垂直多结硅光伏器件的电极引线及集成方法

技术领域

本发明涉及电极设备技术领域，具体地说，尤其是一种垂直多结硅光伏器件的电极引线及集成方法。

背景技术

用快速掺杂法制成的垂直多结硅PN结器件如图1所示。由图可以看出这种大于600微米的垂直深结器件是可以有很优秀的光电特性。比如可以用于太阳能聚光电池、近红外敏感元件、X光敏感元件等。只要我们转换受光面，就会得到不同的用途。可是现在存在的问题是如何把光生载流子取出就成为这种器件能否成功应用的关键。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了垂直多结硅光伏器件的电极引线及集成方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种垂直多结硅光伏器件的电极引线，包括：P区域和N区域，形成PN相间的二极管阵列；所述PN相间的二极管阵列的纵向线阵列上设置有P型导电隔离线，掺杂后形成的P型导电隔离线将芯片隔离成两个区域，分别为敏感区和电极敷设留下的区域。

进一步的，所述P区域为凹槽。

进一步的，所述P型导电隔离线的右边设置有40μm宽2μm深沟槽。

进一步的，还包括N+区和P型电极引线区；所述N+区和P型电极引线区处覆盖有银铝浆；在单元的器件中，覆盖N+区的银铝浆是二极管负极，覆盖隔离线右边区域的是二极管正极。

进一步的，在多单元集成式的器件中，所述P型导电隔离线右边的银浆既要覆盖P型电极引线区又要覆盖N+区，将第一个二极管的正极和第二个二极管的负极连接起来形成串联结构。

另一方面，提供了一种垂直多结硅光伏器件的集成方法，包括：

将硅片进行备用处理；

将经过备用处理的硅片依次镀膜机和烧结炉中进行加热处理，并进行清洗；

将清洗后的硅片放入热迁移掺杂炉，无铝表面温度1000℃，温度梯度100℃/cm；热迁移掺杂时间2.5小时，真空度3×10^-4毫米汞柱；

将热迁移掺杂后的硅片作成形处理。

进一步的，所述将硅片进行备用处理的步骤具体为：

取厚800-1000μm，电阻率30-60Ωcm经过磨平工艺后的N型硅片备用；在砂轮划片机的电脑屏幕上设计出预设的图形；并标识出需要加工的区域；选用20μm厚砂轮片。按照预设的图形加工成20μm宽，40μm深的槽；将划好图形的硅片用自来水冲洗，用去离子水超声清洗5分钟两次，用无水乙醇超声清洗5分钟两次，用丙酮超声清洗5分钟，再用无水乙醇超声清洗5分钟，浸泡在乙醇溶液内备用。

进一步的，所述将经过备用处理的硅片依次镀膜机和烧结炉中进行加热处理，并进行清洗的步骤具体为：

将经过备用处理的硅片放入镀膜机，槽面向下蒸镀高纯铝；硅片表面温度350℃左右；铝膜厚度20μm.待硅片温度降到低于100℃时取出硅片；

将所述硅片放入烧结炉中572℃，11分钟后取出硅片；

用平坦的油石磨去槽外的铝和2微米左右的硅；

用自来水冲洗后再用去离子水、无水乙醇、丙酮、无水乙醇分别超声清洗硅片2次10分钟，和一次5分钟、5分钟和5分钟。

进一步的，所述将热迁移掺杂后的硅片作成形处理的步骤具体为：

用金刚砂磨去底部的硅铝共融区约10-20μm；

用大量的自来水清洗硅片，再按照上述工艺5清洗硅片后，烘干，放入氧化炉中1200℃湿氧氧化20分，干氧氧化15分。

用30μm宽砂轮刀片在N+扩散区划一2μm深浅槽，以保证将该区域氧化层割掉，按照一般清洗工艺5清洗干净备用；

将硅片推入磷杂质扩散炉扩磷1100℃，30分钟后停止扩散，将片子拉至管口。

将扩散后的片子用划片机在隔离线右边划40μm宽2μm深沟槽，去掉该区域的氧化硅层。

进一步的，垂直多结硅光伏器件的集成方法还包括：

按照使用特点分割单元；如果只需要一个单元的器件则可按照切割线切割，切槽深度约700μm；切割后按照第5条清洗硅片；

如果需要更高的输出电压，则无需分割，可用丝网印刷的办法印刷银铝浆；

将印刷好电极引线的片子120℃左右烘干2-3h.；

把干燥后的片子投入烧结炉按照银浆说明书烧结工艺要求烧结30分后取出。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

一是P型隔离层可以把所有的P区域连接起来(形成二极管阵列的并联连接)；二是避免了电极金属层对敏感区的遮挡；三是解决了金属电极光刻套不准的难题；四是利用了铝的最大固溶度，形成良好的欧姆接触

