CN106784047A - 一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制得的电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制得的电池，所述方法包括以下步骤：在晶体硅片背面沉积钝化层、沉积电极浆料、烧结、背面沉积掺杂浆料和激光处理，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；其中，激光处理包括第一阶段和第二阶段，第一阶段为在背面同时形成开口与掺杂，第二阶段为激光诱导导电溶液形成导电层。本发明通过激光掺杂和诱导生成金属导电层而制备局部掺杂晶体硅太阳能电池，可显著增加电池背表面场强度，减少局部区域复合速率，进而大幅度提高开路电压和填充因子，最终大幅度提升电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，涉及一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制得的电池，尤其涉及一种通过激光诱导导电溶液制备局部掺杂晶体硅太阳能电池的方法及所述方法制备得到局部掺杂晶体硅太阳能电池。
背景技术
随着科技的发展，出现了局部背接触背钝化(PERC)太阳能电池，这是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。
现有的PERC太阳能电池结构主要包括具有PN结的硅片层，以及依次设于硅片层背面的钝化层、氮化硅薄膜层和铝金属层，如CN 104882498A、CN106057920A和CN 105470349A中均公开了一种PERC太阳能电池。所述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、背面沉积钝化层(如氧化铝、氧化硅薄膜或氮化硅)、正面沉积氮化硅减反射层、背面局部开口、丝网印刷背面银浆料、丝网印刷背面铝浆料、丝网印刷正面银浆料和烧结，通过所述方法制得的太阳能电池的结构如图1～3所示。
从图1～3中可以看出，通过铝原子在硅中的替位掺杂，在硅片背部局部形成了P/P+的结构，但由于铝原子在硅中固溶度限制，P+浓度峰值仅能达到3×1018cm-3，其限制了太阳能电池的电池转换效率。
为了得到更高的电池转换效率，新南威尔士州立大学提出了PERL结构，其特点是用在硅中有高固溶度的硼原子替代铝形成掺杂，其掺杂浓度可以达到1×1019cm-3～5×1019cm-3。由于P+浓度提高，局部有更强的背表面场钝化，可得到更高的开路电压和填充因子。
CN 103996746A和CN 104638033A均公开了一种PERL太阳能电池及其制备方法，PERL结构如图4～6所示，可以看出在高温或激光处理过程中硼向硅片内部扩散，在钝化膜的开口处形成P+区，由于P+区硼浓度远高于P型硅片的硼浓度，产生化学位差，形成局部硼背场，进而提升太阳能电池的电池转换效率。
现有制备PERL的工艺流程是：制绒、扩散、背刻蚀、背面沉积钝化层、正面沉积氮化硅减反射层、丝网印刷硼浆、背面激光同时完成开膜与掺硼、丝网印刷背面银浆料、丝网印刷背面铝浆料、丝网印刷正面银浆料和烧结。
然而，现有制备PERL的方法存在如下缺点：现有制备PERL的工艺中激光开口并完成掺杂硼，其深度只有6μm～8μm；而铝浆烧结时，由于硅和铝的剧烈反应，铝进入硅的深度多达20μm，远远深于硼掺杂的深度。因此，大部分硼被稀释留在了硅铝合金中，少量留在硅中，硼含量只有1018cm-3，形成的硼铝背场强度只比PERC略有增加，效率提升一般在0.1％以内，其同样无法有效提高太阳能电池的电池转换效率。
发明内容
针对现有PERC太阳能电池存在的掺杂浓度低导致的太阳能电池的电池性能无法进一步提升的问题，以及现有PERL太阳能电池的制备工艺繁琐，成本高，不利于工业化生产等问题，本发明提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制备得到的晶体硅太阳能电池。本发明通过激光掺杂和诱导生成金属导电层而制备局部掺杂晶体硅太阳能电池，可显著增加电池背表面场强度，减少局部区域复合速率，进而大幅度提高开路电压和填充因子，最终大幅度提升电池的转换效率；同时可以最大程度的节省工序及设备，从而可以降低制造成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：
在晶体硅片背面沉积钝化层、沉积电极浆料、烧结、背面沉积掺杂浆料和激光处理，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；
其中，激光处理包括第一阶段和第二阶段，第一阶段为在背面同时形成开口与掺杂，第二阶段为激光诱导导电溶液形成导电层。
第二方面，本发明提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：
