CN105097961A - Perc及pert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及PERT太阳能电池的制备方法，属于硅太阳能电池技术领域，本发明在现有工艺的基础上增加热处理工艺，进一步提高了氮化硅薄膜的氢钝化作用，降低载流子复合，提升太阳电池电性能，使电池开路电压提高10-15mV，电池效率提高0.3％-0.5％；此外，快速热处理工艺充分利用目前企业生产线已具备的烧结炉设备，充分减少设备投资，且不增加电池制造成本；本发明的方法简单易行，易于实现，成本较低，适于推广应用。
Description
技术领域
本发明属于硅太阳能电池技术领域，涉及一种PERC及PERT太阳能电池的制备方法。
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。高效太阳电池是太阳电池发展的重要方向，例如P型基片PERC(passivatedemitterandrearsidecell)电池和N型基片PERT(passivatedemitterandreartotaldiffused)电池都是当前研究的热点。
PERC电池的制备方法包括以下步骤：
1)制绒；2)磷扩散；3)刻蚀和去磷硅玻璃；4)背面沉积Al2O3薄膜；5)背面PECVD沉积SiNx薄膜；6)正面PECVD沉积SiNx薄膜；7)背面激光开槽；8)丝网印刷和烧结；其中步骤6与步骤4、步骤5的顺序可以互换。PERC电池背面利用了Al2O3薄膜良好的钝化性能，同时利用了SiNx薄膜的氢钝化作用、优良的耐磨性及碱离子阻挡能力。
PERT电池的制备方法包括以下步骤：
1)制绒；2)正面硼扩散；3)背面离子注入磷；4)去磷硅玻璃和硼硅玻璃；5)双面热氧化沉积SiO2薄膜；6)背面PECVD沉积SiNx薄膜；7)正面PECVD沉积SiNx薄膜；8)丝网印刷和烧结；其中步骤6和步骤7的顺序可以互换。PERT电池表面利用了SiO2薄膜良好的钝化性能，同时利用了SiNx薄膜的氢钝化作用，优良的耐磨性及碱离子阻挡能力。SiNx薄膜在PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition--等离子体增强化学气相沉积)的过程中对其沉积的面进行第一次氢钝化作用，在烧结的过程中进一步释放氢从而进行第二次氢钝化作用。
晶体硅中的氢元素对太阳能电池有着重要作用。硅中的氢原子具有很强的反应活性，它能够与轻元素杂质及其复合体反应；与掺杂原子硼、磷反应；与过渡金属杂质反应；与硅悬挂键结合，富集在晶体表面、晶界、位错区域；甚至与其他氢原子反应形成氢分子等。因此可以利用氢原子与其他杂质和缺陷的反应来钝化这些复合中心的复合活性，提高硅晶体中少数载流子的寿命。
在硅晶体中引入氢原子的方法通常是在太阳能电池制造过程中利用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)沉积氮化硅薄膜。氮化硅薄膜中富含的氢原子扩散到硅晶体的界面，钝化了界面上的硅悬挂键，显著降低了硅晶体的表面复合速率，此外，在烧结工艺也可以进一步提高硅晶体中的氢原子。
但是，PECVD工艺和烧结工艺并没有将SiNx薄膜的氢钝化作用发挥到最佳，因此，本领域技术人员亟需提供一种PERC及PERT太阳能电池的制备方法，进一步提高氮化硅薄膜的氢钝化作用，于提高太阳能电池的转换效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种PERC及PERT太阳能电池的制备方法，进一步提高氮化硅薄膜的氢钝化作用，于提高太阳能电池的转换效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种PERC太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤S01、对硅片进行制绒、扩散、刻蚀和去磷硅玻璃工艺；
步骤S02、硅片背面沉积氧化铝薄膜；
步骤S03、硅片背面沉积氮化硅薄膜；
步骤S04、硅片正面沉积氮化硅薄膜；
步骤S05、背面激光开槽；
步骤S06、对硅片进行热处理工艺；
步骤S07、丝网印刷和烧结。
优选的，步骤S06中，热处理工艺的时间为1～6min，热处理的温度为400～800℃。
优选的，步骤S03中，采用PECVD工艺在硅片背面沉积氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度为80～140nm。
优选的，步骤S04中，采用PECVD工艺在硅片正面沉积氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度为80～100nm。
优选的，步骤S02中，采用ALD工艺在硅片背面沉积氧化铝薄膜，所述氧化铝薄膜的厚度为5～10nm。
本发明还提供一种PERT太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤S01、对硅片进行制绒、扩散、磷离子注入工艺；
步骤S02、去除硅片表面的磷硅玻璃和硼硅玻璃；
步骤S03、双面沉积氧化硅层；
步骤S04、硅片背面沉积氮化硅薄膜；
步骤S05、硅片正面沉积氮化硅薄膜；
步骤S06、对硅片进行热处理工艺；
步骤S07、丝网印刷和烧结。
优选的，步骤S06中，热处理工艺的时间为1～6min，热处理的温度为400～800℃。
优选的，步骤S04中，采用PECVD工艺在硅片背面沉积氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度为80～140nm。
优选的，步骤S05中，采用PECVD工艺在硅片正面沉积氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度为80～100nm。
优选的，步骤S02中，采用热氧化工艺在硅片双面沉积氧化硅层。
与现有的方案相比，本发明提供的PERC及PERT太阳能电池的制备方法，通过增加热处理工艺，进一步提高了氮化硅薄膜的氢钝化作用，降低载流子复合，提升太阳电池电性能，使电池开路电压提高10-15mV，电池效率提高0.3％-0.5％；此外，快速热处理工艺充分利用目前企业生产线已具备的烧结炉设备，充分减少设备投资，且不增加电池制造成本；本发明的方法简单易行，易于实现，成本较低，适于推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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PERC太阳能电池的制备方法的流程示意图；
图2为本发明PERT太阳能电池的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
上述及其它技术特征和有益效果，将结合实施例及附图1至2对本发明的PERC及PERT太阳能电池的制备方法进行详细说明。图1为本发明PERC太阳能电池的制备方法的流程示意图；图2为本发明PERT太阳能电池的制备方法的流程示意图。
