一种常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法技术

本发明专利技术公开了常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法，包括以下步骤：A.制绒；B.扩散；C.刻蚀；D.退火；E.镀减反射膜；F.印刷；所述步骤D中退火采用无氧退火；所述步骤F中印刷采用无网结二次印刷。

【技术实现步骤摘要】
一种常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法
本专利技术涉及一种常规单晶硅制备太阳能电池片的方法。
技术介绍
太阳能电池，也称光伏电池，是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池是一种有广阔发展前途的新型能源。现有的晶体硅太阳能电池片的制备工艺得到电池片性能较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法，采用新的扩散工艺，二次印刷工艺以及无氧退火工艺，大大提高了太阳能电池片的性能。为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法，包括以下步骤：A.制绒；B.扩散；太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内，在850---900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器，通过三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子。经过一定时间，磷原子从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于百分之十，少子寿命可大于10ms。制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样就形成了电流，用导线将电流引出，就是直流电。扩散是晶体硅太阳能电池片生产过程中的一道重要工序，传统扩散工艺对晶体硅太阳能电池片的表面均匀掺杂，为了减少接触电阻、提高电池带负载能力，太阳能电池片的表面掺杂浓度较高，但表面杂质浓度过高导致扩散区能带收缩、晶格畸变、缺陷增加、“死层”明显、电池短波响应差；为了得到良好短波响应的高效晶体硅太阳能电池片，晶体硅片的扩散朝高方阻方向发展。目前采用的晶体硅太阳能电池片的扩散方法为：将晶体硅片放置于卧式扩散炉腔内，通入混合气体，混合气体由氮气和三氯氧磷按比例混合而成，在常压状态下对晶体硅片进行扩散，扩散加工后得到的晶体硅片内的表面方块电阻均匀性差，在进行高表面方块电阻制作时，容易导致后续的生产过程出现低效率的晶体硅太阳能电池片。本专利技术提供采用的扩散，经过低温、高温两次扩散，并进行升温、降温两次有氧推进，在降低硅片表面杂质浓度的同时提高了扩散的均匀性，提高了太阳能电池对光的吸收率，从而提高了太阳能电池的转换效率。通过低温、高温两阶扩散，以及间隔在两阶扩散之间的推进，将P原子从表面推入PN结内，尽可能降低表面P浓度。而现有技术中的扩散和推进方式，相比本专利技术而言P原子的表面浓度要高。高浓度P原子会在表面形成死层，捕获电子，电池片的光电转换效率降低。而相对于现有技术，本专利技术保证杂质磷原子由硅片表面向硅片内部扩散的同时，避免了因硅片表面二氧化硅层过厚，而影响杂质的扩散以及磷硅玻璃去除的问题，并且采用本专利技术提供的扩散方法，增加了扩散杂质的浓度梯度分布和载流子寿命，在降低硅片表面杂质浓度的同时提高了扩散的均匀性，从而提高了太阳能电池在短波段内的光谱响应度，提高了太阳能电池对光的吸收率，进而提高了太阳能电池的转换效率。另外，本专利技术还具有如下优点，1、更均匀的PN结；2、单管炉内硅片间隔可以小，产量更大；3、省源省气。C.刻蚀；D.退火；现有技术单晶硅太阳能电池扩散不均匀，表面浓度偏高。而且单晶硅在经过高温扩散后容易形成晶格扭曲。因此在经过制绒、扩散、刻蚀后增加退火工艺，退火的作用一方面起到磷推进的作用，降低磷的表面浓度，减少“死层”，电性能方面主要体现为Uoc优势明显；另一方面可使扩散过程中扭曲的晶格得以恢复。现有的退火工艺主要采用的是“一步通氧法”，而氧是硅片中的主要杂质。氧含量过高会增加硅片中的缺陷，降低转化效率并且增加光致衰减。本专利技术采用无氧退火工艺，通过退火进行磷原子推进，并恢复扩散过程中扭曲的晶格。在退火的过程中没有氧气参与，避免氧气与硅片发生反应产生新的杂质。在退火以恢复扩散过程中扭曲的晶格同时，还继续磷原子的推进，降低磷原子的表面浓度，减少死层，提高电性能。更主要的是，退火过程中没有氧的参与，避免氧与磷和硅反应产生杂质从而影响电池片的性能。E.镀减反射膜；F.印刷；太阳电池经过制绒、扩散及PECVD等工序后，已经制成PN结，可以在光照下产生电流，为了将产生的电流导出，需要在电池表面上制作正、负两个电极。制造电极的方法很多，而丝网印刷是目前制作太阳电池电极最普遍的一种生产工艺。丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上，该设备由电池背面银铝浆印刷、电池背面铝浆印刷和电池正面银浆印刷三部分组成。其工作原理为：利用丝网图形部分网孔透过浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮刀从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于浆料的粘性作用使印迹固着在一定范围内，印刷中刮板始终与丝网印版和基片呈线性接触，接触线随刮刀移动而移动，从而完成印刷行程。在目前的光伏行业中，由于丝网印刷工艺技术成熟、工艺简单且精度容易控制，被广泛用于形成太阳能电池片的正面电极，但在目前追求高效率低成本的太阳电池的趋势下，丝网印刷技术已逐渐显示出它的局限性。太阳电池制作工艺中，副栅线高宽比的优化越来越被广泛重视。太阳电池的副栅线的高度越高，副栅线的传输电阻就会越低；而副栅线的宽度越宽，虽然同样可以降低电阻，但是会降低有效受光面积，反而会得不偿失，反之，细化副栅则可以增加受光面积，提高太阳电池的转换效率；所以优选是将太阳电池的副栅线做的又细又高，即副栅线的高宽比越高越好。目前传统的丝网印刷，由于受到浆料流变性的制约，副栅的印刷高度提升往往需要依赖宽度的增加；另外，由于使用的丝网网版膜厚的限制，也会影响透过丝网网版的印刷浆料的下墨量，所以印刷的浆料的高度也存在限制。另外，在太阳电池的栅线中，其副栅线和主栅线的作用并不完全一致，副栅线主要对太阳电池中产生的光生电流进行收集，主栅线与副栅线电性连接，将副栅线收集的电流进行汇集输出，所以副栅线需要与太阳电池形成欧姆接触，而主栅线却无需与太阳电池形成欧姆接触。但是在传统的丝网印刷工艺中是使用一种浆料对主栅线及副栅线同时印刷，为了尽量提高副栅线的高度，主栅线高度势必也会随之增加，而主栅线的高度增加不但对电性能没有明显帮助，反而会增加浆料的单耗，增加成本，同时主栅线高度过高也会造成组件焊接碎片增加，容易导致太阳电池报废。因此，从理论上说，将太阳能电池片的正电极印刷分为两次印刷，能实现在印刷栅线宽度变细的基础上，高度相比单次印刷有明显的提高，从而在减少遮光面积，提高短路电流的基础上，保证了填充因子不损失，因此采用二次印刷技术成为当今提高转化效率的有效方法，但是现有技术中存在丝网印刷机器的校准对位不精准、操作员水平不够等因素，导致栅线印刷的效果并不理想。另外，目前使用的丝印网版，多为22.5°的斜交网版，网布上经纬线所形成的网结会影响到印刷浆料的通过，导致印刷线型均匀性差、易堵网、线条图形缺失形成虚印和断栅、栅线宽度不能做太窄等问题的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：A.制绒；B.扩散；C.刻蚀；D.退火；E.镀减反射膜；F.印刷；所述步骤D中退火采用无氧退火；所述步骤F中印刷采用无网结二次印刷。

