CN104009102A - 背钝化层结构、背钝化p型太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种背钝化层结构及其制备方法，该结构采用Al2O3薄膜与TiO2薄膜的叠层膜结构作为背钝化层结构，由于TiO2薄膜可以使用喷涂法由钛酸丁酯加热分解制得，具体可通过将硅片放置在加热基板上，将钛酸丁酯均匀喷涂在硅片上面，钛酸丁酯经高温分解而形成TiO2薄膜；因此其制备非常简单，不需要复杂的制备设备。与目前制备SiN薄膜的PECVD真空镀膜设备相比较，其设备占地空间小、设备结构简单、价格便宜。因而为常规产线进行背钝化电池改造提供了可能。同时，还公开了一种背钝化P型太阳能电池及其制备方法，该电池采用Al2O3薄膜与TiO2薄膜的叠层膜结构作为背钝化层结构。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种背钝化层结构、背钝化P型太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池是一种通过光伏效应将太阳能转化为电能的半导体器件，其作为一种新能源材料越来越受到人们的关注。
提高光电转化效率和降低生产成本是当今太阳能电池研究的两个主要方面。影响太阳能电池光电转化效率的因素很多，但这些因素都可归结为太阳光子的利用率和表面复合情况。
提高太阳光的利用率可通过减少光的反射来实现：光线照射到电池正表面，一部分光在硅片表面被反射掉，另外的部分可透射进入硅片内部，为了充分利用太阳光，可在硅片表面形成绒面和增加减反射膜，以减少光线在硅片表面的反射损失。进入硅片内部的光子在传播过程中不断被吸收，但还有相当一部分到达了硅片的基底及背表面，而这些地方的高复合速率是影响太阳能电池效率的主要因素。因此，背钝化的研究显得十分重要。
由于传统的常规电池转换效率目前已经很难提高，背钝化电池技术作为高效太阳能电池技术的一种正在被越来越多的厂家所使用。
目前传统的背钝化层结构通常包括：Al2O3薄膜层以及覆盖在Al2O3薄膜层上的SiN薄膜层。
然而背钝化电池的制备需要在常规电池生产线的基础上进行改造，需在原有设备的基础上增加制备背钝化层结构的新的工艺设备。而传统生产线在进行背钝化电池生产线改造时普遍面临原有厂房内部无空间容纳新增工艺设备，改造费用过高的问题。尤其是传统背钝化层结构中的SiN薄膜层需要PECVD真空镀膜设备，而PECVD真空镀膜设备占用的空间大，费用也非常昂贵。
因此，有必要对现有的背钝化层结构进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背钝化层结构及背钝化P型太阳能电池，以简化背钝化电池的生产线。
为了实现上述目的，本发明提供一种背钝化层结构，包括：
Al2O3薄膜，沉积在P型硅片的背面上；
TiO2薄膜，覆盖在所述Al2O3薄膜上；
其中，所述TiO2薄膜的厚度为50-200纳米。
较佳地，所述Al2O3薄膜的厚度为5-30纳米。
其中，Al2O3薄膜层主要起钝化作用，TiO2薄膜层主要用于保护Al2O3薄膜层在后续的工艺过程中不被破坏，保护Al2O3薄膜层对硅片背面的钝化效果。
同时，本发明还提供一种背钝化层结构的制备方法，包括以下步骤：
在P型硅片的背面上沉积Al2O3薄膜；
将P型硅片放置在加热基板上进行加热；
将钛酸丁酯均匀喷涂在Al2O3薄膜上，钛酸丁酯经高温分解而形成TiO2薄膜；
其中，所述TiO2薄膜103的厚度为50-200纳米。
为了实现上述目的，本发明还提供一种背钝化P型太阳能电池，该背钝化P型太阳能电池包括背钝化层结构，其中，所述背钝化层结构具体包括：
Al2O3薄膜，沉积在P型硅片的背面上；
TiO2薄膜，覆盖在所述Al2O3薄膜上；
其中，所述TiO2薄膜的厚度为50-200纳米。
较佳地，所述Al2O3薄膜的厚度为5-30纳米。
同时，本发明还提供一种背钝化P型太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
提供一P型硅片；
对所述P型硅片进行背钝化前处理；
在所述处理后的P型硅片的背面制备背钝化层结构；
对所述制备有背钝化层结构的P型硅片进行其它处理；
