CN104201252A - 一种perc太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PERC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：制绒、扩散、背抛光、刻蚀和去杂质玻璃、在硅片背面局部丝网印刷氧化铝薄膜或氧化硅薄膜、热处理、正面沉积氮化硅减反射层、丝网印刷正背面金属浆料、烧结，即可得到PERC太阳能电池。本发明在硅片背面局部丝网印刷钝化薄膜，再加上后续的热处理固化，形成带有一定图案的背钝化层，以达到背面局部钝化的目的，减少了现有技术中背面氮化硅镀膜和局部开口2步工序，大大简化了制备工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种PERC太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。太阳能发电装置又称为太阳能电池或光伏电池，可以将太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。
另一方面，局部接触背钝化（PERC）太阳能电池是今年新开发出来的一种高效太阳能电池，得到了业界的广泛关注。其核心是在硅片的背光面用氧化铝或者氧化硅薄膜(5~100纳米)覆盖，以起到钝化表面，提高长波响应的作用，从而提升电池的转换效率。但是，氧化铝或者氧化硅不导电，因此需要对该薄膜局部开口，以便于铝金属与硅片背表面接触，收集电流。另外，铝金属(通常是铝浆)，在高温烧结过程中，会破坏氧化铝或者氧化硅的钝化作用，因此通常要在氧化铝或者氧化硅薄膜上再覆盖氮化硅薄膜，起到保护作用。现有的PERC太阳能电池的制备方法主要包括如下步骤：制绒、扩散、背抛光、刻蚀和去杂质玻璃、背面沉积氧化铝或氧化硅薄膜、沉积氮化硅保护膜、正面沉积氮化硅减反射层、背面局部开口、丝网印刷正背面金属浆料、烧结，即可得到太阳能电池。其中，氧化铝薄膜的制备方法通常采用化学气相沉积(CVD)或者原子层沉积(ALD)；氧化硅薄膜的制备方法通常采用化学气相沉积(CVD)或者管式热氧化(Thermal Oxidation)；开口通常采用激光或者丝网印刷浆料腐蚀并清洗干燥。
显然，上述方法存在如下问题：(1) 工艺步骤复杂，需要设置保护膜、开口等工序，工序繁多；(2) 制备氧化铝或者氧化硅所用的化学气相沉积(CVD)，或者原子层沉积(ALD)都是比较精密而昂贵的设备，因此不仅要求企业的原始成本投入极高，而且这些设备的使用成本也较高，这便大大提高了企业的制造成本。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种PERC太阳能电池的制备方法。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种PERC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：制绒、扩散、背抛光、刻蚀和去杂质玻璃、在硅片背面局部丝网印刷氧化铝薄膜或氧化硅薄膜、热处理、正面沉积氮化硅减反射层、丝网印刷正背面金属浆料、烧结，即可得到PERC太阳能电池；
其中，所述背面丝网印刷氧化铝薄膜所用的浆料，其组分主要包括氧化铝纳米颗粒、松油醇和乙二醇，且氧化铝的质量分数大于或等于30%；所述氧化铝纳米颗粒的直径为10~50纳米；
所述背面丝网印刷氧化硅薄膜所用的浆料，其组分主要包括氧化硅纳米颗粒、松油醇和乙二醇，且氧化硅的质量分数大于或等于30%；所述氧化硅纳米颗粒的直径为10~50纳米；
所述热处理的温度为100~800℃，处理时间为10~40分钟；热处理之后得到的背面钝化层的厚度为100~300纳米。
上文中，所述在硅片背面局部丝网印刷氧化铝薄膜或氧化硅薄膜，再加上后续的热处理固化，形成带有一定图案的背钝化层，以达到背面局部钝化的目的。
本发明用简单成熟的丝网印刷氧化铝或氧化硅浆料，代替昂贵的氧化铝或氧化硅薄膜生长工艺，不仅减少了背面氮化硅镀膜和局部开口工序，而且可以采用传统而简单的印刷设备代替昂贵的CVD/ALD设备，而且省去了氮化硅镀膜设备和开口的激光设备，降低了成本。
所述在硅片背面局部采用丝网印刷技术，还可以采用钢板印刷、喷墨打印、旋涂等方式。
优选的，所述热处理的温度为300~700℃。
优选的，所述热处理之后得到的背面钝化层的厚度为200~250纳米。
与之相应的另一种技术方案，一种PERC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：制绒、扩散、背抛光、刻蚀和去杂质玻璃、在硅片背面局部丝网印刷混合薄膜、热处理、正面沉积氮化硅减反射层、丝网印刷正背面金属浆料、烧结，即可得到PERC太阳能电池；
其中，所述背面丝网印刷混合薄膜所用的浆料，其组分主要包括氧化铝纳米颗粒、氧化硅纳米颗粒、松油醇和乙二醇，且氧化铝的质量分数大于或等于30%，氧化硅的质量分数大于或等于30%；所述氧化铝纳米颗粒的直径为10~50纳米，所述氧化硅纳米颗粒的直径为10~50纳米；
所述热处理的温度为100~800℃，处理时间为10~40分钟；热处理之后得到的背面钝化层的厚度为100~300纳米。
