CN103325885A - 一种p型背钝化太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种P型背钝化太阳能电池及其制作方法，所述方法包括：在电池本体上形成正面减反层和背面钝化层，其中，采用掩膜工艺形成具有预设镂空图案的背面钝化层，所述正面减反层位于所述电池本体的上表面，所述背面钝化层位于所述电池本体的下表面；形成正面电极和背面电极；对正面电极和背面电极进烧结。本申请通过掩膜工艺在电池本体背面形成具有预设镂空图案的钝化层，相对于现有技术，避免了形成钝化层后，对所述钝化层进行刻蚀时对电池本体背面造成损伤，进而避免了在电池本体背面钝化层未覆盖的区域形成载流子复合中心，保证了少数载流子的寿命，从而提高了P型背钝化太阳能电池的转换效率。

Description

一种P型背钝化太阳能电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及太阳能能电池技术领域，更具体地说，涉及一种P型背钝化太阳能电池及其制作方法。

背景技术

太阳能电池利用半导体的光生伏特效应将太阳能转换为电能，是当今人们利用太阳能发电的一种主要方式。太阳电池一般采用晶体硅制备而成，其成本较高。传统的太阳能电池制备工艺不能满足人们对低成本高效率电池的需求。

P型背钝化太阳能电池是在减薄硅片厚度的基础上发展起来，降低成本较高的晶体硅的使用，从而降低了成本。因为当硅片的厚度减薄到小于载流子扩散长度时，太阳能电池中载流子在表面的复合会对电池的性能有很大损失，所以通过在P型电池的背面镀上一层或多层介质层作为钝化层来减少背面的表面载流子复合速率，提高电池的转换效率。

在制作P型背钝化太阳能电池时，现有技术通常采用激光刻蚀技术，运用皮秒激光器或者纳秒激光器对电池背面钝化层刻蚀，实现印刷背面铝浆时，使铝与硅形成良好接触。发明人发现，由于激光在消融背面钝化层的同时多余的热量会向硅基底中传递，造成硅基底背表面激光划过部分的晶格发生畸变，从而产生空位或缺陷等载流子复合中心，对背表面少数载流子的寿命造成严重损失，降低了P型背钝化太阳能电池的转换效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种P型背钝化太阳能电池及其制作方法，以提高P型背钝化太阳能电池的转换效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种P型背钝化太阳能电池的制作方法，该方法包括：

在电池本体上形成正面减反层和背面钝化层，其中，采用掩膜工艺形成具有预设镂空图案的背面钝化层，所述正面减反层位于所述电池本体的上表面，所述背面钝化层位于所述电池本体的下表面；