其中，在所述处理后的P型硅片的背面制备背钝化层结构具体包括：
在P型硅片的背面上沉积Al2O3薄膜；
将P型硅片放置在加热基板上进行加热；
将钛酸丁酯均匀喷涂在Al2O3薄膜上，钛酸丁酯经高温分解而形成TiO2薄膜；
其中，所述TiO2薄膜103的厚度为50-200纳米。
较佳地，所述Al2O3薄膜的厚度为5-30纳米。
其中，所述对P型硅片进行背钝化前处理具体包括：制绒、扩散、刻蚀去PSG以及背面抛光。
其中，所述对制备有背钝化层结构的P型硅片进行其它处理具体包括：在P型硅片的正面镀SiN薄膜、在P型硅片的背面进行激光开槽、在P型硅片的背面进行背电极印刷、在P型硅片的背面进行背电场印刷、在P型硅片的正面进行正电极印刷、烧结。
与现有技术相比，本发明采用Al2O3薄膜+TiO2薄膜的叠层膜结构作为背钝化层结构，由于TiO2薄膜可以使用喷涂法由钛酸丁酯加热分解制得，具体可通过将硅片放置在加热基板上，将钛酸丁酯均匀喷涂在硅片上面，钛酸丁酯经高温分解而形成TiO2薄膜；因此其制备非常简单，不需要复杂的制备设备。与目前制备SiN薄膜的PECVD真空镀膜设备相比较，其设备占地空间小、设备结构简单、价格便宜。因而为常规产线进行背钝化电池改造提供了可能。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的背钝化层结构的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的背钝化层结构的制备方法的流程图；
图3为本发明一实施例提供的背钝化P型太阳能电池的结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的背钝化P型太阳能电池的制备方法的流程图；
图5A-5I为本发明实施例提供的背钝化P型太阳能电池的制备方法各步骤对应的器件结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的背钝化层结构、背钝化P型太阳能电池及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参阅图1，图1为本发明一实施例提供的背钝化层结构的结构示意图，如图1所示，本发明提供的背钝化层结构包括：
Al2O3薄膜102，沉积在P型硅片101的背面上；
TiO2薄膜103，覆盖在Al2O3薄膜102上。
其中，Al2O3薄膜102主要起钝化P型硅片101的作用，TiO2薄膜103主要用于保护Al2O3薄膜102在后续的工艺过程中不被破坏，保护Al2O3薄膜102对P型硅片101背面的钝化效果。
其中，TiO2薄膜103的厚度为50-200纳米，Al2O3薄膜102的厚度为5-30纳米。本发明之所以将TiO2薄膜103的厚度设置为50-200纳米，是因为此厚度范围既可以防止后续制备在P型硅片背面上的铝背场烧穿TiO2薄膜对Al2O3薄膜造成破坏，同时也可以避免TiO2薄膜过厚造成的浪费。
其中，TiO2薄膜103可以使用喷涂法由钛酸丁酯加热分解制得，结合图1及图2，本发明实施例提供的背钝化层结构的制备方法包括以下步骤：
S101、在P型硅片101的背面上沉积Al2O3薄膜102；其中，Al2O3薄膜102的厚度为5-30纳米；
S102、将P型硅片101放置在加热基板上进行加热；
S103、将钛酸丁酯均匀喷涂在Al2O3薄膜102上，钛酸丁酯经高温分解而形成TiO2薄膜103；其中，TiO2薄膜103的厚度为50-200纳米。
本发明通过将钛酸丁酯均匀喷涂在加热的P型硅片上面，使得钛酸丁酯经高温分解而形成TiO2薄膜；因此其制备非常简单，不需要复杂的制备设备，为常规产线进行背钝化电池改造提供了可能。
请参阅图3，图3为本发明一实施例提供的背钝化P型太阳能电池的结构示意图，如图3所示，本发明提供的背钝化P型太阳能电池包括背钝化层结构，其中，背钝化层结构具体包括：
Al2O3薄膜202，沉积在P型硅片201的背面上；其中，Al2O3薄膜202的厚度为5-30纳米；
TiO2薄膜203，覆盖在Al2O3薄膜202上；其中，TiO2薄膜203的厚度为50-200纳米。TiO2薄膜可以使用喷涂法由钛酸丁酯加热分解制得，具体可通过将P型硅片放置在加热基板上，将钛酸丁酯均匀喷涂在P型硅片上面，钛酸丁酯经高温分解而形成TiO2薄膜；因此其制备非常简单，不需要复杂的制备设备。
