CN105870221A - N型双面电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种N型双面电池的制备方法，包括：S1：对N型硅片衬底的上下表面进行反应离子刻蚀，并去除损伤层，使得N型硅片衬底的上下表面形成凹坑绒面层；S2：在炉管中对N型硅片衬底的一面进行硼扩散形成P型层，作为N型双面电池的正面；S3：去除硼硅玻璃，并在N型双面电池的正面制作掩膜；S4：在炉管中对N型硅片衬底的另一面进行磷扩散小形成N+层，作为N型双面电池的背面；S5：去除边结、磷硅玻璃以及N型双面电池的正面制作的掩膜；S6：分别在N型双面电池的正面和所述N型双面电池的背面制作电极，获得N型双面电池。N型双面电池的制备方法提高了N型双面电池的光利用率和光电转换效率。本申请还公开了一种N型双面电池。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，更具体地说，涉及一种N型双面电池，还涉及一种N型双面电池制备方法。
背景技术
在太阳能电池所使用的基底材料中，N型晶体硅比P型晶体硅具有更长的少子寿命，N型晶体硅的光衰减性能则更为稳定，因此，在N型硅片上进行电池制作形成的N型双面电池，电池的两面都可以吸收光线，使得太阳能电池发光效率更高。
目前，N型单晶双面电池的绒面制作通常采用碱制绒方式，碱制绒方式后的电池，其表面形成金字塔形状的绒面结构，光线在金字塔状的绒面上经过多次反射，能够有效消减光的反射。对于单晶硅来说，表面经过碱制绒后，表面反射率一般在10％左右，N型单晶电池在镀膜工序后，反射率能达到5％。因此，现有技术中的N型单晶电池，仍有5％的光不能利用，造成了电池电流的损失。
因此，如何更进一步的提高光的利用率，从而制得更高光电效率的双面N型电池是本领域技术人员急需要解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种N型双面电池制备方法，提高双面N型电池的光利用率，提高光电转换效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种N型双面电池的制备方法，包括：
S1：对N型硅片衬底的上下表面进行反应离子刻蚀，并去除损伤层，使得所述N型硅片衬底的上下表面形成凹坑绒面层；
S2：在炉管中对所述N型硅片衬底的一面进行硼扩散形成P型层，作为N型双面电池的正面；
S3：去除硼硅玻璃，并在所述N型双面电池的正面制作掩膜；
S4：在炉管中对所述N型硅片衬底的另一面进行磷扩散形成N+层，作为N型双面电池的背面；
S5：去除边结、磷硅玻璃以及所述N型双面电池的正面制作的掩膜；
S6：分别在所述N型双面电池的正面和所述N型双面电池的背面制作电极，获得N型双面电池。
优选地，在上述N型双面电池的制备方法中，所述步骤S1中，对N型硅片衬底的上下表面进行反应离子刻蚀的反应条件为：
利用氯气、氧气和六氟化硫混合气体在高频电源的激发下生成的等离子体气体对所述N型硅片衬底的上下表面进行反应离子刻蚀；
所述氯气的流量范围为200-1000sccm，氧气的流量范围为500-2000sccm，六氟化硫的流量范围为200-1000sccm，压力范围为10-15pa，高频电源的功率范围为15-30kw，刻蚀时间范围为10-500s。
优选地，在上述N型双面电池的制备方法中，步骤S5与步骤S6之间，还包括：
在所述N型双面电池的正面利用ALD法制备Al2O3钝化膜，在所述N型双面电池的背面利用管式PECVD法制备SiO2钝化膜，所述Al2O3钝化膜以及所述SiO2钝化膜的厚度范围均为2-15nm。
优选地，在上述N型双面电池的制备方法中，在所述N型双面电池的正面以及所述N型双面电池的背面分别蒸镀所述Al2O3钝化膜以及所述SiO2钝化膜之后，还包括：
在所述Al2O3钝化膜以及所述SiO2钝化膜表面利用管式PECVD法制备SiNX减反射膜，所述SiNX减反射膜的厚度范围为75-90nm。
优选地，在上述N型双面电池的制备方法中，步骤S2中，在所述炉管中通入BBr3对所述N型硅片衬底的一面进行硼扩散。