在晶体硅片背面沉积钝化层、背面开口、沉积电极浆料、烧结、背面沉积掺杂浆料和激光处理，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；
其中，激光处理包括第一阶段和第二阶段，第一阶段为在开口处进行掺杂，第二阶段为激光诱导导电溶液形成导电层。
其中，所述电镀液为含铜、镍、银或铝金属离子中任意一种离子或至少两种离子的溶液，其配方为现有技术中普通工艺配方，在此不再赘述。
本发明所述激光处理中第一阶段可在晶体硅片中形成局部背场，其掺杂浓度可提高至6×1019cm-3～6×1020cm-3；在激光处理第二阶段，在激光能力的驱动下，高浓度背场掺杂可诱导电溶液中的金属离子发生电化学反应，形成金属导电层。所形成的金属导电层，由于是低温的电化学反应生成的，不存在硅与金属剧烈反应，较现有技术可最大限度使第一阶段形成的背场掺杂浓度不降低，因而可以得到最佳的电池转化效率。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，在晶体硅片背面沉积钝化层之前进行对晶体硅片进行预处理。
优选地，所述预处理依次包括制绒、扩散、背刻蚀、去杂质玻璃处理和正面沉积减反射层。
优选地，所述晶体硅片为P型硅片或N型硅片。
优选地，所述正面沉积减反射层中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述减反射层为氮化硅减反射层。
本发明所述预处理为制备晶体硅太阳能电池中的常规操作，典型但非限制性的，制绒的操作可采用干法刻蚀或者湿法刻蚀，以在硅片表面形成纳米级绒面，减少光反射；扩散操作可采用旋涂法，在晶体硅片的正面进行扩散形成磷硅玻璃或硼硅玻璃，以形成PN结；背刻蚀处理可采用硝酸、氢氟酸混合溶液，去除晶体硅片背面和边缘的寄生PN结；去除杂质玻璃可采用湿法刻蚀去除表面磷硅玻璃。由于，上述预处理过程均为本领域的常规操作，故具体操作步骤以及参数此处不再赘述。
优选地，所述背面沉积钝化层中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述背面沉积钝化层中的钝化层为氧化铝、氮化硅或氧化硅薄膜中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：氧化铝和氮化硅的组合，氮化硅和氧化硅薄膜的组合，氧化铝和氧化硅薄膜的组合，氧化铝、氮化硅和氧化硅薄膜的组合等。
作为本发明优选的技术方案，所述背面开口的方式为激光开口或腐蚀开口。
优选地，所述腐蚀开口为溶液和/或浆料腐蚀开口。
作为本发明优选的技术方案，所述沉积背面和正面电极浆料中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合，优选为丝网印刷。
优选地，所述沉积电极浆料包括正面沉积电极浆料和背面沉积电极浆料，
或，
所述沉积电极浆料包括背面沉积电极浆料和正面沉积电极浆料。
优选地，所述沉积电极浆料中的电极浆料为银浆料。
作为本发明优选的技术方案，所述背面沉积的掺杂浆料为与晶体硅片掺杂同导电类型掺杂浆料。
优选地，当晶体硅片为N型硅片时，沉积的掺杂浆料为第五主族任一元素或至少两种元素，优选磷浆料。
优选地，当晶体硅片为P型硅片沉积掺杂浆料为第三主族任一元素或者至少两种元素，优选硼浆料。
优选地，所述背面沉积掺杂浆料中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合，优选为丝网印刷。
作为本发明优选的技术方案，所述激光处理第二阶段中激光诱导导电溶液形成导电层为：在维持激光的同时在掺杂区域涂覆或沉积导电溶液。
优选地，所述激光处理中第一阶段激光功率为第二阶段激光功率的5倍～20倍，例如5倍、7倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍或20倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一阶段的激光功率为5μJ/cm2～20μJ/cm2，例如5μJ/cm2、7μJ/cm2、10μJ/cm2、13μJ/cm2、15μJ/cm2、17μJ/cm2或20μJ/cm2等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二阶段的激光功率为0.5μJ/cm2～2μJ/cm2，例如0.5μJ/cm2、0.7μJ/cm2、1μJ/cm2、1.3μJ/cm2、1.5μJ/cm2、1.7μJ/cm2或2μJ/cm2等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述第一阶段激光功率为第二阶段激光功率的5倍～20倍，目的在于：若第一阶段激光功率达不到所需要的强度，会使掺杂浓度降低，转换效率降低；若第二阶段激光功率强度过高，会使金属进入掺杂区域过深，降低转换效率。