当然，本实施例提供的背钝化P型太阳能电池在P型硅片201的背面还包括铝背场204以及背面银电极205；其中铝背场204覆盖在TiO2薄膜203上，铝背场204上设置有背面银电极205。此外，在P型硅片201的正面依次设置有N型扩散区206以及减反射膜207，并且在减反射膜207上设置有正面银电极208。
结合图4、图5A-5I,本发明提供的背钝化P型太阳能电池的工艺步骤为：
S201、对P型硅片201的表面进行制绒；
S202、对P型硅片201进行磷扩散，在P型硅片201上形成N型扩散区206；该步骤对应的器件结构示意图如图5A所示；该步骤中会在P型硅片201表面上形成一层磷硅玻璃(PSG，Phospho Silicate Glass)；
S203、对P型硅片201依次进行刻蚀以及背面抛光，刻蚀的作用为进行边缘隔离去除P型硅片201表面的磷硅玻璃；该步骤完成后的器件结构示意图如图5B所示；
S204、在P型硅片201的背面镀Al2O3薄膜202；该步骤完成后的器件结构示意图如图5C所示；其中，Al2O3薄膜202的厚度为5-30纳米，Al2O3薄膜202主要起钝化P型硅片201的作用；
S205、将P型硅片201放置在加热基板上，并在Al2O3薄膜202上喷涂钛酸丁酯，钛酸丁酯经高温分解而形成TiO2薄膜203；该步骤完成后的器件结构示意图如图5D所示；其中，TiO2薄膜203主要用于保护Al2O3薄膜202在后续的工艺过程中不被破坏，保护Al2O3薄膜202对P型硅片201背面的钝化效果；TiO2薄膜203的厚度为50-200纳米；
S206、在P型硅片201的正面镀减反射膜207，其中，该减反射膜207具体为SiN薄膜，其厚度为60-100纳米、折射率为2.0-2.5；该步骤完成后的器件结构示意图如图5E所示；
S207、对P型硅片201的背面进行激光开槽，开槽长度为150mm-156mm、槽宽20μm-100μm、开槽总数为50根-200根；该步骤完成后的器件结构示意图如图5F所示；
S208、在P型硅片201的背面进行背电极印刷，形成三条连续或分段式背面银电极205，如图5G所示；
S209、在P型硅片201的背面进行背电场印刷，在P型硅片201的背面除背电极205处全部印刷背电场204，背电场距硅片边缘间距不小于0.5mm，如图5H所示；
S210、在P型硅片201的正面进行正电极印刷，在正面形成正面银电极208，具体包括三条连续或分段镂空式主栅线以及细栅线，其中，细栅线的数量为70-100根、细栅线的宽度为20μm-60μm；如图5I所示；
S211、烧结，使背面银电极205、正面银电极208电极与P型硅片201之间形成欧姆接触。其中，浆料烘干温度为100℃-400℃，背场烧结温度为500℃700℃，正面及背面电极烧结温度为700℃-950℃。
本发明采用Al2O3薄膜+TiO2薄膜的叠层膜结构作为背钝化层结构，并且TiO2薄膜可以使用喷涂法由钛酸丁酯加热分解制得，具体可通过将硅片放置在加热基板上，将钛酸丁酯均匀喷涂在硅片上面，钛酸丁酯经高温分解而形成TiO2薄膜；因此其制备非常简单，不需要复杂的制备设备。与目前制备SiN薄膜的PECVD真空镀膜设备相比较，其设备占地空间小、设备结构简单、价格便宜。因而为常规产线进行背钝化电池改造提供了可能。
上述实施例仅是为了方便说明而举例，本发明所主张的权利范围应以申请专利范围所述为准，而非仅限于所述实施例。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种背钝化层结构，其特征在于，包括：
Al2O3薄膜，沉积在P型硅片的背面上；
TiO2薄膜，覆盖在所述Al2O3薄膜上；
其中，所述TiO2薄膜的厚度为50-200纳米。
2.如权利要求1所述的背钝化层结构，其特征在于，所述Al2O3薄膜的厚度为5-30纳米。
3.一种背钝化层结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在P型硅片的背面上沉积Al2O3薄膜；
将P型硅片放置在加热基板上进行加热；
