CN106098839A - 一种高效晶硅perc电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效晶硅PERC电池的制备方法，所述制备方法包括：提供硅片，并对所述硅片进行制绒；对所述硅片进行磷扩散或者硼扩散；对所述硅片的边缘和背面发射极进行刻蚀，并去除PSG或BSG；在所述硅片的正面形成减反射层；在所述硅片的背面形成背面钝化层；在所述硅片的背面形成背面保护层；在所述硅片需要形成背电极的背电极区域进行二次激光烧蚀，剥离所述背面钝化层和所述背面保护层，形成剥离区域；在所述硅片的背面进行丝网印刷。采用本发明提供的制造方法，可有效降低背钝化电池的接触电阻；提高背钝化电池的转换效率；能够显著提升背钝化组件的可靠性。

Description

一种高效晶硅PERC电池的制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池制备领域，具体地说，涉及一种高效晶硅PERC电池的制备方法。
背景技术
背钝化技术是实现高效多晶硅电池的一种重要的技术手段。背钝化技术是在太阳能电池背面镀上一层钝化膜，由于这层膜内部的固定负电荷密度较高，具有良好的场钝化和化学钝化效应，因此可以使太阳能电池背面载流子复合速率有效降低，提高晶硅电池的少子寿命，从而提升晶硅电池的光转换效率。
在背钝化电池结构中，太阳能电池背面有氧化铝钝化层和氮化硅保护层两个介质层，为了实现电池背面良好的欧姆接触，通常会用激光开窗工艺将背面AlOx钝化层和SiNx保护层进行部分剥离。常规的激光开窗工艺后会在电池背面形成两种图形结构：一种是在包括背电极区域的整个电池背面，激光图形为具有一定间距的直线、线段或者点阵；另一种是避开电极区域，在背电场的其他区域，激光图形为具有一定间距的直线、线段或者点阵。
研究中发现，背钝化电池的串联电阻较常规电池的高，与背面激光开窗工艺有着密切的关系。激光开窗工艺不良容易导致背电场与硅基底不能形成很好的欧姆接触；烧结后，激光开窗区域容易形成“空洞”。若背钝化电池的“空洞”连续产生在相邻的开窗位置，且具备一定的长度，在光致发光或电致发光的检测设备下，会形成背面条状的黑线区域，影响背钝化电池的性能。
此外，由于光伏组件大多应用于户外地面电站，经常会处于极寒、极热或者高温高湿的恶劣环境下，因此光伏组件的可靠性显得尤为重要。光伏组件可靠性的相关测试对背电极与电池基底的结合力要求较高。在严酷的测试条件下，背电极与基底的结合不仅要求拉力大，还需要拉力在测试前后的变化值较小，这样才能保证组件不会因内部应力变化而导致失效。
在现有技术中，背钝化电池背面的氮化硅与背面电极银浆的结合力小、测试前后的拉力变化较大是背钝化组件存在的一个显著问题，亟待解决。
发明内容
为了解决现有被钝化电池背面欧姆接触差，电池效率低的问题，本发明提供了一种高效晶硅PERC电池的制备方法。
根据本发明的一个方面，提供一种高效晶硅PERC电池的制备方法，所述制备方法包括步骤：
a)提供硅片，并对所述硅片进行制绒；
b)对所述硅片进行磷扩散或者硼扩散；
c)对所述硅片的边缘和背面发射极进行刻蚀，并去除PSG或BSG；
d)在所述硅片的正面形成减反射层；
e)在所述硅片的背面形成背面钝化层；
f)在所述硅片的背面形成背面保护层；
g)在所述硅片需要形成背电极的背电极区域进行二次激光烧蚀，剥离所述背面钝化层和所述背面保护层，形成剥离区域；
h)在所述硅片的背面进行丝网印刷。
根据本发明的一个具体实施方式，在所述步骤g)中，二次激光烧蚀包括：第一次激光烧蚀和第二次激光烧蚀；其特征在于，
所述第一次激光烧蚀和所述第二次激光烧蚀所采用的激光功率均为6w～10w。
根据本发明的另一个具体实施方式，在所述步骤g)中，所述第一次激光烧蚀和所述第二次激光烧蚀的功率比为0.8～1.2。
根据本发明的又一个具体实施方式，所述剥离区域的长、宽分别大于所述背电极区域的长、宽。
根据本发明的又一个具体实施方式，所述剥离区域的长、宽分别比所述背电极区域的长、宽大0.1mm～0.7mm。