优选地，在上述N型双面电池的制备方法中，步骤S3中，利用浓度范围为5％-10％的HF溶液去除所述硼硅玻璃。
优选地，在上述N型双面电池的制备方法中，步骤S4中，在所述炉管中通入POCL3对所述N型硅片衬底的另一面进行磷扩散。
优选地，在上述N型双面电池的制备方法中，步骤S6中，利用丝网印刷的方式在所述SiNX减反射膜表面分别制备栅线正电极以及栅线背电极，并烧结。
从上述技术方案可以看出，在应用本发明所提供的一种N型双面电池制备方法时，通过对N型硅片衬底的上下表面采用反应离子刻蚀进行制绒，使得硅片表面形成细密的腐蚀坑，细密的腐蚀坑构成了凹坑绒面层，相对现有技术中的金字塔结构的绒面层，腐蚀坑更为密集，使得入射光线在凹坑绒面层的反射次数增加，更进一步的降低了光反射，增加了光吸收率，从而提高了N型双面电池的光电效率。
本发明还提供了一种N型双面电池，包括：
N型硅片衬底；
依次叠置于所述N型硅片衬底的一面的凹坑绒面层、P型层以及正电极；
依次叠置于所述N型硅片衬底的另一面的所述凹坑绒面层、N+层以及背电极。
优选的，在上述N型双面电池中，还包括：
依次叠置于所述P型层与所述正电极之间的Al2O3钝化膜以及SiNX减反射膜；
依次叠置于所述N+层与所述背电极之间的SiO2钝化膜以及SiNX减反射膜。
在应用本发明所提供的一种N型双面电池时，能够有效降低光反射，增加了光吸收率，提高双面N型电池的光电效率。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种N型双面电池制备方法示意图；
图2为本发明实施例提供的一种N型双面电池结构示意图。
附图说明：1-N型硅片衬底 2-反应离子刻蚀生成的凹坑绒面层 3-P型层4-Al2O3钝化膜 5-SiNx减反射层 6-N+层 7-SiO2钝化膜 8-栅线正电极 9-栅线背电极
具体实施方式
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。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种N型双面电池制备方法示意图。
在一种具体的实施方式中，提供了一种N型双面电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：对N型硅片衬底的上下表面进行反应离子刻蚀，并去除损伤层，使得所述N型硅片衬底的上下表面形成凹坑绒面层。
本步骤的目的是在N型硅片衬底上进行制绒处理，提高制作N型双面电池陷光性以及对于太阳光的利用率。具体的，对所述N型硅片衬底的上表面或者下表面还是上下表面均进行反应离子刻蚀并不做具体限定，反应离子刻蚀后形成凹坑绒面层，对N型硅片衬底的表面进行清洗，并通常利用NaOH溶液去除损伤层，降低电池表面复合速率。传统单晶硅表面经过碱制绒后，表面光线反射率一般在10％左右，本实施方式中N型硅片衬底在反应离子刻蚀后，光线反射率在2％左右。
S2：在炉管中对所述N型硅片衬底的一面进行硼扩散形成P型层，作为N型双面电池的正面。
硼扩散的具体过程请参考现有技术，在此不再赘述。在本实施方式中，硼扩散在炉管中氧气和氮气形成的混合气气氛下进行的，氧气与氮气的体积比范围为1:5-1:20，扩散温度范围为850-1100℃，扩散时间范围为45min-2h，扩散方阻范围为40-100Ω。
S3：去除硼硅玻璃，并在所述N型双面电池的正面制作掩膜。
硼硅玻璃是进行硼扩散过程中的副产物，可采用的HF溶液清洗去除硼硅玻璃，并采用离子体增强化学气相沉积法(PECVD法)在扩散硼的表面制作氧化硅或氮化硅形成的掩膜，以对扩散硼的表面进行保护，防止后续制作步骤影响到扩散硼的表面。
S4：在炉管中对所述N型硅片衬底的另一面进行磷扩散小形成N+层，作为N型双面电池的背面；
在本实施方式中，进行磷扩散采用液态三氯氧磷作为磷源，进行磷扩散的条件为：扩散温度范围为800-900℃，扩散时间范围为30min-2h，扩散方阻范围为20-60Ω。
S5：去除边结、磷硅玻璃以及所述N型双面电池的正面制作的掩膜；