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明现有技术的PN相间的二极管阵列的示意图；

图2是本发明实施例的P型区版图；

图3是本发明实施例的砂轮划片机划好的图案的示意图；

图4是本发明实施例的磨去槽外的铝的示意图；

图5是本发明实施例的热迁移掺杂后形成的PN相间的层状区域的示意图；

图6是本发明实施例的将N+扩散区表面的二氧化硅用砂轮机去掉的示意图；

图7是本发明实施例的丝网印刷银铝浆必需覆盖N+扩散区和P型被电极区的示意图；

图8是本发明实施例的单元垂直多结硅光伏器件的被电极示意图；

图9是本发明实施例的集成式垂直多结硅光伏器件及被电极情况。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一种垂直多结硅光伏器件的电极引线，参见图8，包括：P区域和N区域，形成PN相间的二极管阵列；所述PN相间的二极管阵列的纵向线阵列上设置有P型导电隔离线(P-Typeisolation line)，掺杂后形成的P型导电隔离线将芯片隔离成两个区域，分别为敏感区和电极敷设留下的区域。

进一步的，所述P区域为凹槽。

进一步的，所述P型导电隔离线的右边设置有40μm宽2μm深沟槽。

进一步的，还包括N+区和P型电极引线区；所述N+区和P型电极引线区处覆盖有银铝浆。

进一步的，值得注意的是：如果是一个单元的器件，覆盖N+区的银铝浆是二极管负极，覆盖隔离线右边区域的是二极管正极；参见图9，如果是多单元集成式，则隔离线右边的银浆既要覆盖P区(P-type regions)又要覆盖N+区，这样做的目的是将第一个二极管的正极和第二个二极管的负极连接起来形成串联结构。其余同理。

本实施例中还提供了一种垂直多结硅光伏器件的集成方法，具体工艺如下：

1、取厚800-1000μm，电阻率30-60Ωcm经过磨平工艺后的N型硅片备用。在砂轮划片机的电脑屏幕上设计出如图2的图形，并按照图2所示的切割线A和切割线B进行切割。图中黑色线是要加工的区域。选用20μm厚砂轮片。按照图形加工成20μm宽，40μm深的槽。将划好图形的硅片用自来水冲洗，用去离子水超声清洗5分钟两次，用无水乙醇超声清洗5分钟两次，用丙酮超声清洗5分钟，再用无水乙醇超声清洗5分钟，浸泡在乙醇溶液内备用。加工后的形状如图3所示，注意：图3没有画出横槽。

2、将如图3所示的硅片放入镀膜机，槽面向下蒸镀高纯铝.硅片表面温度350℃左右。铝膜厚度20μm.待硅片温度降到低于100℃时取出硅片。

3.将硅片放入烧结炉中572℃，11分钟后取出硅片。

4.用平坦的油石磨去槽外的铝和2微米左右的硅，见图4。

5.用自来水冲洗后再用去离子水、无水乙醇、丙酮、无水乙醇分别超声清洗硅片2次10分钟，和一次5分钟、5分钟和5分钟。

6.将清洗后的硅片放入热迁移掺杂炉，无铝表面温度1000℃，温度梯度100℃/cm；热迁移掺杂时间2.5小时，真空度3×10^-4毫米汞柱。热迁移掺杂后的P型区情况如图5所示。

7.用金刚砂磨去底部的硅铝共融区约10-20μm。

8.用大量的自来水清洗硅片，再按照上述工艺5清洗硅片后，烘干，放入氧化炉中1200℃湿氧氧化20分，干氧氧化15分。

9.用30μm宽砂轮刀片在N+扩散区(见图6中的灰色线区)划一2μm深浅槽，以保证将该区域氧化层割掉，按照一般清洗工艺5清洗干净备用。

10.将硅片推入磷杂质扩散炉扩磷1100℃，30分钟后停止扩散，将片子拉至管口。

11.将扩散后的片子用划片机在隔离线右边划40-50μm宽2μm深沟槽，去掉该区域的氧化硅层。

12.按照使用特点分割单元。如果只需要一个单元的器件则可按照切割线切割，切槽深度约700μm。切割后按照第5条清洗硅片。

13.如果需要更高的输出电压，则无需分割，可用丝网印刷的办法印刷银铝浆见图7.银铝浆必须覆盖N+区和P型电极引线区(40-50μm宽槽)。见图7

14.将印刷好电极引线的片子120℃左右烘干2-3h.

15.把干燥后的片子投入烧结炉按照银浆说明书烧结工艺要求烧结30分后取出。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

一是P型隔离层可以把所有的P区域连接起来(形成二极管阵列的并联连接)；二是避免了电极金属层对敏感区的遮挡；三是解决了金属电极光刻套不准的难题；四是利用了铝的最大固溶度，形成良好的欧姆接触。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。