优选地，所述激光处理中第一阶段处理时间为第二阶段处理时间的1.5倍～5倍，例如1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍或5倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一阶段的处理时间为2s～10s，例如2s、4s、6s、8s或10s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二阶段的处理时间为0.5s～5s，例如0.5s、1s、1.5s、2s、2.5s、3s、3.5s、4s、4.5s或5s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述第一阶段激光处理时间为第二阶段处理时间的1.5倍～5倍，目的在于：若第一阶段激光处理时间过短，会使掺杂浓度偏低，降低电池转换效率；若第二阶段激光处理时间过长，会使正面非电极区域有生成金属电极的风险，降低电池转换效率。
优选地，所述激光处理第二阶段中激光诱导导电溶液形成导电层为：在维持激光的同时在掺杂区域涂覆导电溶液或沉积导电溶液。
优选地，所述导电溶液为电镀液，优选为含铜、镍、银或铝金属离子中任意一种离子或至少两种离子的溶液。
优选地，所述激光诱导电镀形成第一金属导电层。
第三方面，本发明提供了上述任一方法制备得到的局部掺杂晶体硅太阳能电池，所述电池包括晶体硅片层以及设于晶体硅片层背面的钝化层，所述钝化层上具有多个开口，所述开口内部填充第一金属导电层，所述晶体硅片层中沿开口向晶体硅片层里掺杂形成与晶体硅片掺杂同类型的掺杂背场，所述第一金属导电层由导电溶液经激光诱导形成。
其中，所述第一金属导电层填充于开口内。
其中，本发明所述“多个”意为“至少2个”。
作为本发明优选的技术方案，所述钝化层为氧化铝、氮化硅或氧化硅薄膜中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：氧化铝和氮化硅的组合，氮化硅和氧化硅薄膜的组合，氧化铝和氧化硅薄膜的组合，氧化铝、氮化硅和氧化硅薄膜的组合等。
优选地，所述掺杂背场(4)的掺杂浓度为6×1019cm-3～9×1020cm-3，例如6×1019cm-3、8×1019cm-3、1×1020cm-3、1.5×1020cm-3、2×1020cm-3、2.5×1020cm-3、3×1020cm-3、3.5×1020cm-3、4×1020cm-3、4.5×1020cm-3、5×1020cm-3、5.5×1020cm-3、6×1020cm-3、6.5×1020cm-3、7×1020cm-3、8×1020cm-3或9×1020cm-3等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述晶体硅片层正面依次设有制绒面扩散层、制绒面减反射层和制绒面银电极。
优选地，所述晶体硅片层背面分布设置背银电极，此背银电极可为连续式也可为间断式。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过激光掺杂和诱导生成金属导电层而制备局部掺杂晶体硅太阳能电池，可使局部背场浓度峰值由现有PERC太阳能电池中的3×1018cm-3提高至6×1019cm-3～9×1020cm-3，可显著增加电池背表面场强度，减少局部区域复合速率，进而大幅度提高开路电压和填充因子，最终大幅度提升电池的转换效率。
同时，本发明所述的局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法较现有PERL太阳能电池更为简单，成本更低，与产业现有设备兼容性更高，有利于工业化生产。
附图说明
图1是现有技术或对比例1中所述PERC太阳能电池结构的背面俯视图；
图2是现有技术或对比例1中所述PERC太阳能电池结构的背面俯视图中A部分的局部放大俯视图；
图3是是现有技术或对比例1中所述PERC太阳能电池结构的背面俯视图中A部分的局部放大俯视图中沿a-a’截面的侧视图；
图4是现有技术或对比例2中所述PERL太阳能电池结构的背面俯视图；
图5是现有技术或对比例2中所述PERL太阳能电池结构的背面俯视图中A部分的局部放大俯视图；
图6是现有技术或对比例2中所述PERL太阳能电池结构的背面俯视图中A部分的局部放大俯视图中沿a-a’截面的侧视图；
图7是本发明实施例1中所述局部掺杂晶体硅太阳能电池结构的背面俯视图；
图8是本发明实施例1中所述局部掺杂晶体硅太阳能电池结构的背面俯视图中A部分的局部放大俯视图；
图9是本发明实施例1中所述局部掺杂晶体硅太阳能电池结构的背面俯视图中A部分的局部放大俯视图中沿a-a’截面的侧视图；
图10是本发明实施例2中所述局部掺杂晶体硅太阳能电池结构的背面俯视图；
图11是本发明实施例2中所述局部掺杂晶体硅太阳能电池结构的背面俯视图中A部分的局部放大俯视图；
图12是本发明实施例2中所述局部掺杂晶体硅太阳能电池结构的背面俯视图中A部分的局部放大俯视图中沿a-a’截面的侧视图；
