CN106876490B - 高转化效率抗pid的n型晶体硅双面电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高转化效率抗PID的N型晶体硅双面电池，在N型硅衬底的正面依次形成P+层、氧化硅层、氧化铝层和金属电极，在N型硅衬底的背面依次形成N+层、氮化硅层和金属电极，其特征在于：在正面金属化区域下方存在一层20nm以上的致密氧化硅层，该氧化硅层的宽度比金属栅线宽200um以上。同时，本发明还公开了一种制备所述高转化效率抗PID的N型晶体硅双面电池的方法。本发明提供的N型晶体硅双面电池平均效率高于21.5%，并能有效的通过温度为85度、湿度为85%、持续时间为96h的PID测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种双面太阳电池，尤其涉及一种高转化效率抗PID的N型晶体硅双面电池及其制备方法，属于太阳电池生产技术领域。
背景技术
提高太阳能电池效率，降低组件的度电成本，从而实现平价上网是太阳能电池行业发展的主旋律。N型硅片由于其硅片具有良好的少子寿命，无LID效应等优点，因此被广泛的应用于各种高效电池结构。其中N型双面电池由于其具有双面发电的优势，能够提升组件的发电量，有效降低组件的度电成本，因此受到很大的关注与研究。目前，N型双面电池的电池结构主要为正面采用B掺杂形成PN结，采用氧化铝加氮化硅进行钝化减反，背面采用P掺杂形成背场，采用氮化硅进行减反钝化。这种结构的电池目前已经能够实现量产，效率在21％以上，背面效率能够达到正面效率的90％以上。然而，这种结构的电池在进行PID测试时，当电压为-1000V，电池的正面会累积大量的正电荷，进行吸引P+层中的电子到硅片表面，增加表面复合速率，降低电池的效率。当正电荷进一步累计时，会引起反型，使P+层反型成N+层，导致电池效率进一步下降。在P型电池中，为了克服PID失效的问题，常见的手段是使用高折射率的氮化硅工艺或者在硅片表面沉积一层氧化硅层，但是由于N型电池失效机理与P型不同，导致这两种手段无法克服N型双面电池PID失效的问题。文献报道，在反型的条件下，只要提升金属电极与反型层间的电阻，就能有效的防止电池效率下降。因此，本发明提出在电池硼扩散面的金属化区域沉积一定厚度的氧化硅层，从而降低正电荷对P+层中电子的吸引，使这部分区域在PID测试条件下不会出现反型，从而提升金属电极到反型区域间的电阻，保持电池的效率。
发明内容
本发明针对现有技术中的上述技术问题，提供一种高转化效率抗PID的N型晶体硅双面电池
本发明的另一方面，还提供一种制备所述高转化效率抗PID的N型晶体硅双面电池的方法。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种高转化效率抗PID的N型晶体硅双面电池，在N型硅衬底的正面依次形成P+层、氧化硅层、氧化铝层和金属电极，在N型硅衬底的背面依次形成N+层、氮化硅层和金属电极，其特征在于：在正面金属化区域下方存在一层20nm以上的致密氧化硅层，该氧化硅层的宽度比金属栅线宽200um以上。
一种制备上述高转化效率抗PID的N型晶体硅双面电池的方法，包括如下步骤：
S1：选取N型硅片进行双面碱制绒，以形成低反射率的绒面；
S2：在制绒后的硅片上用APCVD的方式在硅片的正面分别沉积一层BSG和一层SiO2；
S3：将硅片放置在磷扩散管中进行磷扩散，以形成正表面的P+层和背表面的N+层；
S4：将扩散后的硅片进行单面HF清洗，去除正表面的BSG层，保留背面的PSG层；
S5：清洗后的硅片在氧化管中进行高温氧化，使正面形成一层氧化硅层，同时使背面PSG层中的磷原子进一步扩散到硅片中；
S6：氧化后的硅片在正面金属印刷区域施加一层蜡，然后进行HF清洗，去除正面没有蜡区域的氧化硅和背面的PSG；
S7：在硅片的正面先后沉积氧化铝薄膜和氮化硅薄膜，形成钝化减反膜，背面沉积氮化硅形成钝化减反膜；
S8：进行丝网印刷和烧结，形成正面电极和背面电极。
进一步地，在步骤S2中，所述BSG层的厚度为10～100nm，B的含量为1～10wt％，SiO2层的厚度为60～200nm。
进一步地，在步骤S3中，P+层的方阻为30～100ohm/sq，N+层的方阻为1～30ohm/sq。
进一步地，在步骤S5中，氧化温度为800～950度，氧化时间为10～60min，氧化硅厚度为10～30nm，氧化后的N+层方阻为30～60ohm/sq，P+层方阻为80～120ohm/sq。
进一步地，在步骤S6中，蜡的图形与硅片金属化的图形一致，其细栅线的根数与金属化图形的根数一致，宽度为宽度为比金属栅线宽200um以上。
进一步地，在步骤S7中，正面氧化铝的膜厚为10～30nm，氮化硅厚度为20～60nm。
本发明具有如下有益效果：本发明通过电池硼扩面的金属化区域沉积一定厚度的氧化硅层，降低正电荷对P+层中电子的吸引，使这部分区域在PID测试条件下不会出现反型，从而提升金属电极到反型区域间的电阻，保证了太阳电池的光电效率。经测试，本发明提供的N型晶体硅双面电池平均效率高于21.5％，并能有效通过温度为85度、湿度为85％、持续时间为96h的PID测试。
