一种低弯曲薄片单晶硅太阳电池烧结工艺转让专利
申请号 : CN200810060641.0
文献号 : CN100590896C
文献日 : 2010-02-17
发明人 : 杨德仁 , 孙振华 , 朱鑫 , 汪雷
申请人 : 浙江大学
摘要 :
本发明公开的低弯曲薄片单晶硅太阳电池烧结工艺是在RTP炉中富氧气氛下进行，依次经烘烤、分阶段不同升温速率升温、快速冷却，烧结过程不保温，因此烧结过程短，减小了能耗。该工艺可以在大规模丝印单晶硅太阳电池生产工艺上应用。经过该烧结工艺烧结后得到的电池片的弯曲度小于1mm，电池效率可以达到15%以上。从而能有效减小后续测试和组件封装时的破碎率，降低电池生产成本，有利于太阳电池的发展。
权利要求 :
1.一种低弯曲薄片单晶硅太阳电池烧结工艺，其特征是包括以下步骤： 将印刷有前后电极和铝浆的硅片放入快速热处理炉中，在含氧气体积为22％-50％的富氧空气下，首先在100℃-400℃温度下烘烤40s-120s，随后以10℃-30℃/s的升温速率升温到300℃-650℃，再以50℃/s-120℃/s的升温速率升温到700℃-900℃，随即以40℃/s-120℃/s的速率降温到室温。
2. 根据权利要求1所述的低弯曲薄片单晶硅太阳电池烧结工艺，其特征是所 用的硅片为原始厚度为150—220 pm的单晶硅片。
说明书 :
一种低弯曲薄片单晶硅太阳电池烧结工艺
技术领域
本发明涉及薄片单晶硅太阳电池烧结工艺，特别是低弯曲薄片单晶硅太阳 电池烧结工艺，属于太阳能应用领域。 背景技术
目前，晶体硅仍然是最主要的太阳电池材料，市场份额在90%左右。由于 硅材料供应十分紧张，价格不断上涨，电池生产成本的50%以上来自于硅材料。 减薄硅片是电池生产厂商降低生产成本的主要手段之一，太阳电池用单晶硅片 的厚度已经在200,左右，并正在向150pm或更薄发展。现用的单晶硅太阳 电池的基本生产工艺为：清洗去损伤层、制绒面、扩磷、周边刻蚀，PECVD沉 积SiNx减反射层、丝网印刷前后电极和铝浆、最后是烧结。目前的烧结工艺是 在链式烧结炉中进行，整个烧结过程分烘干段、烧结段和冷却段，每段设定不 同的温度和不同长度。此种烧结工艺，升温速率慢，烧结时基本以恒定速率升 温，且在烧结的最高温度有保温过程。由于硅片厚度的减薄，如果仍然延用现 在的电池片烧结工艺，在烧结过程中，电池片会发生严重弯曲。弯曲的电池片 在后续工艺中容易破碎，降低了成品率，从而也增加了生产成本。对现有的太 阳电池烧结工艺进行改进以减小电池片弯曲，是薄片电池发展的重要方面。 发明内容
本发明的目的是提供一种低弯曲薄片单晶硅太阳电池烧结工艺，以解决薄 片丝印单晶硅太阳电池在烧结过程中出现的弯曲问题，从而提高成品率和降低
电池生产成本。
本发明的低弯曲薄片单晶硅太阳电池烧结工艺，包括以下步骤-将印刷有前后电极和铝浆的硅片放入快速热处理炉（RTP)中，在含氧气体 积为22%—50%的富氧空气下，首先在100。C一40(TC温度下烘烤40s—120s， 随后以10°C—3(TC/s的升温速率升温到300°C—650°C》再以5(TC/s—12(TC/s 的升温速率升温到700°C—卯(TC，随即以40°C/s—120°C/s的速率降温到室温。 上述烧结工艺所用的硅片为原生厚度为150—220拜的单晶硅片。 本发明的有益效果在于：本发明烧结是在RTP炉中富氧气氛下进行，依次 经供烤、分阶段不同升温速率升温、快速冷却，烧结过程不保温，因此烧结过程 短，减小了能耗。该工艺可以在大规模丝印单晶硅太阳电池生产工艺上应用。经 过该烧结工艺烧结后得到的电池片的弯曲度小于lmm，电池效率可以达到15%
3以上。从而能有效减小后续测试和组件封装时的破碎率;降低电池生产成本， 有利于太阳电池的发展。 具体实施方式 实施例1:
将印刷有前后电极和铝浆的硅片放入RTP中烧结，烧结气氛采用含氧气体 积百分含量30%的富氧空气，先在IO(TC下烘烤120s,随后以2(TC/s的升温速 率升温到650°C，再以70°C/s的速率升温到800°C，随即以80°C/s的速率降温到 室温。本例采用的硅片为原生厚度为200拜的单晶硅片，铝浆印刷厚度约为30 拜。烧结得到的12.5cmxl2.5cm的单片单晶硅太阳电池的转换效率为15.3%， 弯曲度为0.9mm。
实施例2:
将印刷有前后电极和铝浆的硅片放入RTP中烧结，烧结气氛釆用含氧气体 积百分含量25%的富氧空气，先在40(TC下烘烤40s，随后以30°C/s的升温速率 升温到450°C，再以120°C/s的速率升温到850°C，随即以120°C/s的速率降温到 室温。本例采用的硅片为原生厚度为18(Vm的单晶硅片，铝浆印刷厚度约为25 pm。烧结后得到的12.5cmxl2.5cm的单片单晶硅太阳电池的转换效率为15.0%， 弯曲度为0.8mm。