去除N型硅片衬底边缘的N型区域，将硅片衬底内部的N+层和P型层隔离开来，以达到PN结的结构要求。本实施方式中利用干法刻蚀进行边缘绝缘。磷硅玻璃是在进行磷扩散过程中形成的副产物，可采用HF溶液清洗去除硼硅玻璃，此外，在去除磷硅玻璃的同时，HF溶液将步骤S3中制作的掩膜也一同去除，从而暴露出制作的P型层。
S6：分别在所述双面电池的正面和所述N型双面电池的背面制作电极，获得N型双面电池。制备电极的具体过程请参考现有技术，在此不再赘述。
在应用本发明所提供的一种N型双面电池制备方法时，通过对N型硅片衬底的上下表面采用反应离子刻蚀进行制绒，使得硅片表面形成细密的腐蚀坑，细密的腐蚀坑构成了凹坑绒面层，相对现有技术中的金字塔结构的绒面层，腐蚀坑更为密集，使得入射光线在凹坑绒面层的反射次数增加，更进一步的降低了光反射，增加了光吸收率，从而提高了双面N型电池的光电效率。
在上述实施例的基础上，所述步骤S1中，对N型硅片衬底的上下表面进行反应离子刻蚀的反应条件为：利用氯气、氧气和六氟化硫混合气体在高频电源的激发下生成的等离子体气体对所述N型硅片衬底的上下表面进行反应离子刻蚀；所述氯气的流量范围为200-1000sccm，氧气的流量范围为500-2000sccm，六氟化硫的流量范围为200-1000sccm，压力范围为10-15pa，高频电源的功率范围为15-30kw，刻蚀时间范围为10-500s。
进一步的，在上述N型双面电池的制备方法中，步骤S5与步骤S6之间，还包括：
在所述N型双面电池的正面利用低温原子层沉积法(ALD法)制备Al2O3钝化膜，在所述N型双面电池的背面利用等离子体增强化学气相沉积法(管式PECVD法)制备SiO2钝化膜，所述Al2O3钝化膜以及所述SiO2钝化膜的厚度范围均为2-15nm。Al2O3钝化膜以及所述SiO2钝化膜起到钝化作用，防止后续制作步骤影响到扩散硼的表面或者扩散磷的表面。
更进一步的，在上述N型双面电池的制备方法中，在所述N型双面电池的正面以及所述N型双面电池的背面分别蒸镀Al2O3钝化膜以及SiO2钝化膜之后，还包括：
在Al2O3钝化膜以及SiO2钝化膜表面利用管式PECVD法制备SiNX减反射膜，所述SiNX减反射膜的厚度范围为75-90nm。
SiNX起到保护及调整光学参数，降低反射率的作用。具体的，使用管式PECVD镀SiNX减反射膜，厚度范围75～90nm，折射率范围2.01～2.1，表面反射率范围在1％～2％。
优选地，在上述N型双面电池的制备方法中，步骤S2中，在所述炉管中通入BBr3对所述N型硅片衬底的一面进行硼扩散。P型层的方阻值范围为70～90Ω/sq。
步骤S4中，在所述炉管中通入POCL3对所述N型硅片衬底的另一面进行磷扩散。N+层的方阻值范围为80～100Ω/sq。
具体的，在上述N型双面电池的制备方法中，步骤S3中，利用浓度为5％-10％的HF溶液去除所述硼硅玻璃。
在上述N型双面电池的制备方法中，步骤S6中，利用丝网印刷的方式在所述SiNX减反射膜表面制备栅线正电极以及栅线背电极，并烧结。在本实施方式中，栅线正电极和栅线背电极相对设置。
本发明提供的N型双面电池的N型单晶硅衬底的表面经过离子反应刻蚀后，表面反射率可以达到2％左右，经过镀膜工序后，反射率能达到1％，使用反应离子刻蚀制绒的N型双面电池，对光的利用率大大提高，从而制得更高光电转换效率的N型双面电池。
请参考图2，图2为本发明实施例提供的一种N型双面电池结构示意图。
在另一种具体的实施方式中，提供了一种N型双面电池，包括：
N型硅片衬底1；
依次叠置于所述N型硅片衬底1的一面的凹坑绒面层2、P型层3以及正电极8；
依次叠置于所述N型硅片衬底1的另一面的所述凹坑绒面层2、N+层6以及背电极9。
N型硅片衬底的一面按照N型双面电池的制备方法依次制备凹坑绒面层2、P型层3以及正电极8，另一面同样按照N型双面电池的制备方法依次制备所述凹坑绒面层2、N+层6以及背电极9。
进一步的，还包括：依次叠置于所述P型层与所述正电极之间的Al2O3钝化膜4以及SiNX减反射膜5；依次叠置于所述N+层6与所述背电极9之间的SiO2钝化膜以及SiNX减反射膜5。
