CN104218115A - 一种n型perc晶体硅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N型PERC晶体硅太阳能电池及其制备方法，以电阻率为0.5-12ohm?cm的N型硅片作为基体，正面设有硼扩散P型发射结并设有丝网印刷的银铝电极，背面由上至下依次设有氮化硅钝化膜和蒸镀铝层，所述氮化硅钝化膜上设有点阵或者线阵型镂空，所述蒸镀铝层通过氮化硅钝化膜与硅基体局域接触。本发明通过采用将背钝化与金属化区域局域接触相结合，具有高效低成本等特点，且制备方法步骤简单，操作方便，具有良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种N型PERC晶体硅太阳能电池及其制备方法。
背景技术
相对于P型硅片，N型硅片具有更高的少数载流子寿命，且对金属杂质的敏感性较弱，另外对于基体中没有人为掺杂的硼原子，不会形成硼氧复合对，所以N型电池无光致衰减，上述原因使N型硅片成为高校晶硅电池宠儿，但有利有弊，N型硅片的工艺制程相对比较复杂，制备成本比较高，所以目前产业化的仍旧是P型电池。
目前，背钝化电池技术在P型电池上已经较为成熟，但在N型电池上用于工业化生产的技术方案仍然比较稀缺。
故需要一种新的技术方案，已解决上述问题。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供了一种N型PERC晶体硅太阳能电池及其制备方法。
技术方案：本发明公开了一种N型PERC晶体硅太阳能电池，以电阻率为0.5-12 ohmcm 的N型硅片作为基体，正面设有硼扩散P型发射结并设有丝网印刷的银铝电极，背面由上至下依次设有氮化硅钝化膜和蒸镀铝层，所述氮化硅钝化膜上设有点阵或者线阵型镂空，所述蒸镀铝层通过氮化硅钝化膜与硅基体局域接触。本发明通过采用有点阵或者线阵型镂空的氮化硅钝化膜，镂空处露出硅基体，该露出的硅基体与蒸镀铝层局域接触。
本发明通过在电池背面设有钝化膜，有效增加对长波光的吸收，对未来薄片电池提供了技术保证。
本发明还公开了一种N型PERC晶体硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
（1）.硅片去损伤并制绒；
（2）.电池正面通过硼扩散形成P型发射结；
（3）.利用扩散自然形成的硼硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面去除反射结以及抛光的目的，同时，去除硅片正面制绒面的硼硅玻璃并进行清洗；
（4）.电池正面发射结采用氧化铝作为钝化膜；
（5）.电池背面采用氮化硅作为钝化膜；
（6）.电池正面采用氮化硅作为减反膜；
（7）.硅片正面印刷银铝浆栅线并烧结金属即电极金属化；
（8）.硅片背面用激光在氮化硅薄膜上打孔；
（9）.硅片背面蒸镀铝层；
（10）.在forming gas气氛下退火；
其中：步骤（1）所述的硅片采用N型单晶硅片作为基体，电阻率控制在0.5-12 ohmcm；
步骤（2）采用管式硼扩散；
步骤（3）采用湿法设备对硅片背面进行硼硅玻璃去除，采用溶液浓度为0.1-20%的氢氟酸溶液进行清洗；
步骤（5）硅片背面采用PECVD的方法生长氮化硅薄膜；
步骤（6）硅片正面采用PECVD的方法生长氮化硅减反膜。
上述介质薄膜生长部分顺序可以改变。
本发明所述的步骤（2）中的硼扩散方阻控制在45-140 ohm/sq。
本发明所述的步骤（4）中的钝化膜厚度控制在2-40nm。
本发明所述的步骤（5）中背面氮化硅薄膜厚度控制在50-200nm。
本发明所述的步骤（6）中正面氮化硅减反膜厚度控制在50-90nm。
本发明所述的步骤（6）中正面氮化硅减反膜折射率控制在1.9-2.3。
本发明所述的步骤（8）中激光刻蚀为线阵列或点阵列，刻蚀线宽控制在10-100um，间距控制在0.3-2.5mm。
本发明所述的步骤（9）中蒸镀的铝层厚度控制在0.5-3um。
本发明所述的步骤(10)的退火温度控制在200-400℃，时间控制在5-60分钟。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明通过采用将背钝化与金属化区域局域接触相结合，具有高效低成本等特点，且制备方法步骤简单，操作方便，具有良好的经济效益；
2、本发明通过采用电池背面介质膜，使内背反射从65%增加到92-95%，提高对长波光的吸收，为薄片电池提高了技术保证；
3、本发明通过采用背钝化，能有效降低介质薄膜区域的背面符合速率至10-50 cm/s。
4、本发明能够直接在现行的工业化太阳电池生产线上实现。
附图说明
图1为本发明的电池截面结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种N型PERC晶体硅太阳能电池，以电阻率为0.5-12 ohmcm 的N型硅片作为基体，从上至下依次设有丝网印刷的银铝电极1、减反膜2、硼扩散3 P型发射结、N型硅基体4、氮化硅钝化膜5和蒸镀铝层6，所述氮化硅钝化膜5通过激光开膜，该开膜图形为点阵或者线阵，蒸镀铝层6通过氮化硅钝化膜5点阵或者线阵的镂空与硅基体4局域接触。
下面结合实施例进一步阐明本发明。
实施例1：
本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用管式硼扩散形成P型发射结，扩散方阻控制在80 ohm/sq，利用扩散自然形成的硼硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面去除反射结以及抛光的目的，同时，采用5%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的硼硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片正面生长厚度为10nm的氧化铝钝化膜，在硅片背面用PECVD的方法生长厚度为120nm的氮化硅薄膜，同样利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为2.10，厚度为68nm的氮化硅减反膜，介质薄膜生长结束后，在硅片的正面印刷银铝浆栅线并烧结金属及电极金属化，在硅片背面用线阵列激光刻蚀氮化硅薄膜，其刻蚀线宽为33um，间距为1mm。而后，在硅片背面蒸镀厚度为1.8um的铝层，蒸镀铝层完成后，在forming gas气氛，温度控制在350℃的气氛下进行退火，时间为20分钟。
