[发明专利]纳米硅硼浆及其应用于制备全屏蔽硼背场的工艺

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种纳米硅硼浆及其应用于制备全屏蔽硼背场的工艺。

背景技术

目前，晶硅太阳能电池通常使用铝背场技术。铝背场通常在烧结电池背面铝电极时形成。硅铝体系的共熔点为537℃。通过互熔，铝溶入晶硅。从而对硅进行掺杂形成铝背场。铝背场有两个明显的缺点。第一，由于铝在硅的固溶度的限制，铝在硅片的表面浓度和深度都达不到“全屏蔽”背场的要求，导致电池效率降低。第二，烧结铝电极时，常出现硅片翘曲现象，导致碎片率上升，成品率下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米硅硼浆及其应用于制备全屏蔽硼背场的工艺，因为硼在硅中的固溶度比铝高，容易制成“全屏蔽”硼背场，以硼背场代替铝背场将彻底解决硅片翘曲问题，提高成品率，解决了硅片翘曲问题将有利于降低硅片厚度从而节约成本。

同时，本发明公布一种硼背场制备工艺将纳米硅硼浆致密化，致密纳米硅硼浆作为阻挡层有效地防止硼磷相互干扰问题，所述致密化工艺步骤很容易导入生产普通太阳能电池，提高电池效率，降低生产成本。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种纳米硅硼浆，其特征在于，按重量配比，含有10～50份纳米硅粉、0.2～10份硼或氧化硼、20～100份溶剂、0～20份添加剂，纳米硅的粒径为10～200纳米；

优选的，所述溶剂为松油醇、或檀香或二者混合物，所述混合物配比为0～80份松油醇和20～100份檀香；所述添加剂为乙基纤维素。

为实现上述另一发明目的，本发明采用了如下三种工艺路线：

工艺路线一：

利用上述纳米硅硼浆制备单晶硅全屏蔽硼背场的工艺，包括如下步骤：1、硅片清洗植绒；2、POCl₃扩散；3、清洗磷硅玻璃；4、沉积钝化/减反射膜；5、印刷、烘干背面金属电极；6、烧结金属电极；其特征在于，在所述步骤1之后、步骤2之前，在硅片背面印刷所述纳米硅硼浆，印刷时所述纳米硅硼浆全覆盖在硅片背面或者局部覆盖在硅片背面；并进行硼扩散制备硼背场；扩散在工业管式扩散炉内进行，温度为900～1050℃，扩散时间为1～2小时；步骤2中的POCl3扩散按通常工艺进行；扩散完成后，硅片正面磷浓度为1x10¹⁹～1x10²¹atm/cc，深度为0.1～1.5um；硅片背面硼的浓度为1x10¹⁹～5x10²¹atm/cc，深度为1～6um。

硼在硅片中的浓度随深度而变化的分布曲线通常用二次离子质谱仪或电化学电容法测定。图8显示一用二次离子质谱仪测定的硼分布曲线，浓度为1x10²⁰atm/cc，深度为4.5um。

所述硼在硅片中的浓度的进一步精确范围5x10¹⁹～1x10²¹atm/cc；进一步精确范围7x10¹⁹～5x10²⁰atm/cc；进一步精确范围8x10¹⁹～3x10²⁰atm/cc；进一步精确范围1x10²⁰～2x10²⁰atm/cc；扩散深度的进一步精确范围2～5微米；进一步精确范围3～4微米。

工艺路线二：

利用上述纳米硅硼浆应用于制备多晶硅全屏蔽硼背场的工艺，包括如下步骤：1、硅片清洗、植绒；2、POCl₃扩散；3、清洗磷硅玻璃；4、沉积钝化/减反射膜；5、印刷、烘干背面金属电极；6、烧结金属电极；其特征在于，在所述步骤1之后、步骤2之前，在硅片背面印刷所述纳米硅硼浆，采用全覆盖在硅片背面或者局部覆盖，烘干后，按照步骤2进行POCl₃扩散的同时进行硼扩散制备硼背场。

印刷厚度由浆料配比配合网版设计和印刷工艺决定。

步骤2进行POCl₃扩散时，氧化磷沉积在硅片的正面，部分氧化磷沉积在印在硅片背面的纳米硅硼浆层上面。驱入时，磷向硅片正面进行扩散形成普通的发射极；硼向硅片背面扩散。硅片背面的硼浆发生了变化。硅粒与硅粒以及硅粒与硅片表面发生交联，形成一层致密结构牢牢地粘连在硅片基板上。硼浆致密层阻挡磷向硅片背面扩散影响硼背场的形成。同时，防止硼往硅片正面扩散影响发射极的形成。

工艺路线三：