[发明专利]一种腐蚀制备选择性发射极晶体硅太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种腐蚀法制备选择性发射极晶体硅太阳能电池的方法。具体而言，通过丝网印刷使电池受光面非电极区域选择性覆盖阻隔层，使其在腐蚀硅片过程中在硅片的扩散区形成轻掺杂区，电极区域形成重掺杂区。扩散后的硅片再衔接常规晶体硅太阳能电池制备工艺，制备晶体硅太阳能电池。

背景技术

晶体硅太阳电池占据了光伏行业大部分的市场份额，进一步提高效率，降低成本是国内外晶体硅太阳电池研究领域的基本目标。现有的常规晶体硅太阳电池工艺(参见图1)采用的是等同扩散的方法，整个电池受光面采用同一扩散方式，电极区域与非电极区域薄层方块电阻相同，一般在30-80Ω/□，以兼顾电极接触区掺杂不能过低和受光面掺杂不能过高的要求，这种折衷的掺杂方式能保持低成本，但极大地限制太阳电池效率的提高。

因此，制备选择性发射极晶体硅太阳电池具有重大意义，它可以实现在电池受光表面电极下面重掺杂，而受光表面非电极部分(受光部分)轻掺杂。从而使与金属电极接触的区域扩散浓度很高，接触电阻很小；而非电极的受光区域扩散浓度较低，避免了由于发射区俄歇复合造成太阳能电池的电流下降，这样可有效提高晶体硅太阳电池的性能。

目前国内外厂家经过多年研究，已存在多种能够制备选择性发射极太阳能电池的方法。例如，中电光伏的赵建华等人，在热氧生长后的硅片上开槽制备选择性发射极电池，采用该技术手段的硅片必须经过两次高温，对硅片自身损伤较大，且开槽所用的化学浆料为氟化氢铵，强酸性、易挥发，对环境和人体健康有较大的潜在危害。国外Centrotherm公司在热氧生长后的硅片上激光开槽，同样会对硅片造成二次损伤，且激光设备价格较为昂贵。Roth&Rau公司利用激光对表面涂覆磷源的轻扩散硅片进行二次扩散，其缺点在于激光容易造成硅片表面的晶格损伤，造成二次扩散区域复合大，限制电流的提高幅度。杜邦公司开发的硅墨水浆料，采用丝网印刷技术制备选择性发射极电池，由于硅墨水技术现为其独有专利，其次，硅墨水的价格较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有的选择性发射极的技术缺陷，提供新型的选择性发射极晶体硅太阳能电池的制备方法。

本发明的技术方案为：

一种腐蚀法制备选择性发射极晶体硅太阳能电池的方法，使电池受光面的电极区域重掺杂，非电极区域轻掺杂，其特征在于：通过采用扩散工艺形成磷掺杂的电池PN结，再对电极区域丝网印刷掩膜，通过减薄非电极区域，使该区域的扩散掺杂浓度低于电极区域，然后再去除电极区域的保护性浆料。

具体地，前述的制备方法，包括如下步骤：

a)硅片表面织构处理；

b)电池受光面进行扩散形成PN结；

c)电池受光面第一次丝网印刷，将保护浆料覆盖在硅片受光表面需要制作电极的区域形成掩膜区；

d)丝网印刷后的硅片进行减薄，非掩模区域形成高方阻区域，而掩模区域受保护、方阻基本不变；

e)去除减薄后硅片掩模区域的浆料；

f)按常规太阳能电池生产工艺继续生产，包括刻蚀、清洗、镀减反膜

g)按常规太阳能电池生产工艺继续生产，包括丝网印刷、烧结。

其中步骤b)扩散工艺形成的方块电阻在20-60Ω，包括双面或单面扩散。

其中步骤c)所述的掩膜浆料，成分可为有机物、无机物或有机与无机混合物，其能满足丝网印刷的需求即可，掩膜浆料为现有技术。该掩膜浆料主要是起保护作用，通过丝网印刷方式印刷到硅片上，再腐蚀，之后，去除该浆料。

其中，有机物包括但不限于：醇类、醚类、脂类、纤维素等；高分子聚合物粉体，如环氧树脂、聚胺酯丙烯酸脂、环氧丙烯酸脂等。无机物包括但不限于：金属粉(如银粉)、合金粉(如银锌、锡、硅、铜、镁、金、铝等金属中的两种或两种以上形成的合金)、玻璃粉末、金属氧化物粉(如过渡金属氧化物、二氧化锡、氧化锌等)中的一种或混合物。

有机与无机物混合物例如：前述的金属粉、玻璃粉、合金粉、金属氧化物粉等与有机载体的混合物，有机载体为醇类、醚类、脂类等。

其中步骤d)减薄后的非掩膜区域的方阻为70-300。

其中步骤d)减薄的实现方式包括物理或化学方法，例如化学溶液腐蚀、反应离子刻蚀等。

其中步骤e)所用的掩膜去除方法可包括纯水清洗、化学溶液清洗、等离子刻蚀或高温烧蚀等。

其中步骤g)电池受光面第二次丝网印刷制备金属化电极，印刷时使金属化电极与步骤b)掩膜印刷图形重叠；