本实施例中的单晶电池转换效率平均效率到达20.1%，无光衰减。
实施例2：
本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用管式硼扩散形成P型发射结，扩散方阻控制在45 ohm/sq，利用扩散自然形成的硼硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面去除反射结以及抛光的目的，同时，采用5%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的硼硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片正面生长厚度为2nm的氧化铝钝化膜，在硅片背面用PECVD的方法生长厚度为200nm的氮化硅薄膜，同样利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为1.9，厚度为90nm的氮化硅减反膜，介质薄膜生长结束后，在硅片的正面印刷银铝浆栅线并烧结金属及电极金属化，在硅片背面用线阵列激光刻蚀氮化硅薄膜，其刻蚀线宽为10um，间距为0.3mm。而后，在硅片背面蒸镀厚度为0.5um的铝层，蒸镀铝层完成后，在forming gas气氛，温度控制在200℃的气氛下进行退火，时间为60分钟。
本实施例中的单晶电池转换效率平均效率到达19.8%，无光衰减。
实施例3：
本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用管式硼扩散形成P型发射结，扩散方阻控制在140 ohm/sq，利用扩散自然形成的硼硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面去除反射结以及抛光的目的，同时，采用5%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的硼硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片正面生长厚度为40nm的氧化铝钝化膜，在硅片背面用PECVD的方法生长厚度为50nm的氮化硅薄膜，同样利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为2.30，厚度为50nm的氮化硅减反膜，介质薄膜生长结束后，在硅片的正面印刷银铝浆栅线并烧结金属及电极金属化，在硅片背面用线阵列激光刻蚀氮化硅薄膜，其刻蚀线宽为100um，间距为2.5mm。而后，在硅片背面蒸镀厚度为3.0um的铝层，蒸镀铝层完成后，在forming gas气氛，温度控制在400℃的气氛下进行退火，时间为5分钟。
本实施例中的单晶电池转换效率平均效率到达19.5%，无光衰减。
Claims (10)
1.一种N型PERC晶体硅太阳能电池，其特征在于：以电阻率为0.5-12 ohm·cm 的N型硅片作为基体，正面设有硼扩散（3）P型发射结并设有丝网印刷的银铝电极（1），背面由上至下依次设有氮化硅钝化膜（5）和蒸镀铝层（6），所述氮化硅钝化膜（5）上设有点阵或者线阵型镂空，所述蒸镀铝层（6）通过氮化硅钝化膜（6）与硅基体（4）局域接触。
2.一种N型PERC晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）.硅片去损伤并制绒；
（2）.电池正面通过硼扩散形成P型发射结；
（3）.利用扩散自然形成的硼硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面去除反射结以及抛光的目的，同时，去除硅片正面制绒面的硼硅玻璃并进行清洗；
（4）.电池正面发射结采用氧化铝作为钝化膜；
（5）.电池背面采用氮化硅作为钝化膜；
（6）.电池正面采用氮化硅作为减反膜；
（7）.硅片正面印刷银铝浆栅线并烧结金属；
（8）.硅片背面用激光在氮化硅钝化膜上打孔；
（9）.硅片背面蒸镀铝层；
（10）.在forming gas气氛下退火；
其中：步骤（1）所述的硅片采用N型单晶硅片作为基体，电阻率控制在0.5-12 ohm·cm；
步骤（2）采用管式硼扩散；
步骤（3）采用湿法设备对硅片背面进行硼硅玻璃去除，采用溶液浓度为0.1-20%的氢氟酸溶液进行清洗；
步骤（5）硅片背面采用PECVD的方法生长氮化硅钝化膜；
步骤（6）硅片正面采用PECVD的方法生长氮化硅减反膜。
3.根据权利要求2所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的硼扩散方阻控制在45-140 ohm/sq。
4.根据权利要求2所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的钝化膜厚度控制在2-40nm。
5.根据权利要求2所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中氮化硅钝化膜厚度控制在50-200nm。
6.根据权利要求2所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中正面氮化硅减反膜厚度控制在50-90nm。
7.根据权利要求6所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中正面氮化硅减反膜折射率控制在1.9-2.3。
8.根据权利要求2所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（8）中的激光刻蚀为线阵列或点阵列，刻蚀线宽控制在10-100um，间距控制在0.3-2.5mm。
9.根据权利要求2所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（9）中蒸镀的铝层厚度控制在0.5-3um。
10.根据权利要求2所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(10)的退火温度控制在200-400℃，时间控制在5-60分钟。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141217 |