形成正面电极和背面电极；

对正面电极和背面电极进烧结。

优选的，在上述方法中，所述在电池本体上形成正面减反层和背面钝化层包括：

采用掩膜工艺，在所述电池本体的下表面形成具有预设镂空图案的第一钝化层；

在所述电池本体的上表面形成正面减反层；

采用掩膜工艺，在所述第一钝化层表面形成与所述第一钝化层图案相同的第二钝化层；

其中，所述第一钝化层与第二钝化层构成所述背面钝化层。

优选的，在上述方法中，所述第一钝化层为三氧化二铝层。

优选的，在上述方法中，所述正面减反层以及第二钝化层为氮化硅层。

优选的，在上述方法中，所述背面钝化层的镂空部分为多条平行、等间隔分布的沟槽。

优选的，在上述方法中，所述背面钝化层的镂空部分包括：多个平行分布的第一沟槽以及多个平行分布的第二沟槽；

其中，所述第一沟槽与第二沟槽垂直，所述第一沟槽之间等间距分布，所述第二沟槽之间等间距分布。

优选的，在上述方法中，所述背面钝化层的镂空部分为多个均匀分布的圆形凹槽。

优选的，在上述方法中，所述背面钝化层的镂空部分为多个均匀分布的矩形凹槽。

优选的，在上述方法中，所述背面钝化层镂空部分所占面积百分比范围为2%-9%，包括端点值。

本发明还提供了一种P型背钝化太阳能电池，该P型背钝化太阳能电池包括：

电池本体；

位于所述电池本体上表面的正面电极结构，位于所述电池本体下表面的背面电极结构；

其中，所述正面电极结构包括：正面减反层以及正面栅线；所述背面电极结构包括：背面钝化层以及背面电极层；所述背面钝化层采用掩膜工艺制备的具有预设镂空图案的钝化层；所述背面电极层通过所述背面钝化层的镂空部分与所述电池本体的背面接触。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的P型背钝化太阳能电池的制作方法包括：在电池本体上形成正面减反层和背面钝化层，其中，采用掩膜工艺形成具有预设镂空图案的背面钝化层，所述正面减反层位于所述电池本体的上表面，所述背面钝化层位于所述电池本体的下表面；形成正面电极和背面电极；对正面电极和背面电极进烧结。本申请通过掩膜工艺在电池本体背面形成具有预设镂空图案的钝化层，相对于现有技术，避免了形成钝化层后，对所述钝化层进行刻蚀时对电池本体背面造成损伤的情况，进而避免了在电池本体背面钝化层未覆盖区域的形成载流子复合中心的情况，保证了少数载流子的寿命，从而提高了P型背钝化太阳能电池的转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的一种P型背钝化太阳能电池的制作方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种在电池本体上形成正面减反层以及背面钝化层的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种钝化层的结构示意图；

图4为本发明提供的另一种钝化层的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种钝化层的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的再一种钝化层的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种P型背钝化太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，由于激光在消融背面钝化层的同时多余的热量会向硅基底中传递，造成硅基底背表面激光划过部分的晶格发生畸变，从而产生空位或缺陷等载流子复合中心，对背表面少数载流子的寿命造成严重损失，降低了P型背钝化太阳能电池的转换效率。

虽然，通过化学腐蚀能够去除电池本体下表面激光刻蚀处导致的表面损伤。但是，由于腐蚀的速率无法精确控制，如果腐蚀时间不足，不能够很好的消除电池本体背面激光刻蚀造成损伤，如果刻蚀时间过长，腐蚀试剂会影响正面减反层以及背面钝化层与电池本体的接触，从而影响正面减反层的减反射效果以及背面钝化层的钝化效果；而且，无论是腐蚀不足或是腐蚀过多，均会对电池本体造成腐蚀，影响电池的机械强度，导致碎片率增加

基于上述问题，本发明提供了一种P型背钝化太阳能电池的制作方法，该方法包括：

在电池本体上形成正面减反层和背面钝化层，其中，采用掩膜工艺形成具有预设镂空图案的背面钝化层，所述正面减反层位于所述电池本体的上表面，所述背面钝化层位于所述电池本体的下表面；

形成正面电极和背面电极；

对正面电极和背面电极进烧结。

本发明所述方法通过掩膜工艺在电池本体背面形成具有预设镂空图案的钝化层，相对于现有技术，避免了形成钝化层时对电池本体的背面造成损伤，进而避免了在形成钝化层后对所述钝化层进行刻蚀时对电池本体的背面造成损伤，从而避免了在电池本体背面钝化层未覆盖的区域形成载流子复合中心，保证了少数载流子的寿命，从而提高了P型背钝化太阳能电池的转换效率。

另外，本申请采用掩膜工艺进行背面钝化层的制作，相对于采用昂贵、高耗能的激光设备，生产成本较低；且所述方法不会对电池本体造成损伤，如激光烧蚀或是化学腐蚀等原因造成的损伤，保证了电池本体的机械强大，电池片不易破碎。

以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及高度的三维空间尺寸。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

基于上述思想，本实施例提供了一种P型背钝化太阳能电池的制作方法，参考图1，包括：

步骤S1：在电池本体上形成正面减反层和背面钝化层。

采用掩膜工艺形成具有预设镂空图案的背面钝化层，所述正面减反层位于所述电池本体的上表面，所述背面钝化层位于所述电池本体的下表面；

所述电池本体为经过上表面制绒以及扩散制结的P型硅片。

其中，该步骤包括：

步骤S11：采用掩膜工艺在所述电池本体下表面形成第一钝化层。

可采用设定图案的掩膜板，再通过PECVD设备在所述电池本体下表面进行镀膜，形成一层具有预设镂空图案的三氧化二铝层作为所述第一钝化层。

步骤S12：在所述电池本体的上表面形成正面减反层。

可直接采用PECVD设备在所述电池本体的上表面进行镀膜，形成一层氮化硅薄膜作为所述正面减反层。

步骤S13：采用掩膜工艺，在所述第一钝化层表面形成与所述第一钝化层图案相同的第二钝化层。

采用与步骤S11相同的掩膜板，通过PECVD设备在所述第一钝化层表面形成一层氮化硅层，作为所述第二钝化层。所述第二钝化层与所述第一钝化层的图案完全形同。所述第一钝化层与第二钝化层构成背面钝化层

参考图3，所述背面钝化层的镂空部分为多条平行、等间距分布的沟槽1。

参考图4，所述背面钝化层的镂空部分包括：多个平行分布的第一沟槽2以及多个平行分布的第二沟槽3。其中，所述第一沟槽2与第二沟槽3垂直，所述第一沟槽2之间等间距分布，所述第二沟槽3之间等间距分布。

