[发明专利]一种低成本黑硅太阳能电池制作方法

说明书

本发明公开了一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，涉及晶硅太阳能电池生产，包括：对硅片进行表面清洗和湿法制绒；利用硼源，对硅片进行高温掺杂，制作P‑N结；在酸溶液、碱溶液中去除硅片表面的硅硼玻璃，以及蚀刻去边；在硅片正面使用ALD沉积法沉积Al₂O₃层，实现黑硅的上表面钝化；在Al₂O₃层上使用PECVD沉积法沉积SiN_X减反射层；在硅片的背面沉积SiO₂和SiN_x叠层钝化层，实现黑硅的背表面钝化；在硅片背面钝化层上进行激光开槽；丝网印刷导电Ag浆和Al浆，制作金属电极；高温烧结，形成黑硅太阳能电池。本发明解决了减反效果与其带来的表面钝化问题之间的矛盾，适合产业化。

技术领域

本发明涉及晶硅太阳能电池生产技术领域，特别是涉及一种低成本黑硅太阳能电池制作方法。

背景技术

硅在地球上的储存丰富，易提纯，耐高温，容易形成自然氧化物，具有良好的半导体绝缘层界面，因此晶体硅被大量的用于半导体集成电路领域，在光电器件中也大量应用。

因为禁带宽度大，晶体硅不能吸收波长大于1100nm的光波，当入射光的波长大于1100nm时，硅探测器对光的吸收率和响应率将大大降低。为了解决硅的高反射率问题，技术人员法发明了制绒法和抗反射膜法。制绒法：在硅片表面用KOH（或NaOH）和乙醇混合液湿法制备，表面结构呈金字塔形，但是制绒方法对晶硅材料的晶向有要求，并且反射率随着入射角度变化剧烈。抗反射膜法：硅表面制备一层抗反射膜（SiO,ZnO,TiO或Si3N4）,而抗反射膜膜厚与入射光波长和抗反射膜的率有关，这就决定了抗反射膜只能起到有限光谱范围的抗反射作用，并且对入射光角度也有限制。

降低表面反射率是提高晶硅电池效率的关键，20世纪90年代末，美国哈佛大学物理实验室教授用超短波、高强度激光脉冲扫描普通的硅片，经过500次脉冲扫描后，用肉眼看硅晶片呈黑色，研究人员将这种物质命名为“黑硅”。黑硅作为一种反射率很低的硅表面或硅基薄膜，具有奇特的光电性质，对近紫外-近红外波段的光（0.25-2.5um）几乎全部吸收特性。在2008年，以韩国公司为代表的设备厂家开始在中国推广RIE技术。一些一线电池厂家对该技术也进行过小批量评估，由于较高的工艺成本以及组件功率收益不理想，该技术最终没能推广成功。近两年，基于硅片厂家对金刚线切片技术导入的预期以及电池、组件技术的快速发展，RIE黑硅技术又逐渐进入业内技术人员的视野，同时，国产RIE设备也促进了该技术发展，但RIE设备的综合性价比始终制约着该技术的大规模推广。另外一种可大规模产业化的黑硅技术是湿法黑硅技术。早在2006年，德国的Stutzmann小组即提出了金属催化化学腐蚀的概念并在实验室进行了初步的研究；直到2009年，美国国家可再生能源实验室（NREL）的Branz博士提出了全液相黑硅制备方法，将湿法黑硅技术朝产业化方向又推进了一步。但是，他们一直未能解决好黑硅表面钝化难题，使得湿法黑硅技术一直停留在实验室阶段。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，包括以下步骤：

S1、采用的衬底为N型掺镓硅基材，对硅片进行表面清洗和湿法制绒；

S2、利用硼源，对硅片进行高温掺杂，制作P-N结；

S3、在酸溶液、碱溶液中去除硅片表面的硅硼玻璃，以及蚀刻去边；

S4、在硅片正面使用ALD沉积法沉积Al₂O₃层，实现黑硅的上表面钝化；

S5、在Al₂O₃层上使用PECVD沉积法沉积SiN_X减反射层；

S6、在硅片的背面使用PECVD沉积法沉积SiO₂和SiN_X叠层钝化层，实现黑硅的背表面钝化；