CN107180881A - 一种p型单晶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P型单晶太阳能电池的制备方法，该制备方法包括：提供一P型单晶硅衬底，在P型单晶硅衬底的表面形成绒面结构；在P型单晶硅衬底的背光面形成保护层；对P型单晶硅衬底的受光面进行抛光处理；在P型单晶硅衬底的受光面形成掩膜层；对P型单晶硅衬底的背光面进行P扩散形成N+区域；对P型单晶硅衬底的背光面进行激光处理形成P+区域，将P+区域与N+区域隔离；将P型单晶硅衬底的受光面的掩膜层去除；在P型单晶硅衬底的受光面形成钝化层；在P型单晶硅衬底的受光面以及背光面分别形成钝化减反膜；对P型单晶硅衬底的背光面进行激光处理，在N+区域和P+区域分别形成金属电极。该制备方法成本低，工艺简单，可实现快速的产业化量产。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，尤其涉及一种P型单晶太阳能电池的制备方法。
背景技术
常见的IBC(Interdigitated back contact)电池，是在N型单晶硅衬底的背光面交替设置P+和N+掺杂区域，之后再设置钝化层和金属电极；使IBC电池的受光面无任何金属电极遮挡，进而有效增加了电池片的短路电流，使电池片的能量转化效率得以提高；其中钝化层的质量影响电池片的隐开路电压、暗饱和电流密度和短波段的内量子效率等性能。
但是，在现有技术中，IBC电池的钝化层质量效果不佳；并且N型单晶硅衬底价格很贵；以及需要进行B扩散与P扩散，硅片经过两次高温扩散后，会使其内部的缺陷、位错等不良因素释放并扩大，最终影响电池效率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种P型单晶太阳能电池的制备方法，该制备方法解决了现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种P型单晶太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括：
提供一P型单晶硅衬底，并在所述P型单晶硅衬底的表面形成绒面结构；
在所述P型单晶硅衬底的背光面形成保护层；
对所述P型单晶硅衬底的受光面进行抛光处理；
在所述P型单晶硅衬底的受光面形成掩膜层；
对所述P型单晶硅衬底的背光面进行P扩散形成N+区域；
对所述P型单晶硅衬底的背光面进行激光处理形成P+区域，并将所述P+区域与所述N+区域隔离；
将所述P型单晶硅衬底的受光面的掩膜层去除；
在所述P型单晶硅衬底的受光面形成钝化层；
在所述P型单晶硅衬底的受光面以及背光面分别形成钝化减反膜；
对所述P型单晶硅衬底的背光面进行激光处理，在所述N+区域和所述P+区域分别形成金属电极。
优选的，在上述制备方法中，所述提供一P型单晶硅衬底包括：
提供一电阻率为3Ω·cm-5Ω·cm的P型单晶硅衬底。
优选的，在上述制备方法中，所述在所述P型单晶硅衬底的表面形成绒面结构包括：
在所述P型单晶硅衬底的表面形成反射率为8％-12％的绒面结构。
优选的，在上述制备方法中，所述在所述P型单晶硅衬底的背光面形成保护层包括：
在所述P型单晶硅衬底的背光面形成厚度为3nm-6nm的SiO保护层或SiO2保护层。
优选的，在上述制备方法中，所述在所述P型单晶硅衬底的受光面形成掩膜层包括：
在所述P型单晶硅衬底的受光面形成厚度为80nm-100nm的SiN掩膜层或SiO掩膜层或SiO2掩膜层或Si2ON2掩膜层。
优选的，在上述制备方法中，所述对所述P型单晶硅衬底的背光面进行P扩散形成N+区域包括：
在所述P型单晶硅衬底的背光面，利用POCl3进行P扩散，在所述P型单晶硅衬底中形成N+区域；其中，P扩散的方阻范围为70Ω/□-120Ω/□。
优选的，在上述制备方法中，所述对所述P型单晶硅衬底的背光面进行激光处理形成P+区域，并将所述P+区域与所述N+区域隔离包括：
通过激光对所述P型单晶硅衬底的背光面进行开槽形成P+区域，且使所述P+区域与所述N+区域隔离；其中，所述开槽的宽度为300um-500um。
优选的，在上述制备方法中，所述将所述P型单晶硅衬底的受光面的掩膜层去除包括：
通过浓度为4％-6％的弱碱液对激光处理后的背光面进行碱洗，用以修复激光损伤部分；
通过使用HF酸去除所述P型单晶硅衬底的受光面的掩膜层。
优选的，在上述制备方法中，所述在所述P型单晶硅衬底的受光面形成钝化层包括：
在所述P型单晶硅衬底的受光面形成氧化铝钝化层。