将钛酸丁酯均匀喷涂在Al2O3薄膜上，钛酸丁酯经高温分解而形成TiO2薄膜；
其中，所述TiO2薄膜103的厚度为50-200纳米。
4.一种背钝化P型太阳能电池，其特征在于，该背钝化P型太阳能电池包括背钝化层结构，其中，所述背钝化层结构具体包括：
Al2O3薄膜，沉积在P型硅片的背面上；
TiO2薄膜，覆盖在所述Al2O3薄膜上；
其中，所述TiO2薄膜的厚度为50-200纳米。
5.如权利要求4所述的背钝化P型太阳能电池，其特征在于，所述Al2O3薄膜的厚度为5-30纳米。
6.一种背钝化P型太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一P型硅片；
对所述P型硅片进行背钝化前处理；
在所述处理后的P型硅片的背面制备背钝化层结构；
对所述制备有背钝化层结构的P型硅片进行其它处理；
其中，在所述处理后的P型硅片的背面制备背钝化层结构具体包括：
在P型硅片的背面上沉积Al2O3薄膜；
将P型硅片放置在加热基板上进行加热；
将钛酸丁酯均匀喷涂在Al2O3薄膜上，钛酸丁酯经高温分解而形成TiO2薄膜；
其中，所述TiO2薄膜103的厚度为50-200纳米。
7.如权利要求6所述的背钝化P型太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述Al2O3薄膜的厚度为5-30纳米。
8.如权利要求6所述的背钝化P型太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对P型硅片进行背钝化前处理具体包括：制绒、扩散、刻蚀去PSG以及背面抛光。
9.如权利要求6所述的背钝化P型太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对制备有背钝化层结构的P型硅片进行其它处理具体包括：在P型硅片的正面镀SiN薄膜、在P型硅片的背面进行激光开槽、在P型硅片的背面进行背电极印刷、在P型硅片的背面进行背电场印刷、在P型硅片的正面进行正电极印刷、烧结。
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| CN201410267814.1A Pending CN104009102A (zh) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | 背钝化层结构、背钝化p型太阳能电池及其制备方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104009102A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104835866A (zh) * | 2015-04-03 | 2015-08-12 | 江苏顺风光电科技有限公司 | 一种采用激光制备背钝化太阳电池的背面接触结构 |
| CN106057920A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-10-26 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 一种perc太阳能电池 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101651154A (zh) * | 2008-08-12 | 2010-02-17 | 昆山中辰硅晶有限公司 | 供太阳能电池用的半导体基板及其制造方法 |
| CN101889349A (zh) * | 2007-12-03 | 2010-11-17 | Imec公司 | 包括金属覆盖穿通以及改进的钝化的光生伏打电池 |
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-
2014
- 2014-06-16 CN CN201410267814.1A patent/CN104009102A/zh active Pending
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