其中，1-晶体硅片层，2-钝化层，3-第一金属导电层，4-掺杂背场，5-制绒面扩散层，6-制绒面减反射层，7-制绒面银电极，8-背银电极，9-铝金属层，10-硅铝合金，11-铝背场。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施例部分提供了两种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法，
其一，所述制备方法为：
在晶体硅片背面沉积钝化层、沉积电极浆料、烧结、背面沉积掺杂浆料和激光处理，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；
其中，激光处理包括第一阶段和第二阶段，第一阶段为在背面同时形成开口与掺杂，第二阶段为激光诱导导电溶液形成导电层。
其二，所述制备方法为：
在晶体硅片背面沉积钝化层、背面开口、沉积电极浆料、烧结、背面沉积掺杂浆料和激光处理，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；
其中，激光处理包括第一阶段和第二阶段，第一阶段为在开口处进行掺杂，第二阶段为激光诱导导电溶液形成导电层。
本发明具体实施例部分还提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池，所述电池包括晶体硅片层1以及设于晶体硅片层1背面的钝化层2，所述钝化层2上具有多个开口，所述开口内部填充第一金属导电层3，所述晶体硅片层1中沿开口向晶体硅片层里掺杂形成与晶体硅片掺杂同类型的掺杂4，所述第一金属导电层3由导电溶液经激光诱导形成。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池及其制备方法，所述局部掺杂晶体硅太阳能电池的结构如图7-9所示，所述电池包括P型晶体硅片层1以及设于晶体硅片层1背面的钝化层2，所述钝化层2上具有多个开口，所述开口内部填充第一金属导电层3，所述晶体硅片层1中沿开口向晶体硅片层里掺杂形成硼背场4，所述第一金属导电层3由导电溶液经激光诱导形成。
所述晶体硅片层1正面依次设有制绒面扩散层5、制绒面减反射层6和制绒面银电极7；晶体硅片层1背面分布设置间断式背银电极8。
其中，所述钝化层2氧化铝。
所述局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法为：
将晶体硅片依次经制绒、扩散、背刻蚀、去杂质玻璃处理、正面丝网印刷减反射层、背面丝网印刷钝化层、丝网印刷背面银浆料、丝网印刷正面银浆料、烧结、在钝化层上丝网印刷硼浆料和激光处理，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；
其中，激光处理包括第一阶段和第二阶段，第一阶段为激光同时开口与掺杂，继续维持激光同时进行第二阶段诱导电镀；所述第一阶段的激光功率为14μJ/cm2，处理时间为3s，第二阶段的激光功率为1.8μJ/cm2，处理时间为1.2s；即第一阶段的激光功率为第二阶段激光功率的7.8倍，第一阶段处理时间为第二阶段处理时间的2.5倍。
实施例2：
本实施例提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池及其制备方法，所述局部掺杂晶体硅太阳能电池的结构如图10-12所示，所述电池包括P型晶体硅片层1以及设于晶体硅片层1背面的钝化层2，所述钝化层2上具有多个开口，所述开口内部填充第一金属导电层3，所述晶体硅片层1中沿开口向晶体硅片层里掺杂形成硼背场4，所述第一金属导电层3由导电溶液经激光诱导形成。
所述晶体硅片层1正面依次设有制绒面扩散层5、制绒面减反射层6和制绒面银电极7；晶体硅片层1背面分布设置连续式背银电极8。
所述局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法除了第一阶段的激光功率为13μJ/cm2，处理时间为3.5s，第二阶段的激光功率为0.9μJ/cm2，处理时间为1.5s；即第一阶段的激光功率为第二阶段激光功率的14.44倍，第一阶段处理时间为第二阶段处理时间的2.3倍外，其他制备过程均与实施例1中制备方法相同。
实施例3：
本实施例提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池及其制备方法，所述局部掺杂晶体硅太阳能电池的结构除了钝化层2为氮化硅和氧化硅薄膜的组合外，其他均与实施例1中相同。
所述局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法除了第一阶段的激光功率为8μJ/cm2，处理时间为4.5s，第二阶段的激光功率为0.5μJ/cm2，处理时间为1.8s；即第一阶段的激光功率为第二阶段激光功率的16倍，第一阶段处理时间为第二阶段处理时间的2.5倍外，其他制备过程均与实施例1中制备方法相同。
实施例4：
本实施例提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池及其制备方法，所述局部掺杂晶体硅太阳能电池的结构与实施例1中相同。