根据本发明的又一个具体实施方式，所述剥离区域呈直线、线段和/或点阵图形。
根据本发明的又一个具体实施方式，所述背面钝化层为氧化铝薄膜；
所述背面钝化层采用原子层沉积法形成。
根据本发明的又一个具体实施方式，所述背面保护层为氮化硅薄膜；
所述背面保护层采用等离子体增强化学气相沉积法形成。
在背钝化电池的结构中，背面有两个介质层，为了实现电池背面良好的欧姆接触，通常会用激光烧蚀的方式将背面两个介质层部分剥离。本发明采用两次激光烧蚀的方式对上述两个介质层进行剥离。剥离背电极区域的介电层，使背电极浆料能直接印刷在硅基底上，经过丝网烧结可以形成良好的欧姆接触，从而有效降低背钝化电池的接触电阻。经试验显示，通过本发明提供的制备方法制备的背钝化电池，其光电转换效率比常规工艺制备的背钝化电池提升了0.05％。此外，由于背电极与硅基底的结合力强，背钝化电池的电极剥离拉力增加，组件可靠性测试前后的拉力变化较小，背钝化电池组件的可靠性得到了显著提升。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1所示为根据本发明提供的一种高效晶硅PERC电池的制备方法的一个具体实施方式的流程示意图；
图2所示为根据本发明提供的一种高效晶硅PERC电池的制备方法制备的高效晶硅PERC电池的一个具体实施方式的背面结构示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
参考图1和图2，本发明提供的一种高效晶硅PERC(发射极和背面钝化)电池的制备方法包括步骤：
步骤S101，提供硅片，并对所述硅片进行制绒，在硅片10的表面形成绒面。硅片10可以为P型硅片或N型硅片。所述硅片10为单晶硅、多晶硅或者准单晶硅。在硅片10的表面形成绒面，可以有效提高硅片10的陷光作用。通常可以采用腐蚀性溶液对硅片10的表面进行腐蚀，以形成绒面。一般情况下，用碱性溶液处理后，可在硅片10的表面得到金字塔状绒面；用酸性溶液处理后，可在硅片10的表面得到虫孔状绒面。
继续执行步骤S102，对所述硅片10进行磷扩散或者硼扩散。
以P型硅片10为例，在P型硅片10正面形成N型扩散层。N型扩散可采用以POCl3为磷源在P型硅片10正面进行磷(P)的热扩散，形成N型扩散层。还可以先在P型硅片10的正面喷涂磷酸或其他含磷的掺杂源，然后通过快速热退火(Rapid Thermal Anealing)处理，完成硅片的正面磷扩散。
以N型硅片10为例，在N型硅片10正面形成P型扩散层。P型扩散可采用以硼源在N型硅片10正面进行硼(B)的热扩散，形成P型扩散层。还可以先在N型硅片10的正面喷涂含硼的掺杂源，然后通过快速热退火(Rapid Thermal Anealing)处理，完成硅片的正面硼扩散。
之后，执行步骤S103，对所述硅片10的边缘和背面发射极进行刻蚀，并去除PSG或BSG。
如果是P型硅片，则需去除所述P型硅片10正面的PSG(Phospho Silicate Glass，磷硅玻璃)和周边磷扩散层。在太阳能电池片生产制造过程中，可以通过化学腐蚀法也即把硅片放在腐蚀性溶液(如氢氟酸、氢氧化钠等各类酸/碱或有机溶液)中浸泡，去除扩散制结后在P型硅片10表面形成的一层PSG。
如果是N型硅片，则需去除所述N型硅片10正面的BSG(Boron Silicate Glass，硼硅玻璃)和周边硼扩散层。在太阳能电池片生产制造过程中，可以通过化学腐蚀法也即把硅片放在腐蚀性溶液中浸泡，去除扩散制结后在N型硅片10表面形成的一层BSG。
步骤S104，在所述硅片10的正面形成减反射层。可选的，可以采用PECVD(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积)的方法形成减反射层。所述减反射层可以为氮化硅薄膜或者掺硼氧化锌薄膜。
步骤S105，在所述硅片10的背面形成背面钝化层。优选的，所述背面钝化层为氧化铝(AlOx)薄膜。可选的，采用ALD(Atomic layer deposition，原子层沉积)的方式形成所述背面钝化层。
