[发明专利]一种集成旁路二极管的硅太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于物理电源技术领域，特别是涉及一种集成旁路二极管的硅太阳电池及其制备方法。

背景技术

目前，太阳能电池为了防止热斑效应所造成损坏，需要在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管。旁路二极管的作用是，当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从二极管流出，使太阳能发电系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。

现有的空间用硅太阳电池阵均采用在电池片周围焊接和粘接旁路二极管的生产工艺，大大降低了生产的效率，同时也增加了脱焊的系统性风险。不能满足空间用对硅太阳能电池技术日益增长的需求。同时，专利CN1949525A和101752302A，均为针对GaAs材料电池集成旁路二极管的设计，其中主体电池与旁路二极管的分离技术是采用湿法化学腐蚀。在期刊《中国科学：技术科学》文献中《具有集成旁路二极管的晶体硅太阳电池研究》有关该同类电池设计中所采用的激光刻槽工艺是将二极管与主体电池隔离的技术工艺，存在工艺实现难度高且复杂等技术问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种集成旁路二极管的硅太阳电池及其制备方法。

本发明解决了背景技术中存在的生产工艺复杂、系统风险性高、隔离技术实施难等技术问题，提供了能够实现具有隔离工艺实施简单的集成旁路二极管的硅太阳电池结构设计及其工艺，其稳定性和高可靠性能够满足空间用太阳电池阵的需求。

本发明采取创新性特点：

一是在电池主体和旁路二极管间采用划槽工艺方法；二是在划槽上采用氧化环进行保护，三是在氧化保护层上实现电极互联。

本发明的目的之一是提供一种具有电池主区和旁路二极管进行物理隔离，相互隔离效果明显，而且大大降低了制造工艺的难度，大大增强了产品空间运用的稳定性和可靠性等特点的集成旁路二极管的硅太阳电池。

本发明集成旁路二极管的硅太阳电池所采取的技术方案是：

一种集成旁路二极管的硅太阳电池，其特点是：集成旁路二极管的硅太阳电池结构为太阳电池组件的正负极间并联旁路二极管，在电池主体和旁路二极管间设有硼扩隔离环，在硼扩隔离环上设有氧化环进行保护，在氧化保护层上实现电极互联。

本发明集成旁路二极管的硅太阳电池还可以采用如下技术方案：

所述的集成旁路二极管的硅太阳电池，其特点是：硼扩隔离环使得电池主区和旁路二极管通过环状中互反PN结隔离；硼扩散使隔离区成为P⁺区，该P⁺区一方面与旁路二极管N型材料形成P/N结，利用半导体的光生伏特效应产生光生电压；另一方面，P⁺又与电池主区的N型区域形成P/N结，两个PN结方向相反。

本发明的目的之二是提供一种具有工艺简单，制造工艺难度低，加工方便，电池主区和旁路二极管进行物理隔离，相互隔离效果明显，大大增强了产品空间运用的稳定性和可靠性等特点的集成旁路二极管的硅太阳电池的制备方法。

本发明集成旁路二极管的硅太阳电池的制备方法所采取的技术方案是：

一种集成旁路二极管的硅太阳电池的制备方法，其特点是：集成旁路二极管的硅太阳电池的制备过程包括以下工艺步骤：

(1)硅片氧化

将硅片放入氧化石英舟中，将氧化石英舟置于湿氧氧化炉口，预热5min～10min；再将氧化石英舟推入恒温区，先通干氧，然后通湿氧，最后开通干氧，氧化温度为1015℃～1025℃，氧气流量为1800mL/min～1850mL/min；

(2)隔离槽光刻

涂胶：将硅片放在匀胶机上，涂布BP218光刻胶；烘胶：烘干，曝光：接通光刻机，光强监测电流15mw/cm²～20mw/cm²，放置光刻版，将硅片装入光刻机的承片台上，曝光时间16s～20s；显影：将曝光后的硅片装入硅片承载器内，放入显影液中，显影时间为30s～40s；

(3)硼扩散

开启扩散炉加热电源，打开氮气并将流量控制在2000mL/min～2500mL/min，扩散温度控制在920℃～930℃，扩散时间40min～45min，然后关闭加热电源，将氮气改换为通氧气，并将氧气流量控制在1900mL/min～2100mL/min，待温度降至500℃后将硅片取出；

(4)划槽

将硅片放在自动砂轮划片机承片台上，真空条件下划片机进行划片工作；

(5)硅片氧化