实施例3:
将印刷有前后电极和铝浆的硅片放入RTP中烧结，烧结气氛采用含氧气体 积百分含量45%的富氧空气，先在40(TC下烘烤100s，随后以HTC/s的升温速 率升温到300。C，再以100。C/s的速率升温到90(TC，随即以40°C/s的速率降温 到室温。本例采用的硅片为原生厚度为160jim的单晶硅片，铝浆印刷厚度约为 20,。烧结后得到的12.5cmxl2.5cm的单片单晶硅太阳电池的转换效率为15.0 %，弯曲度为0.9mm。
4
目前，晶体硅仍然是最主要的太阳电池材料，市场份额在90%左右。由于 硅材料供应十分紧张，价格不断上涨，电池生产成本的50%以上来自于硅材料。 减薄硅片是电池生产厂商降低生产成本的主要手段之一，太阳电池用单晶硅片 的厚度已经在200,左右，并正在向150pm或更薄发展。现用的单晶硅太阳 电池的基本生产工艺为：清洗去损伤层、制绒面、扩磷、周边刻蚀，PECVD沉 积SiNx减反射层、丝网印刷前后电极和铝浆、最后是烧结。目前的烧结工艺是 在链式烧结炉中进行，整个烧结过程分烘干段、烧结段和冷却段，每段设定不 同的温度和不同长度。此种烧结工艺，升温速率慢，烧结时基本以恒定速率升 温，且在烧结的最高温度有保温过程。由于硅片厚度的减薄，如果仍然延用现 在的电池片烧结工艺，在烧结过程中，电池片会发生严重弯曲。弯曲的电池片 在后续工艺中容易破碎，降低了成品率，从而也增加了生产成本。对现有的太 阳电池烧结工艺进行改进以减小电池片弯曲，是薄片电池发展的重要方面。 发明内容
本发明的目的是提供一种低弯曲薄片单晶硅太阳电池烧结工艺，以解决薄 片丝印单晶硅太阳电池在烧结过程中出现的弯曲问题，从而提高成品率和降低
电池生产成本。
本发明的低弯曲薄片单晶硅太阳电池烧结工艺，包括以下步骤-将印刷有前后电极和铝浆的硅片放入快速热处理炉（RTP)中，在含氧气体 积为22%—50%的富氧空气下，首先在100。C一40(TC温度下烘烤40s—120s， 随后以10°C—3(TC/s的升温速率升温到300°C—650°C》再以5(TC/s—12(TC/s 的升温速率升温到700°C—卯(TC，随即以40°C/s—120°C/s的速率降温到室温。 上述烧结工艺所用的硅片为原生厚度为150—220拜的单晶硅片。 本发明的有益效果在于：本发明烧结是在RTP炉中富氧气氛下进行，依次 经供烤、分阶段不同升温速率升温、快速冷却，烧结过程不保温，因此烧结过程 短，减小了能耗。该工艺可以在大规模丝印单晶硅太阳电池生产工艺上应用。经 过该烧结工艺烧结后得到的电池片的弯曲度小于lmm，电池效率可以达到15%
3以上。从而能有效减小后续测试和组件封装时的破碎率;降低电池生产成本， 有利于太阳电池的发展。 具体实施方式 实施例1:
将印刷有前后电极和铝浆的硅片放入RTP中烧结，烧结气氛采用含氧气体 积百分含量30%的富氧空气，先在IO(TC下烘烤120s,随后以2(TC/s的升温速 率升温到650°C，再以70°C/s的速率升温到800°C，随即以80°C/s的速率降温到 室温。本例采用的硅片为原生厚度为200拜的单晶硅片，铝浆印刷厚度约为30 拜。烧结得到的12.5cmxl2.5cm的单片单晶硅太阳电池的转换效率为15.3%， 弯曲度为0.9mm。
实施例2:
将印刷有前后电极和铝浆的硅片放入RTP中烧结，烧结气氛釆用含氧气体 积百分含量25%的富氧空气，先在40(TC下烘烤40s，随后以30°C/s的升温速率 升温到450°C，再以120°C/s的速率升温到850°C，随即以120°C/s的速率降温到 室温。本例采用的硅片为原生厚度为18(Vm的单晶硅片，铝浆印刷厚度约为25 pm。烧结后得到的12.5cmxl2.5cm的单片单晶硅太阳电池的转换效率为15.0%， 弯曲度为0.8mm。
实施例3:
将印刷有前后电极和铝浆的硅片放入RTP中烧结，烧结气氛采用含氧气体 积百分含量45%的富氧空气，先在40(TC下烘烤100s，随后以HTC/s的升温速 率升温到300。C，再以100。C/s的速率升温到90(TC，随即以40°C/s的速率降温 到室温。本例采用的硅片为原生厚度为160jim的单晶硅片，铝浆印刷厚度约为 20,。烧结后得到的12.5cmxl2.5cm的单片单晶硅太阳电池的转换效率为15.0 %，弯曲度为0.9mm。
4