所述局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法除了第一阶段的激光功率为12μJ/cm2，处理时间为4s，第二阶段的激光功率为1.2μJ/cm2，处理时间为2.67s；即第一阶段的激光功率为第二阶段激光功率的10倍，第一阶段处理时间为第二阶段处理时间的1.5倍外，其他制备过程均与实施例1中制备方法相同。
实施例5：
本实施例提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池及其制备方法，所述局部掺杂晶体硅太阳能电池的结构与实施例1中相同。
所述局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法除了第一阶段的激光功率为12μJ/cm2，处理时间为4.5s，第二阶段的激光功率为0.6μJ/cm2，处理时间为0.9s；即第一阶段的激光功率为第二阶段激光功率的20倍，第一阶段处理时间为第二阶段处理时间的5倍外，其他制备过程均与实施例1中制备方法相同。
实施例6：
本实施例提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池及其制备方法，所述电池包括N型晶体硅片层1以及设于晶体硅片层1背面的钝化层2，所述钝化层2上具有多个开口，所述开口内部填充第一金属导电层3，所述晶体硅片层1中沿开口向晶体硅片层里掺杂形成磷背场4，所述第一金属导电层3由导电溶液经激光诱导形成。
所述晶体硅片层1正面依次设有制绒面扩散层5、制绒面减反射层6和制绒面银电极7；晶体硅片层1背面分布设置背银电极8。
所述局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法为：
将晶体硅片依次经制绒、扩散、背刻蚀、去杂质玻璃处理、正面丝网印刷减反射层、背面丝网印刷钝化层、丝网印刷背面银浆料、丝网印刷正面银浆料、烧结、在钝化层上丝网印刷磷浆料和激光处理，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；
其中，激光处理过程与实施例1中的激光处理过程相同。
对比例1：
本对比例提供了一种PERC太阳能电池及其制备方法，如图1-3所示，所述PERC太阳能电池包括晶体硅片层1以及依次设于晶体硅片层1背面的钝化层2和铝金属层9，所述钝化层2上具有多个开口，所述开口内部填充铝，所述晶体硅片层1中沿开口向晶体硅片层里掺杂形成局部硅铝合金10和局部铝背场11。
所述晶体硅片层1正面依次设有制绒面扩散层5、制绒面减反射层6和制绒面银电极7；晶体硅片层1背面分布设置背银电极8。
所述PERC太阳能电池的制备方法为：将晶体硅片依次进行预处理、背面沉积钝化层、正面沉积减反射层、背面局部开口、背面沉积银浆料、背面沉积铝浆料、正面沉积银浆料和烧结处理，得到PERC太阳能电池。
对比例2：
本对比例提供了一种PERL太阳能电池及其制备方法，如图4-6所示，所述PERC太阳能电池包括晶体硅片层1以及依次设于晶体硅片层1背面的钝化层2和铝金属层9，所述钝化层2上具有多个开口，所述开口内部填充铝金属，所述晶体硅片层1中沿开口向晶体硅片层里掺杂形成局部硼背场4。
所述晶体硅片层1正面依次设有制绒面扩散层5、制绒面减反射层6和制绒面银电极7；晶体硅片层1背面分布设置背银电极8。
所述PERL太阳能电池的制备方法为：制绒、扩散、背刻蚀、背面沉积钝化层(如氧化铝、氧化硅薄膜或氮化硅)、正面沉积氮化硅减反射层、背面局部开口、丝网印刷正面金属浆料、烧结、背面物理气相沉积生长铝金属和退火。
性能测试：将实施例1-6和对比例1-2中所述的太阳能电池进行性能测试，25℃下测定Voc(开路电压)、Isc(短路电流)、FF(填充因子)、Efficiency(光电转化效率)和背表面场P+峰值掺杂浓度测试结果如表1所示。
表1：实施例1-5和对比例1-2中太阳能电池的性能测试表
综合实施例1-5和对比例1-2的结果可以看出，本发明通过激光掺杂和诱导生成金属导电层而制备局部掺杂晶体硅太阳能电池，可使局部背场P+浓度峰值由现有PERC太阳能电池中的3×1018cm-3提高至6×1019cm-3～9×1020cm-3，可显著增加电池背表面场强度，减少局部区域复合速率，进而大幅度提高开路电压和填充因子，最终大幅度提升电池的转换效率。
同时，本发明所述的局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法较现有PERL太阳能电池更为简单，成本更低，与产业现有设备兼容性更高，有利于工业化生产。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在晶体硅片背面沉积钝化层、沉积电极浆料、烧结、背面沉积掺杂浆料和激光处理，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；
其中，激光处理包括第一阶段和第二阶段，第一阶段为在背面同时形成开口与掺杂，第二阶段为激光诱导导电溶液形成导电层。