正电极以及背电极均包括主栅线和副栅线。在本实施方式中，所述主栅线的数量范围为2-15根，宽度范围为0.5-2mm，副栅线的数量范围为70-120根，其宽度范围为30-50μm。
需要指出的是，由依次设置的所述凹坑绒面层2、所述P型层3、所述Al2O3钝化膜4、所述SiNX减反射膜5组成的N型双面电池的正面位于N型硅片衬底1的上表面还是下表面并不做限定，同理，依次设置的所述凹坑绒面层2、所述N+层6、所述SiO2钝化膜7、所述SiNX减反射膜5组成的N型双面电池的背面，位于N型硅片衬底1的上表面还是下表面并不做限定只要二者不在同一面即可。
在应用本发明所提供的一种N型双面电池时，能够有效降低光反射，增加了光吸收率，提高双面N型电池的光电效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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N型双面电池的制备方法，其特征在于，包括：
S1：对N型硅片衬底的上下表面进行反应离子刻蚀，并去除损伤层，使得所述N型硅片衬底的上下表面形成凹坑绒面层；
S2：在炉管中对所述N型硅片衬底的一面进行硼扩散形成P型层，作为N型双面电池的正面；
S3：去除硼硅玻璃，并在所述N型双面电池的正面制作掩膜；
S4：在炉管中对所述N型硅片衬底的另一面进行磷扩散形成N+层，作为N型双面电池的背面；
S5：去除边结、磷硅玻璃以及所述N型双面电池的正面制作的掩膜；
S6：分别在所述N型双面电池的正面和所述N型双面电池的背面制作电极，获得N型双面电池。
2.如权利要求1所述的N型双面电池的制备方法，其特征在于，步骤S1中，对N型硅片衬底的上下表面进行反应离子刻蚀的反应条件为：
利用氯气、氧气和六氟化硫混合气体在高频电源的激发下生成的等离子体气体对所述N型硅片衬底的上下表面进行反应离子刻蚀；
所述氯气的流量范围为200-1000sccm，氧气的流量范围为500-2000sccm，六氟化硫的流量范围为200-1000sccm，压力范围为10-15pa，高频电源的功率范围为15-30kw，刻蚀时间范围为10-500s。
3.如权利要求2所述的N型双面电池的制备方法，其特征在于，步骤S5与步骤S6之间，还包括：
在所述N型双面电池的正面利用ALD法制备Al2O3钝化膜，在所述N型双面电池的背面利用管式PECVD法制备SiO2钝化膜，所述Al2O3钝化膜以及所述SiO2钝化膜的厚度范围均为2-15nm。
4.如权利要求3所述的N型双面电池的制备方法，其特征在于，在所述N型双面电池的正面以及所述N型双面电池的背面分别蒸镀所述Al2O3钝化膜以及所述SiO2钝化膜之后，还包括：
在所述Al2O3钝化膜以及所述SiO2钝化膜表面利用管式PECVD法制备SiNX减反射膜，所述SiNX减反射膜的厚度范围为75-90nm。
5.如权利要求4所述的N型双面电池的制备方法，其特征在于，步骤S2中，在所述炉管中通入BBr3对所述N型硅片衬底的一面进行硼扩散。
6.如权利要求5所述的N型双面电池的制备方法，其特征在于，步骤S3中，利用浓度范围为5％-10％的HF溶液去除所述硼硅玻璃。
7.如权利要求6所述的N型双面电池的制备方法，其特征在于，步骤S4中，在所述炉管中通入POCl3对所述N型硅片衬底的另一面进行磷扩散。
8.如权利要求7所述的N型双面电池的制备方法，其特征在于，步骤S6中，利用丝网印刷的方式在所述SiNX减反射膜表面分别制备栅线正电极以及栅线背电极，并烧结。
9.一种N型双面电池，其特征在于，包括：
N型硅片衬底；
依次叠置所述N型硅片衬底的一面的凹坑绒面层、P型层以及正电极；
依次叠置于所述N型硅片衬底的另一面的所述凹坑绒面层、N+层以及背电极。
10.如权利要求9所述的N型双面电池，其特征在于，还包括：
依次叠置于所述P型层与所述正电极之间的Al2O3钝化膜以及SiNX减反射膜；
依次叠置于所述N+层与所述背电极之间的SiO2钝化膜以及SiNX减反射膜。
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