优选的，在上述制备方法中，所述在所述P型单晶硅衬底的受光面以及背光面分别形成钝化减反膜包括：
在所述P型单晶硅衬底的受光面以及背光面分别形成厚度为70nm-90nm的SiN钝化减反膜。
通过上述描述可知，本发明提供的一种P型单晶太阳能电池的制备方法，首先使用的是P型单晶硅衬底，相比较N型单晶硅衬底成本降低了很多，其次，仅仅只需在背光面进行一次P扩散，进而不会影响到电池的质量，随后通过激光处理技术形成P+区域并将P+区域与N+区域隔离。由此可知，该制备方法具备成本低，工艺简单等特点，可实现快速的产业化量产。
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P型单晶太阳能电池的制备方法的流程示意图。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种P型单晶太阳能电池的制备方法的流程示意图。
所述制备方法包括：
S101：提供一P型单晶硅衬底，并在所述P型单晶硅衬底的表面形成绒面结构。
具体的，选取电阻率为3Ω·cm-5Ω·cm的P型单晶硅衬底，首先对该P型单晶硅衬底去除表面的损伤层，在其表面形成所需的绒面结构；其中，对该P型单晶硅衬底进行表面处理时，减薄量控制在0.3g-0.7g之间，使形成绒面结构的P型单晶硅衬底的表面反射率在8％-12％之间。
相比较现有技术中采用N型单晶硅衬底，本发明采用P型单晶硅衬底，成本降低了很多。
S102：在所述P型单晶硅衬底的背光面形成保护层。
具体的，在该P型单晶硅衬底的背光面形成厚度为3nm-6nm的SiO保护层或SiO2保护层，用于在步骤S103中抛光时对其背光面起到保护作用。保护层的生长方法可以为P型单晶硅衬底在H2O2槽内浸泡、臭氧氧化等方法，具体方式并不作限定。
S103：对所述P型单晶硅衬底的受光面进行抛光处理。
具体的，对所述P型单晶硅衬底进行受光面抛光处理，其中，抛光方式包括但不限定于酸抛或碱抛，抛光处理过程中减薄量保持在0.05g-0.25g之间。
S104：在所述P型单晶硅衬底的受光面形成掩膜层。
具体的，对该P型单晶硅衬底的受光面形成厚度为80nm-100nm的SiNx掩膜层(其中：0.5≤x≤2，例如SiN掩膜层)或SiO掩膜层或SiO2掩膜层或SixOyNz掩膜层(其中：0＜x/y/z≤1，例如Si2ON2掩膜层)。该掩膜层用于防止该P型单晶硅衬底的受光面进行扩散。
S105：对所述P型单晶硅衬底的背光面进行P扩散形成N+区域。
具体的，对该P型单晶硅衬底的背光面，利用POCl3进行P扩散形成前表面场，磷掺杂在高温条件下进入P型单晶硅衬底中形成N+区域；其中，P扩散的方阻范围为70Ω/□-120Ω/□。
相比较现有技术，本发明仅仅只需在背光面进行一次P扩散，不会对电池质量造成过大影响，且简化了工艺步骤。
S106：对所述P型单晶硅衬底的背光面进行激光处理形成P+区域，并将所述P+区域与所述N+区域隔离。
具体的，在步骤S106中对该P型单晶硅衬底的背光面进行P扩散之后，通过激光对该P型单晶硅衬底的背光面进行开槽形成P+区域，且使所述P+区域与所述N+区域隔离。其中，该开槽的宽度优选为300um-500um之间，例如350um或450um；开槽的数量可以为两根铝主栅或四根铝主栅。
S107：将所述P型单晶硅衬底的受光面的掩膜层去除。
具体的，首先通过使用浓度为4％-6％的弱碱液对激光处理后的背光面进行碱洗，用以修复激光损伤部分；其次通过使用HF氢氟酸去除该P型单晶硅衬底的受光面的掩膜层。
S108：在所述P型单晶硅衬底的受光面形成钝化层。
具体的，在该P型单晶硅衬底的受光面制备氧化铝，并退火形成N+掺杂前表面场，该氧化铝层通过具体实验数据可知，对该P型单晶硅衬底的背光面起到更好的表面钝化效果，使制备的电池拥有更高的开路电压以及转换效率，解决了现有技术中钝化效果差的问题。其中，若通过ALD方式制备该氧化铝层，其氧化铝层的厚度优选为3nm-6nm之间；若通过Maia方式制备该氧化铝层，其氧化铝层的厚度优选为20nm-30nm之间。
S109：在所述P型单晶硅衬底的受光面以及背光面分别形成钝化减反膜。
具体的，在该P型单晶硅衬底的受光面以及背光面分别形成厚度为70nm-90nm的SiNx钝化减反膜(其中：0.5≤x≤2，例如SiN钝化减反膜)。
S110：对所述P型单晶硅衬底的背光面进行激光处理，在所述N+区域和所述P+区域分别形成金属电极。