上文中，所述在硅片背面局部丝网印刷混合薄膜，再加上后续的热处理固化，形成带有一定图案的背钝化层，以达到背面局部钝化的目的。
所述混合薄膜所用的浆料，其组分主要包括氧化铝纳米颗粒、氧化硅纳米颗粒，因此得到的背面钝化层是氧化铝纳米颗粒、氧化硅纳米颗粒的混合薄膜。本发明可以一次性得到的氧化铝纳米颗粒、氧化硅纳米颗粒的混合薄膜，避免了现有技术中需要2次沉积工序才能得到氧化铝薄膜和氧化硅薄膜。
优选的，所述热处理的温度为300~700℃。
优选的，所述热处理之后得到的背面钝化层的厚度为200~250纳米。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明开发了一种新的PERC太阳能电池的制备方法，在硅片背面局部丝网印刷钝化薄膜，再加上后续的热处理固化，形成带有一定图案的背钝化层，以达到背面局部钝化的目的，减少了现有技术中背面氮化硅镀膜和局部开口2步工序，大大简化了制备工艺；
2、本发本采用简单成熟的丝网印刷氧化铝或氧化硅浆料，代替昂贵的氧化铝或氧化硅薄膜生长工艺，采用传统而简单的印刷设备代替昂贵的CVD/ALD设备，省去了氮化硅镀膜设备和开口的激光设备，降低了生产成本，取得了显著的效果；
3、本发明的制备方法简单易行，成本较低，适于推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步描述。
实施例一：
一种PERC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：制绒、扩散、背抛光、刻蚀和去杂质玻璃、在硅片背面局部丝网印刷氧化铝薄膜、热处理、正面沉积氮化硅减反射层、丝网印刷正背面金属浆料、烧结，即可得到PERC太阳能电池；
其中，所述背面丝网印刷氧化铝薄膜所用的浆料，其组分主要包括氧化铝纳米颗粒、松油醇和乙二醇，所述氧化铝纳米颗粒的直径为10纳米；
所述热处理的温度为500℃，处理时间为10~40分钟；热处理之后得到的背面钝化层的厚度为250纳米。
实施例二：
一种PERC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：制绒、扩散、背抛光、刻蚀和去杂质玻璃、在硅片背面局部丝网印刷混合薄膜、热处理、正面沉积氮化硅减反射层、丝网印刷正背面金属浆料、烧结，即可得到PERC太阳能电池；
其中，所述背面丝网印刷混合薄膜所用的浆料，其组分主要包括氧化铝纳米颗粒、氧化硅纳米颗粒、松油醇和乙二醇，所述氧化铝纳米颗粒的直径为15纳米，所述氧化硅纳米颗粒的直径为10纳米；
所述热处理的温度为700℃，处理时间为10~40分钟；热处理之后得到的背面钝化层的厚度为300纳米。
Claims (6)
1.一种PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：制绒、扩散、背抛光、刻蚀和去杂质玻璃、在硅片背面局部丝网印刷氧化铝薄膜或氧化硅薄膜、热处理、正面沉积氮化硅减反射层、丝网印刷正背面金属浆料、烧结，即可得到PERC太阳能电池；
其中，所述背面丝网印刷氧化铝薄膜所用的浆料，其组分主要包括氧化铝纳米颗粒、松油醇和乙二醇，且氧化铝的质量分数大于或等于30%；所述氧化铝纳米颗粒的直径为10~50纳米；
所述背面丝网印刷氧化硅薄膜所用的浆料，其组分主要包括氧化硅纳米颗粒、松油醇和乙二醇，且氧化硅的质量分数大于或等于30%；所述氧化硅纳米颗粒的直径为10~50纳米；
所述热处理的温度为100~800℃，处理时间为10~40分钟；热处理之后得到的背面钝化层的厚度为100~300纳米。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述热处理的温度为300~700℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述热处理之后得到的背面钝化层的厚度为200~250纳米。
4.一种PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：制绒、扩散、背抛光、刻蚀和去杂质玻璃、在硅片背面局部丝网印刷混合薄膜、热处理、正面沉积氮化硅减反射层、丝网印刷正背面金属浆料、烧结，即可得到PERC太阳能电池；
其中，所述背面丝网印刷混合薄膜所用的浆料，其组分主要包括氧化铝纳米颗粒、氧化硅纳米颗粒、松油醇和乙二醇，且氧化铝的质量分数大于或等于30%，氧化硅的质量分数大于或等于30%；所述氧化铝纳米颗粒的直径为10~50纳米，所述氧化硅纳米颗粒的直径为10~50纳米；
所述热处理的温度为100~800℃，处理时间为10~40分钟；热处理之后得到的背面钝化层的厚度为100~300纳米。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述热处理的温度为300~700℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述热处理之后得到的背面钝化层的厚度为200~250纳米。
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