2.一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在晶体硅片背面沉积钝化层、背面开口、沉积电极浆料、烧结、背面沉积掺杂浆料和激光处理，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；
其中，激光处理包括第一阶段和第二阶段，第一阶段为在开口处进行掺杂，第二阶段为激光诱导导电溶液形成导电层。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在晶体硅片背面沉积钝化层之前进行对晶体硅片进行预处理；
优选地，所述预处理依次包括制绒、扩散、背刻蚀、去杂质玻璃处理和正面沉积减反射层；
优选地，所述晶体硅片为P型硅片或N型硅片；
优选地，所述正面沉积减反射层中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述减反射层为氮化硅减反射层；
优选地，所述背面沉积钝化层中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述背面沉积钝化层中的钝化层为氧化铝、氮化硅或氧化硅薄膜中任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述背面开口的方式为激光开口或腐蚀开口；
优选地，所述腐蚀开口为溶液和/或浆料腐蚀开口。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述沉积电极浆料包括正面沉积电极浆料和背面沉积电极浆料，
或，
所述沉积电极浆料包括背面沉积电极浆料和正面沉积电极浆料；
优选地，所述沉积电极浆料中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合，优选为丝网印刷；
优选地，所述沉积电极浆料中的电极浆料为银浆料。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述背面沉积的掺杂浆料为与晶体硅片掺杂同导电类型的掺杂浆料；
优选地，当晶体硅片为N型硅片时，沉积的掺杂浆料为第五主族任一元素或至少两种元素，优选为磷浆料；
优选地，当晶体硅片P型硅片时，沉积掺杂浆料为第三主族任一元素或者至少两种元素，优选为硼浆料；
优选地，所述背面沉积掺杂浆料中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合，优选为丝网印刷。
7.根据权利要求1-6所述的制备方法，其特征在于，所述激光处理第二阶段中激光诱导导电溶液形成导电层为：第一阶段激光处理后继续维持激光，同时在掺杂区域涂覆或沉积导电溶液；
优选地，所述激光处理中第一阶段激光功率为第二阶段激光功率的5倍～20倍；
优选地，所述第一阶段的激光功率为5μJ/cm2～20μJ/cm2；
优选地，所述第二阶段的激光功率为0.5μJ/cm2～2μJ/cm2；
优选地，所述激光处理中第一阶段处理时间为第二阶段处理时间的1.5倍～5倍；
优选地，所述第一阶段的处理时间为2s～10s；
优选地，所述第二阶段的处理时间为0.5s～5s；
优选地，所述导电溶液为电镀液，优选为含铜、镍、银或铝金属离子中任意一种离子或至少两种离子的溶液。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的局部掺杂晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述电池包括晶体硅片层(1)以及设于晶体硅片层(1)背面的钝化层(2)，所述钝化层(2)上具有多个开口，所述开口内部填充第一金属导电层(3)，所述晶体硅片层(1)中沿开口向晶体硅片层里掺杂形成与晶体硅片掺杂同类型的掺杂背场(4)，所述第一金属导电层(3)由导电溶液经激光诱导形成。
9.根据权利要求8所述的局部掺杂晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述钝化层(2)为氧化铝、氮化硅或氧化硅薄膜中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述掺杂背场(4)的掺杂浓度为6×1019cm-3～9×1020cm-3。
10.根据权利要求8或9所述的局部掺杂晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述晶体硅片层(1)正面依次设有制绒面扩散层(5)、制绒面减反射层(6)和制绒面银电极(7)；
优选地，所述晶体硅片层(1)背面分布设置背银电极(8)。
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| PB01 | Publication | ||
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