中电池片必须间断分布，由电池片之间的间隙透光，这样，电池片布置方式单调，形态也不雅观，因此光伏-建筑一体化组件常遭受建筑设计师和用户的拒绝。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以透光的太阳电池的制造方法。

该方法包括以下步骤：

A.将单晶硅棒分切成长度小于或等于160mm的硅柱，在氦气、氖气或氩气保护气氛中，根据透光孔的尺寸和布置要求，用激光或高压水刀对硅柱切割透光孔，用1～10wt％的NaOH水溶液腐蚀透光孔壁上30～70μm的损伤层；

B.将已经切割透光孔的硅柱切割成晶片，经表面研磨，绒化处理后，进行磷扩散形成n型层，与p型硅基底组成p-n结；

C.刻蚀去除晶片周边和透光孔周围0.2～0.8mm的扩散层；

D.腐蚀去除磷硅玻璃，制减反射膜；

E.制作电极，成为具有透光孔的单晶硅太阳能电池。

在步骤A中，激光割孔优选的技术参数是：激光脉冲能量450～850MJ，脉冲宽度小于15ns，脉冲频率大于60Hz，激光束焦点的峰值功率密度小于8×10⁹W/cm²。当硅柱长度为30～40mm，切割速度为8～13mm/s，能获得高质量的切口和打孔效率，切割速度过大会使得切口粗糙度增加，同时也会增大晶体硅因切割而引起的热影响区的深度。在切割过程，为了快速清除晶体硅的气化物质及其液体，最好使用气枪向切割点喷射气体以清洁切割点，气枪中的气体与保护气氛相同。

高压水刀割孔的水刀水压最好310～380MPa，低于310MPa时会在切口处产生毛刺，高于380MPa时会使切口处的晶体灼热区向纵深方向扩展，影响晶体的性能。高压水最好使用软化水，以石榴石或氧化铝作为磨擦料。割孔过程在硅柱长度为120～160mm时可取得最高效的打孔效果。

激光或高压水刀割孔过程一般会在孔壁出现一定深度热损伤和微裂纹，激光割孔的损伤层深度一般在30～40μm之间，高压水刀割孔的损伤层深度一般在60～70μm之间，需要用NaOH水溶液腐蚀去除该损伤层。使用的NaOH水溶液重量浓度优选是4～6wt％。

在步骤C中，可使用等离子刻蚀方法刻蚀去除晶片周边和透光孔周围的扩散层，透光孔周围的刻蚀宽度优选是0.3～0.5mm，使晶片上下表面之间在透光孔位置能得到较好的绝缘性能。

本发明制造的太阳能电池具有透光孔，用于制造双玻璃光伏-建筑组件太阳能电池之间可以相接而不留透光间隙，由透光孔实现透光，使双玻璃光伏-建筑组件较为美观，在光伏-建筑一体化(BIPV)领域可以得到大规模的商业应用。

具体实施方式

实施例1：

选择电阻率0.5～2Ω·cm，位错密度＜3×10³at/cm²，含氧量≤1.0×10¹⁸at/cm³，含碳量≤5×10¹⁷at/cm³，少子寿命＞10μs、晶向偏离度≤±3°的单晶硅棒，用外圆切割机切除单晶硅棒的头部、尾部，将单晶硅棒切割成横截面为125.5×125.5mm，再分段成切片长度30～40mm的硅柱。

在氩气保护下，用激光切割机在硅柱的轴向切割透光孔，透光孔尺寸4.6×4.6mm，排列方式为8×8等间距阵列分布，留出5mm宽的边部。激光切割机的激光脉冲能量700MJ，脉冲宽度12ns，脉冲频率75Hz，激光束焦点的峰值功率密度6×10⁹W/cm²。切割速度为9.5mm/s，切割过程用氩气压力枪向切割点喷射氩气清洁切割点。

在磨床上对硅柱进行滚圆处理，以获得平整的表面，再用聚四氟乙烯制成的封口套将透光孔的一端封闭，用5wt％的NaOH水溶液倒入透光孔浸泡孔壁，腐蚀孔壁上30～40μm的损伤层，然后清洗干净。