之后，继续执行步骤S106，在所述硅片10的背面形成背面保护层。优选的，所述背面保护层为氮化硅(SiNx)薄膜。可选的，采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积)的方法形成背面保护层。
步骤S107，在所述硅片需要形成背电极的背电极区域进行二次激光烧蚀，剥离所述背面钝化层和所述背面保护层，形成剥离区域20。
其中，二次激光烧蚀包括：第一次激光烧蚀和第二次激光烧蚀。优选的，所述第一次激光烧蚀和所述第二次激光烧蚀所采用的激光功率均为6w～10w。例如：第一次激光烧蚀所采用的激光功率为6w，8w或者10w。例如：所述第二次激光烧蚀所采用的激光功率为6w，6.2w或者10w。优选的，所述第一次激光烧蚀和所述第二次激光烧蚀的功率比为0.8～1.2，例如：0.8，1或者1.2。
采用两次激光烧蚀后形成的剥离区域20是将要形成背电极的背电极区域，但是为了制作的背电极性能更好，可选的，所述剥离区域20的长、宽分别大于所述背电极区域的长、宽。优选的，所述剥离区域20的长、宽分别比所述背电极区域的长、宽大0.1mm～0.7mm，例如：0.1mm，0.3mm或者0.7mm。例如：所述剥离区域20的长比所述背电极区域的长大0.4mm，所述剥离区域20的宽比所述背电极区域的宽大0.5mm。
优选的，根据所制备的背电极的形状不同，所述剥离区域20可以呈直线、线段和/或点阵图形。
随后执行步骤S108，在所述硅片的背面进行丝网印刷。
采用本发明提供的制备方法，能够使常规制备的铝背场时的背场铝浆与硅基底形成良好的欧姆接触，提高PERC电池的光电转换效率。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (8)

1.一种高效晶硅PERC电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
a)提供硅片，并对所述硅片进行制绒；
b)对所述硅片进行磷扩散或者硼扩散；
c)对所述硅片的边缘和背面发射极进行刻蚀，并去除PSG或BSG；
d)在所述硅片的正面形成减反射层；
e)在所述硅片的背面形成背面钝化层；
f)在所述硅片的背面形成背面保护层；
g)在所述硅片需要形成背电极的背电极区域进行二次激光烧蚀，剥离所述背面钝化层和所述背面保护层，形成剥离区域；
h)在所述硅片的背面进行丝网印刷。
2.根据权利要求1所述的制备方法，在所述步骤g)中，二次激光烧蚀包括：第一次激光烧蚀和第二次激光烧蚀；其特征在于，
所述第一次激光烧蚀和所述第二次激光烧蚀所采用的激光功率均为6w～10w。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤g)中，所述第一次激光烧蚀和所述第二次激光烧蚀的功率比为0.8～1.2。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述剥离区域的长、宽分别大于所述背电极区域的长、宽。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述剥离区域的长、宽分别比所述背电极区域的长、宽大0.1mm～0.7mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述剥离区域呈直线、线段和/或点阵图形。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述背面钝化层为氧化铝薄膜；
所述背面钝化层采用原子层沉积法形成。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述背面保护层为氮化硅薄膜；
所述背面保护层采用等离子体增强化学气相沉积法形成。
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