如图1所示，本发明提供了一种PERC太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤S01、对硅片进行制绒、扩散、刻蚀和去磷硅玻璃工艺；本实施例中的硅片优选为P型硅片，N+掺杂可通过气体扩散、离子注入的方式，或者是激光掺杂的方式实现。
步骤S02、硅片背面沉积氧化铝薄膜；其中，优选采用ALD原子层沉积工艺在硅片背面沉积氧化铝薄膜，氧化铝薄膜的厚度优选为5～10nm。
步骤S03、硅片背面沉积氮化硅薄膜；其中，优选采用PECVD工艺在硅片背面沉积氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的厚度优选为80～140nm。
步骤S04、硅片正面沉积氮化硅薄膜；其中，优选采用PECVD工艺在硅片正面沉积氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的厚度为80～100nm。
步骤S05、背面激光开槽；
步骤S06、对硅片进行热处理工艺；其中，热处理工艺的时间为1～6min，热处理的温度为400～800℃。
步骤S07、丝网印刷和烧结。
本实施例中通过PECVD沉积氮化硅薄膜，使氮化硅薄膜中富含的氢原子扩散到硅晶体的界面，钝化了界面上的硅悬挂键，使少子寿命上升，提高氮化硅薄膜的氢钝化作用。经过烧结之后,Si-H和N-H断裂后的氢不容易形成氢气溢出,不仅有表面钝化作用,而且氢原子也会扩散到体内,进行体内钝化,少子寿命进一步提升，进一步提高氮化硅薄膜的氢钝化作用。
本发明在此基础上，利用烧结炉增加一步热处理工艺，热处理温度为400～800℃，热处理时间为1～6min，实验表明，经过热处理后的电池片电池开路电压提高10-15mV，电池效率提高0.3％-0.5％。
如图2所示，本发明还提供一种PERT太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤S01、对硅片进行制绒、扩散、磷离子注入工艺；本实施例中的硅片优选为N型硅片，扩散使用P型掺杂。
步骤S02、去除硅片表面的磷硅玻璃和硼硅玻璃；其中，优选采用热氧化工艺在硅片双面沉积氧化硅层。
步骤S03、双面沉积氧化硅层；
步骤S04、硅片背面沉积氮化硅薄膜；其中，优选采用PECVD工艺在硅片背面沉积氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的厚度为80～140nm。
步骤S05、硅片正面沉积氮化硅薄膜；其中，优选采用PECVD工艺在硅片正面沉积氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的厚度为80～100nm。
步骤S06、对硅片进行热处理工艺；其中，热处理工艺的时间为1～6min，热处理的温度为400～800℃。
步骤S07、丝网印刷和烧结。
同样的，在现有的PERT太阳能电池的制备方法的基础上，利用烧结炉增加了一步热处理工艺，热处理温度为400～800℃，热处理时间为1～6min，从而进一步提高氮化硅薄膜的氢钝化作用。
综上所述，本发明提供的PERC及PERT太阳能电池的制备方法，通过增加热处理工艺，进一步提高了氮化硅薄膜的氢钝化作用，降低载流子复合，提升太阳电池电性能，使电池开路电压提高10-15mV，电池效率提高0.3％-0.5％；此外，快速热处理工艺充分利用目前企业生产线已具备的烧结炉设备，充分减少设备投资，且不增加电池制造成本；本发明的方法简单易行，易于实现，成本较低，适于推广应用。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01、对硅片进行制绒、扩散、刻蚀和去磷硅玻璃工艺；
步骤S02、硅片背面沉积氧化铝薄膜；
步骤S03、硅片背面沉积氮化硅薄膜；
步骤S04、硅片正面沉积氮化硅薄膜；
步骤S05、背面激光开槽；
步骤S06、对硅片进行热处理工艺；
步骤S07、丝网印刷和烧结。
2.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S06中，热处理工艺的时间为1～6min，热处理的温度为400～800℃。
3.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S03中，采用PECVD工艺在硅片背面沉积氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度为80～140nm。
4.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S04中，采用PECVD工艺在硅片正面沉积氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度为80～100nm。
5.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S02中，采用ALD工艺在硅片背面沉积氧化铝薄膜，所述氧化铝薄膜的厚度为5～10nm。
6.一种PERT太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01、对硅片进行制绒、扩散、磷离子注入工艺；
步骤S02、去除硅片表面的磷硅玻璃和硼硅玻璃；
步骤S03、双面沉积氧化硅层；
步骤S04、硅片背面沉积氮化硅薄膜；
步骤S05、硅片正面沉积氮化硅薄膜；
步骤S06、对硅片进行热处理工艺；
步骤S07、丝网印刷和烧结。
7.根据权利要求6所述的PERT太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S06中，热处理工艺的时间为1～6min，热处理的温度为400～800℃。
8.根据权利要求6所述的PERT太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S04中，采用PECVD工艺在硅片背面沉积氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度为80～140nm。
9.根据权利要求6所述的PERT太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S05中，采用PECVD工艺在硅片正面沉积氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度为80～100nm。
10.根据权利要求6所述的PERT太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S02中，采用热氧化工艺在硅片双面沉积氧化硅层。
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