附图说明
图1为本发明的N型晶体硅双面电池的示意图；
其中：1为N型硅衬底，2为P+层，3为氧化硅层，4为金属电极，5为N+层，6为氮化硅层，7为氧化铝层。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步以详细描述。
实施例1
如图1所示，本发明高转化效率抗PID的N型晶体硅双面电池，在N型硅衬底1的正面依次形成P+层2、氧化铝层3和金属电极4，在N型硅衬底的背面依次形成N+层5、氮化硅层6和金属电极4，在正面金属化区域下方存在一层20nm以上的致密氧化硅层7，该氧化硅层7的宽度比金属栅线宽200um以上。
实施例2
本发明的另一方面，公开了制备上述高转化效率抗PID的N型晶体硅双面电池的方法，包括如下步骤：
S1：选取N型硅片进行双面碱制绒，以形成低反射率的绒面；
S2：在制绒后的硅片上用APCVD的方式在硅片的正面分别沉积一层BSG和一层SiO2；其中，所述BSG层的厚度为10～100nm，B(硼)的含量为1～10wt％，SiO2层的厚度为60～200nm；
S3：将硅片放置在磷扩散管中进行磷扩散，以形成正表面的P+层和背表面的N+层；其中，P+层的方阻为30～100ohm/sq，N+层的方阻为1～30ohm/sq；
S4：将扩散后的硅片进行单面HF清洗，去除正表面的BSG层，保留背面的PSG层；
S5：清洗后的硅片在氧化管中进行高温氧化，使正面形成一层氧化硅层，同时使背面PSG层中的磷原子进一步扩散到硅片中；氧化温度为800～950度，氧化时间为10～60min，氧化硅厚度为10～30nm，氧化后的N+层方阻为30～60ohm/sq，P+层方阻为80～120ohm/sq；
S6：氧化后的硅片在正面金属印刷区域施加一层蜡，然后进行HF清洗，去除正面没有蜡区域的氧化硅和背面的PSG；蜡的图形与硅片金属化的图形一致，其细栅线的根数与金属化图形的根数一致，宽度为300um；
S7：在硅片的正面先后沉积氧化铝薄膜和氮化硅薄膜，形成钝化减反膜，背面沉积氮化硅形成钝化减反膜；
S8：进行丝网印刷和烧结，形成正面电极和背面电极。
经测试，本发明提供的N型晶体硅双面电池平均效率高于21.5％，并能有效通过温度为85度、湿度为85％、持续时间为96h的PID测试。PID测试测试结果如下：
PID测试结果
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种制备高转化效率抗PID的N型晶体硅双面电池的方法，包括如下步骤：
S1：选取N型硅片进行双面碱制绒，以形成低反射率的绒面；
S2：在制绒后的硅片上用APCVD的方式在硅片的正面分别沉积一层BSG和一层SiO2；
S3：将硅片放置在磷扩散管中进行磷扩散，以形成正表面的P+层和背表面的N+层；
S4：将扩散后的硅片进行单面HF清洗，去除正表面的BSG层，保留背面的PSG层；
S5：清洗后的硅片在氧化管中进行高温氧化，使正面形成一层氧化硅层，同时使背面PSG层中的磷原子进一步扩散到硅片中；
S6：氧化后的硅片在正面金属印刷区域施加一层蜡，然后进行HF清洗，去除正面没有蜡区域的氧化硅和背面的PSG；
S7：在硅片的正面先后沉积氧化铝薄膜和氮化硅薄膜，形成钝化减反膜，背面沉积氮化硅形成钝化减反膜；
S8：进行丝网印刷和烧结，形成正面电极和背面电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S2中，所述BSG层的厚度为10～100nm，B的含量为1～10wt％，SiO2层的厚度为60～200nm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S3中，P+层的方阻为30～100ohm/sq，N+层的方阻为1～30ohm/sq。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S5中，氧化温度为800～950度，氧化时间为10～60min，氧化硅厚度为10～30nm，氧化后的N+层方阻为30～60ohm/sq，P+层方阻为80～120ohm/sq。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S6中，蜡的图形与硅片金属化的图形一致，其细栅线的根数与金属化图形的根数一致，宽度为比金属栅线宽200um以上。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S7中，正面氧化铝的膜厚为10～30nm，氮化硅厚度为20～60nm。
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2017
- 2017-02-24 CN CN201710104735.2A patent/CN106876490B/zh active Active
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