CN102738258A - 一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，包括有电池本体，该电池本体为硅片层，其特点是：硅片层底部分布有正电极层，在硅片层顶部设置有扩散掺杂混合层，且扩散掺杂混合层上分布有背电极。由此，本成品硅片扩散方阻较低，方阻均匀性好。同时，本发明在不影响金半接触的前提下提高非金属覆盖区域表面钝化质量，降低表面和发射层复合，提高短波光子响应，进而提升电池性能。再者，本发明整体需要应用保护掩膜，从而节省耗材、设备等投入，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种，尤其涉及一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池。
背景技术
太阳电池的发展方向是低成本、高效率，选择性发射极太阳电池是一种实现大规模生产的高效率新型结构电池。
选择性扩散太阳电池主要特点是金属化区域高掺杂浓度，光照区域低掺杂浓度，目的是在不降低金半接触质量的前提下提高表面钝化质量，减小表面复合和发射层复合，提高蓝光波段的光子响应，提高电池性能。选择性扩散太阳电池具有良好的金半欧姆接触；金属化区域浓扩散区结深大，烧结过程中金属等杂质不易进入耗尽区形成深能级，反向漏电小，并联电阻高；金属化高复合区域和光照区域分离，载流子复合低；光照区域掺杂浓度低，短波响应好，短路电流密度高；横向高低结前场作用明显，有利于光生载流子收集等优点。据此，选择性发射极太阳电池要求金属栅线间的低掺杂浓度区表面浓度低，以获得更好的表面钝化效果；金属栅线下的高掺杂浓度区满足金半接触要求。
选择性发射极结构需要丝网印刷技术进行精确套印，但由于现有丝网印刷设备、丝网印刷网板、套印方式等技术限制，通常有占整个硅片面积5-20％的高掺杂浓度区域不能被金属栅线完全覆盖而成为受光照区域，高掺杂浓度区不可避免的表面死层会影响太阳电池表面和发射层复合，降低蓝光波段的光子响应，降低电池性能。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，包括有电池本体，所述的电池本体为硅片层，其中：所述的硅片层底部分布有正电极层，所述的硅片层顶部设置有扩散掺杂混合层，所述的扩散掺杂混合层上分布有背电极。
进一步地，上述的一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，其中：所述的扩散掺杂混合层包括有扩散层，所述的扩散层上分布有内凹区域，所述的内凹区域为高浓度掺杂层。
更进一步地，上述的一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，其中：所述扩散层的厚度为300-400um。
更进一步地，上述的一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，其中：所述的硅片层厚度为700-900um。
更进一步地，上述的一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，其中：所述的扩散掺杂混合层顶部分布有SiNx层。
再进一步地，上述的一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，其中：所述的SiNx层厚度为70-80nm。
本发明技术方案的优点主要体现在：成品硅片扩散方阻较低，方阻均匀性好，激光熔融掺杂后金属化高掺杂浓度区域掺杂均匀性好。并且，扩散后磷硅玻璃和硅片表面磷浓度较高，形成金属化高掺杂浓度区域所需激光能量较低，晶格损伤相对较小。同时，本发明在不影响金半接触的前提下提高非金属覆盖区域表面钝化质量，降低表面和发射层复合，提高短波光子响应，进而提升电池性能。并且，在制造期间，采用无掩膜回蚀方法，降低金属栅线间区域表面浓度，结合优良钝化工艺实现低表面复合和发射层复合，从而提高电池性能。再者，本发明整体需要应用保护掩膜，从而节省耗材、设备等投入，易于推广。
附图说明
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
图1是本激光掺杂选择性发射极式太阳能电池的构造示意图。
1硅片层 2正电极层
3背电极 4扩散层
5高浓度掺杂层 6SiNx层
具体实施方式