【技术特征摘要】
1.一种常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：A.制绒；B.扩散；C.刻蚀；D.退火；E.镀减反射膜；F.印刷；所述步骤D中退火采用无氧退火；所述步骤F中印刷采用无网结二次印刷。2.根据权利要求1所述的一种常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法，其特征在于步骤B又包含以下步骤：(1)将电池片放入扩散炉，并往扩散炉中通入大氮；(2)将扩散炉炉腔升温至第一温度，并持续通入大氮；(3)将炉腔维持在第一温度，并向炉腔内通入大氮和氧气对电池片进行氧化；(4)在第一温度下进行低温扩散，此过程中持续向炉腔内通入大氮、小氮、氧气；(5)将扩散炉炉腔升温至第二温度同时推进磷原子，继续通入大氮；(6)将炉腔维持在第二温度并进行高温扩散，此过程中持续向炉腔内通入大氮、小氮、氧气；(7)将扩散炉炉腔升温至第三温度同时推进磷原子，继续通入大氮；(8)在第三温度下持续推进磷原子，此过程中持续向炉腔内通入大氮、氧气；(9)降温并进行氧化同时推进磷原子，此过程中持续向炉腔内通入大氮、氧气；(10)出炉；其中，第一温度<第二温度<第三温度。3.根据权利要求2所述的一种常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述的第一温度为770-790℃，所述第二温度为807-827℃，所述第三温度为840-860℃。；步骤(1)中将扩散炉初始温度设置在590-610℃。4.根据权利要求2所述的一种常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，以0.18-0.22℃/s的速度将炉腔温度升至第一温度；步骤(5)中，以0.18-0.22℃/s的速度将炉腔温度升至第二温度；步骤(7)中，以0.18-0.22℃/s的速度将炉腔温度升至第三温度；步骤(9)中以0.18-0.22℃/s的速度降温。5.根据权利要求2所述的一种常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法，其特征在于：步骤(3)中氧气通入的流量为80-120ml/min；步骤(4)中氧气通入的流量为180-220ml/min；步骤(6)中氧气通入的流量为180-220ml/min；步骤(8)中氧气通入的流量为180-220ml/min；步骤(9)中氧气通入的流量为180-220ml/min；步骤(4)中小氮通入的流量为180-220ml/min；步骤(6)中小氮通入的流量为80-120ml/min；步骤(1)至步骤(10)中大氮通入的流量均为1800-2200ml/min。6.根据权利要求2所述的一种常规单晶二次印刷太阳能电池片的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊旻，扈静，薛娟，
申请(专利权)人：通威太阳能成都有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51