参考图5，所述背面钝化层的镂空部分为多个均匀分布的矩形凹槽4。

参考图6，所述背面钝化层的镂空部分为多个均匀分布的圆形凹槽5。

需要说明的是，所述背面钝化层的图案包括但是并不局限于上述几种实施方式。所述背面钝化层镂空部分所占面积百分比范围为2%-9%，包括端点值，此时即可满足背面金属背场与电池本体良好的欧姆接触，且电池的转好效率较好。

步骤S2：形成正面电极和背面电极。

在上述减反层上表面正面电极（一般是采用银浆形成银电极），在所述钝化层的下表面印刷背面电极（一般是采用铝浆形成铝背场）。

步骤S3：对正面电极和背面电极进烧结。

通过烧结，使得正面电极与电池本体的上面的N型发射极形成良好的欧姆接触，使得背面电极电池本体的背面形成良好的欧姆接触。

正面减反层较薄，且正面电极为栅线结构，通过烧结可使得正面栅线结构的电极与电池本体的上表面形成良好的欧姆接触。而背面的钝化层较厚，且背面电极覆盖整个电池的背面，所以要通过对钝化层刻槽辅助烧结工艺使得背面电极电池本体的背面形成良好的欧姆接触。

本实施例所述方法，在制备P型背钝化太阳能电池时，在形成背面钝化层时不会对电池本体背面造成损伤，保证了电池的机械强度，电池片不易破碎，且避免了由于所述损伤对电池效率造成的不利影响，保证了电池的效率。同时，相对于激光刻蚀的工艺方法，成本较低。

本发明另一实施例提供了一种P型背钝化太阳能电池，所述P型背钝化太阳能电池采用上述方法制备，参考图7，包括：

电池本体6，所述电池本体6是P型硅片经过上表面制绒以及扩散制结的P型硅片；

位于所述电池本体上表面的正面电极结构，位于所述电池本体下表面的背面电极结构。

其中，所述正面电极结构包括：正面减反层7以及正面栅线11，所述正面栅线11一般为银质栅线。

所述背面电极结构包括：背面钝化层以及背面电极层10。所述背面钝化层采用掩膜工艺制备的具有预设镂空图案的钝化层，位于所述电池本体6的下表面，包括：第一钝化层8，以及第二钝化层9。所述背面电极层10一般为铝背场，通过所述背面钝化层的镂空部分与所述电池本体的背面接触。

本实施例所述P型背钝化太阳能电池采用上述方法制备，在形成背面钝化层时，电池本体的背面没有受到损伤，具有较好的机械强度和转换效率，且生产成本较低。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种P型背钝化太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：

在电池本体上形成正面减反层和背面钝化层，其中，采用掩膜工艺形成具有预设镂空图案的背面钝化层，所述正面减反层位于所述电池本体的上表面，所述背面钝化层位于所述电池本体的下表面；

形成正面电极和背面电极；

对正面电极和背面电极进烧结。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在电池本体上形成正面减反层和背面钝化层包括：

采用掩膜工艺，在所述电池本体的下表面形成具有预设镂空图案的第一钝化层；

在所述电池本体的上表面形成正面减反层；

采用掩膜工艺，在所述第一钝化层表面形成与所述第一钝化层图案相同的第二钝化层；

其中，所述第一钝化层与第二钝化层构成所述背面钝化层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一钝化层为三氧化二铝层。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述正面减反层以及第二钝化层为氮化硅层。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述背面钝化层的镂空部分为多条平行、等间隔分布的沟槽。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述背面钝化层的镂空部分包括：多个平行分布的第一沟槽以及多个平行分布的第二沟槽；

其中，所述第一沟槽与第二沟槽垂直，所述第一沟槽之间等间距分布，所述第二沟槽之间等间距分布。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述背面钝化层的镂空部分为多个均匀分布的圆形凹槽。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述背面钝化层的镂空部分为多个均匀分布的矩形凹槽。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述背面钝化层镂空部分所占面积百分比范围为2%-9%，包括端点值。

10.一种P型背钝化太阳能电池，其特征在于，包括：

电池本体；

位于所述电池本体上表面的正面电极结构，位于所述电池本体下表面的背面电极结构；

其中，所述正面电极结构包括：正面减反层以及正面栅线；所述背面电极结构包括：背面钝化层以及背面电极层；所述背面钝化层采用掩膜工艺制备的具有预设镂空图案的钝化层；所述背面电极层通过所述背面钝化层的镂空部分与所述电池本体的背面接触。

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