[发明专利]一种场效应晶体硅太阳能电池的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池光伏发电技术领域，具体涉及一种场效应晶体硅太阳能电池的制作方法。

背景技术

近年来世界各国对新能源技术开发的投入日益增多，太阳能电池作为清洁能源利用的最重要方式之一，已经引起了世界各国的广泛关注。经过多年发展，已经开发出了多种太阳能电池材料。晶体硅太阳能电池因其光电转换效率较高、技术成熟并且原材料充足，占据了光伏市场85％以上的市场份额，预计在未来的10～20年内依然是光伏市场的主流。

然而，现阶段晶体硅太阳能电池制造所使用的硅材料用量过大，而且电池制作工艺由多个高温步骤组成，因此综合能耗较高，使晶体硅太阳能电池的成本缩减受到极大限制。

目前晶体硅太阳能电池制作的主流技术是高温扩散制作晶体硅太阳能电池，其工艺主要包括：(1)对硅片进行清洗、制绒处理，即清洗去除晶体硅片表面的损伤层，然后对晶体硅片表面进行碱腐蚀或者多晶硅片表面进行酸腐蚀得到表面绒面结构；(2)采用高温扩散得到PN结，通常对p型晶体硅片掺杂磷元素；去除表面磷硅玻璃以及边缘PN结；(3)采用PECVD技术在p型晶体硅片的n型发射极表面制备氮化硅(SiN_x)减反射层；(4)在沉积有氮化硅的N⁺型发射极电池前表面丝网印刷银栅线，并在电池背面整面丝网印刷铝浆，结合高温烧结工艺得到前、背电极，完成电池制作。

上述晶体硅太阳能电池的制作过程简单，工艺成熟，为产业界广泛采纳。然而该制作工艺也存在如下缺点：(1)需要有一个高温扩散形成PN结的过程，工艺成本比较高。(2)在晶体硅片的一个表面通过高温扩散掺杂形成PN结时，通常会在晶体硅片的另一表面产生寄生扩散，从而需要进行去背结工艺，导致工艺流程复杂化；(3)获得的发射极特性对电池的性能影响很大，过高的掺杂浓度将导致表面复合速率过大，形成表面“死区”，而过低的表面掺杂浓度将极大增加电池的串联电阻，影响电池的填充因子；(4)PN结扩散过程中将会形成较厚的磷硅玻璃，其中含有大量的磷原子，需要通过高污染的氢氟酸溶液去除，因此一方面导致大量磷源浪费，另一方面由于使用大量高污染的氢氟酸溶液而需要处理工艺废液，导致综合成本的提高。

因此，如何改进晶体硅太阳能电池的制作方法，以简化工艺流程、降低制作成本是促进晶体硅太阳能电池进行大规模生产应用的重要研究课题。

发明内容

本发明的技术目的是针对上述现有技术的不足，提出一种全新的具有场效应结构的无结晶体硅太阳能电池的制作方法，能够极大地降低电池的制作成本。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种场效应晶体硅太阳能电池的制作方法，以p型晶体硅片或n型晶体硅片为衬底，其特征是：

在清洗制绒后的p型晶体硅片的背表面沉积一层含磷的二氧化硅薄膜，在含磷的二氧化硅薄膜表面制备背收集电极，引出背收集电极后，在背收集电极表面继续沉积二氧化硅薄膜，并在该二氧化硅薄膜表面通过溅射或蒸镀方法制备一层场效应金属电极；然后，在场效应金属电极与前栅电极间加载正偏压，从而利用二氧化硅的场效应使p型晶体硅衬底背面形成反型层；

或者，在清洗制绒后的n型晶体硅片的背表面沉积一层含硼的二氧化硅薄膜，在含硼的二氧化硅薄膜表面制备背收集电极，引出背收集电极后，在背收集电极表面继续沉积二氧化硅薄膜，并在该二氧化硅薄膜表面通过溅射或蒸镀方法制备一层场效应金属电极；最后，在场效应金属电极与前栅电极间加载负偏压，从而利用二氧化硅的场效应使n型晶体硅衬底背面形成反型层。

作为优选，所述的含磷的二氧化硅薄膜、含硼的二氧化硅薄膜以及二氧化硅薄膜的沉积温度为0℃～200℃。进一步优选，所述的含磷的二氧化硅薄膜、含硼的二氧化硅薄膜以及二氧化硅薄膜的沉积温度在室温与200℃之间。

作为优选，所述的含磷的二氧化硅薄膜、含硼的二氧化硅薄膜的厚度为50～200纳米，所述的二氧化硅薄膜的厚度为100～4000纳米。

作为优选，当p型晶体硅片为衬底时，首先在p型晶体硅片的前表面沉积含硼的氮化硅薄膜，然后通过丝网印刷工艺或者结合激光掺杂及蒸镀、电镀工艺，在含硼的氮化硅薄膜表面制备前栅电极；当n型晶体硅片为衬底时，首先在n型晶体硅片的前表面沉积含磷的氮化硅薄膜，然后在含磷的氮化硅薄膜表面制备前栅电极。