如图1所示的一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，包括有电池本体，采用的电池本体为硅片层1，其与众不同之处在于：本发明采用的硅片层1底部分布有正电极层2，在硅片层1顶部设置有扩散掺杂混合层，在扩散掺杂混合层上分布有背电极3。
就本发明一较佳的实施方式来看，为了提高整体的实施效果采用的扩散掺杂混合层包括有扩散层4。具体来说，考虑到可以利用烧结炉进行电极、电场共烧处理，在扩散层4上分布有内凹区域，所述的内凹区域为高浓度掺杂层5。
进一步来看，结合太阳能电池的规格来看，考虑到能够适应目前常用的各种规格的太阳能电池安装和使用需要，扩散层4的厚度为300-400um。与之对应的是，本发明采用的硅片层1厚度为700-900um。
再进一步来看，为了对电池性能进行适当的保护，扩散掺杂混合层顶部分布有SiNx层6。同时，采用的SiNx层6厚度为70-80nm。
结合本发明的实际制造情况来看，采用156×156mm2的p型多晶硅片，去除损伤层。之后，选择HF、HNO3的混合溶液，混合溶液体积百分含量为60％，HF和HNO3的体积比为1∶3.5，去除机械损伤层时温度为7℃，控制反应时间确保单面去损厚度为6-7μm。接着，将经过上述处理过的硅片放入扩散炉中进行扩散，扩散后形成扩散层2、非激活层3和磷硅玻璃4，扩散方阻50-60Ω/sqr。
完成上述步骤后，将经过扩散的硅片利用532nm激光器根据金属栅线图形局部熔融磷硅玻璃，形成高浓度掺杂区和激光掺杂损伤层，高浓度掺杂区方阻30-40Ω/sqr，宽度300-400um。
之后，将上述处理硅片放入氢氟酸溶液中去除表面磷硅玻璃，并去除背结。紧接着，将上述处理过的硅片放入氢氟酸和硝酸混合溶液中进行回蚀，氢氟酸和硝酸体积比为1∶5，回蚀后激光熔融区域方阻45-50Ω/sqr，其他区域100-120Ω/sqr。
然后，利用PECVD设备在发射结表面制作氮化硅层。在此期间，膜厚控制范围70-80nm，折射率控制范围2.0-2.1。最终，利用丝网印刷设备制备背面电极以及背面电场和正面电极，利用烧结炉进行电极、电场共烧处理。
通过上述的文字表述可以看出，采用本发明后，成品硅片扩散方阻较低，方阻均匀性好，激光熔融掺杂后金属化高掺杂浓度区域掺杂均匀性好。并且，扩散后磷硅玻璃和硅片表面磷浓度较高，形成金属化高掺杂浓度区域所需激光能量较低，晶格损伤相对较小。同时，本发明在不影响金半接触的前提下提高非金属覆盖区域表面钝化质量，降低表面和发射层复合，提高短波光子响应，进而提升电池性能。并且，在制造期间，采用无掩膜回蚀方法，降低金属栅线间区域表面浓度，结合优良钝化工艺实现低表面复合和发射层复合，从而提高电池性能。再者，本发明整体需要应用保护掩膜，从而节省耗材、设备等投入，易于推广。
Claims (6)
1.一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，包括有电池本体，所述的电池本体为硅片层，其特征在于：所述的硅片层底部分布有正电极层，所述的硅片层顶部设置有扩散掺杂混合层，所述的扩散掺杂混合层上分布有背电极。
2.根据权利要求1所述的一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，其特征在于：所述的扩散掺杂混合层包括有扩散层，所述的扩散层上分布有内凹区域，所述的内凹区域为高浓度掺杂层。
3.根据权利要求2所述的一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，其特征在于：所述扩散层的厚度为300-400um。
4.根据权利要求1所述的一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，其特征在于：所述的硅片层厚度为700-900um。
5.根据权利要求1所述的一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，其特征在于：所述的扩散掺杂混合层顶部分布有SiNx层。
6.根据权利要求5所述的一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池，其特征在于：所述的SiNx层厚度为70-80nm。
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