具体的，对该P型单晶硅衬底的背光面进行激光开槽，用于去除P+区域的SiNx钝化减反膜，开槽的宽度优选为40um-60um之间；其次在该P型单晶硅衬底的背光面的N+区域印刷银浆，该银浆的线宽优选为35um-45um之间，P+区域印刷铝浆，该铝浆的线宽控制在250um-450um之间，保持该铝浆印刷纸扩散后的开槽内部，避免P+区域与N+区域导通，即完成制备欧模接触的金属电极；最终烧结完成P型单晶太阳能电池的制备。
通过上述描述可知，本发明提供了一种P型单晶太阳能电池的制备方法，该制备方法首先使用P型单晶硅衬底，相比较N型单晶硅衬底极大程度的降低了成本，其次，仅仅只需在背光面进行一次P扩散，使用激光处理的方式进行掺杂，并隔离P+区域与N+区域，由于只需要一次P扩散，因此对电池硅片的影响也降低了很多；并且在P型单晶硅衬底的受光面采用氧化铝膜层作为钝化层，为P型单晶硅衬底的背光面起到很好的钝化效果，使最终所制备的电池具有更高的开路电压以及转换效率。该制备方法成本低，工艺简单，可实现快速的产业化量产。
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P型单晶太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供一P型单晶硅衬底，并在所述P型单晶硅衬底的表面形成绒面结构；
在所述P型单晶硅衬底的背光面形成保护层；
对所述P型单晶硅衬底的受光面进行抛光处理；
在所述P型单晶硅衬底的受光面形成掩膜层；
对所述P型单晶硅衬底的背光面进行P扩散形成N+区域；
对所述P型单晶硅衬底的背光面进行激光处理形成P+区域，并将所述P+区域与所述N+区域隔离；
将所述P型单晶硅衬底的受光面的掩膜层去除；
在所述P型单晶硅衬底的受光面形成钝化层；
在所述P型单晶硅衬底的受光面以及背光面分别形成钝化减反膜；
对所述P型单晶硅衬底的背光面进行激光处理，在所述N+区域和所述P+区域分别形成金属电极。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述提供一P型单晶硅衬底包括：
提供一电阻率为3Ω·cm-5Ω·cm的P型单晶硅衬底。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述P型单晶硅衬底的表面形成绒面结构包括：
在所述P型单晶硅衬底的表面形成反射率为8％-12％的绒面结构。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述P型单晶硅衬底的背光面形成保护层包括：
在所述P型单晶硅衬底的背光面形成厚度为3nm-6nm的SiO保护层或SiO2保护层。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述P型单晶硅衬底的受光面形成掩膜层包括：
在所述P型单晶硅衬底的受光面形成厚度为80nm-100nm的SiN掩膜层或SiO掩膜层或SiO2掩膜层或Si2ON2掩膜层。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述P型单晶硅衬底的背光面进行P扩散形成N+区域包括：
在所述P型单晶硅衬底的背光面，利用POCl3进行P扩散，在所述P型单晶硅衬底中形成N+区域；其中，P扩散的方阻范围为70Ω/□-120Ω/□。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述P型单晶硅衬底的背光面进行激光处理形成P+区域，并将所述P+区域与所述N+区域隔离包括：
通过激光对所述P型单晶硅衬底的背光面进行开槽形成P+区域，且使所述P+区域与所述N+区域隔离；其中，所述开槽的宽度为300um-500um。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述P型单晶硅衬底的受光面的掩膜层去除包括：
通过浓度为4％-6％的弱碱液对激光处理后的背光面进行碱洗，用以修复激光损伤部分；
通过使用HF酸去除所述P型单晶硅衬底的受光面的掩膜层。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述P型单晶硅衬底的受光面形成钝化层包括：
在所述P型单晶硅衬底的受光面形成氧化铝钝化层。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述P型单晶硅衬底的受光面以及背光面分别形成钝化减反膜包括：
在所述P型单晶硅衬底的受光面以及背光面分别形成厚度为70nm-90nm的SiN钝化减反膜。
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