CN107221568A - 一种选择发射极双面perc电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种较简洁的选择发射极双面PERC电池的制备方法，可以利用现有PERC产线机台，减少了制备成本。包括如下步骤：S1、对硅片进行双面制绒；S2、对硅片的正面进行氧化层或氮化硅层保护；S3、根据正极栅线的图形，在硅片的正面开槽；S4、对硅片进行正面磷扩散，氧化层或氮化硅层的阻挡使未开槽的区域形成浅扩区，开槽区域形成重扩区，以形成选择发射极；S5、对硅片进行背刻或背抛光，并清洗表面磷硅玻璃；S6、对硅片进行背钝化，在正面镀减反射膜；S7、根据背面电极的图形，在硅片的背面开槽；S8、分别在硅片的正面和背面印刷栅线，其中正面栅线覆盖正面重扩区，背面栅线覆盖背面开槽区域；S9、烧结。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池片领域，特别涉及一种选择发射极双面PERC电池的制备方法。
背景技术
太阳能光伏作为洁净能源的一种，是未来能源解决方案的候选之一。特别是经过近年来的发展，其应用日渐广泛，工艺日趋成熟。太阳能电池是以半导体材料为基础的能量转换器件，是太阳能发电的核心部分。目前太阳能电池领域以晶硅电池的工艺技术最为成熟，产业化水平最高，晶硅太阳能电池分为P型电池和N型电池，N型单晶硅电池虽有光致衰减小、少子寿命高、耐金属污染性能好等优点，但生产成本较高，无法较大限度的利用现有产线机台。目前P型硅电池片仍然占据绝大部分市场。
PERC电池，即钝化发射极背面接触太阳能电池，是业内开发出的一种P型高效太阳能电池。其核心工艺是：电池背面用Al2O3+SiNx膜叠层覆盖，以起到表面钝化，提高长波响应的作用，从而提升电池效率。目前发展的双面PERC电池背面栅线结构为背电极（银栅线）和局部背电场（铝栅线），此结构铝浆耗量减少，解决了电池弓片问题，获得更高的功率增益，降低部分生产成本，但背电极银栅线仍占背面主要成本。
选择性发射极（SE-selective emitter）晶体硅太阳能电池，即在金属栅线（电极）与硅片接触部位进行重掺杂，在电极之间位置进行轻掺杂。这样的结构可降低扩散层复合，由此可提高光线的短波响应，同时减少前金属电极与硅的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高转换效率。目前PERC选择性发射极的制作常用印刷掺杂、激光涂源掺杂、激光PSG掺杂等方法，上述方法有些需要额外掺杂源-磷浆，有些需要增加绿光型激光，对成本都会有增加。
如中国专利CN104934500A公开了一种选择性发射极的背钝化晶体硅太阳能电池的制备方法，其在磷的均匀重掺杂之后，对晶硅硅片正面电极区域印刷高分子耐腐蚀材料作为腐蚀掩膜，利用化学腐蚀溶液对晶硅硅片进行二次腐蚀，然后使用化学试剂除去晶硅硅片表面的腐蚀掩膜并清洗干净，得到具有选择性发射极的上表面。这类现有的PERC电池选择性发射极制备方法需要增加新机台或磷浆等辅材，不能完全利用现有PERC常规产线来完成，既增加了生产成本又使工艺控制更加繁琐。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种较简洁的选择发射极双面PERC电池的制备方法，可以利用现有PERC产线机台，减少了制备成本。
本发明采用的技术方案如下：
一种选择发射极双面PERC电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：、
S1、对硅片进行双面制绒；
S2、对步骤S1处理后的硅片的正面进行氧化层或氮化硅层保护；
S3、根据正极栅线的图形，在步骤S2处理后的硅片的正面开槽；
S4、对步骤S3处理后的硅片进行正面磷扩散，氧化层或氮化硅层的阻挡使未开槽的区域形成浅扩区，开槽区域形成重扩区，以形成选择发射极；
S5、对步骤S4处理后的硅片进行背刻或背抛光，并清洗表面磷硅玻璃；
S6、对步骤S5处理后的硅片进行背钝化，在正面镀减反射膜；
S7、根据背面电极的图形，在步骤S6处理后的硅片的背面开槽；
S8、分别在硅片的正面和背面印刷栅线，其中正面栅线覆盖正面重扩区，背面栅线覆盖背面开槽区域；
S9、烧结。
优选地，步骤S1中，对单晶硅片采用氢氧化钠和制绒添加剂进行双面碱制绒，在所述单晶硅片表面形成具有陷光作用的金字塔绒面结构。
优选地，步骤S2中，硅片背对背使得正面朝外以放置进行氧化层或氮化硅层保护；
和/或，步骤S4中，硅片背对背放置使得开槽的正面朝外以进行正面磷扩散。
优选地，步骤S3中，对硅片的正面进行激光开槽或丝网印刷刻蚀膏或打印刻蚀液，形成宽度为20~100μm、深度为20~60nm的线性开口。
优选地，步骤S4中，采用液态POCl3扩散，扩散温度为450~850℃，扩散时间为20~45min，浅扩区方阻为80~100Ω/□，重扩区方阻30~50Ω/□。
优选地，步骤S5中，将硅片在HNO3-HF体系溶液或碱溶液中进行背刻或背抛光，并清洗表面磷硅玻璃。
优选地，步骤S6包括：
S6-1、在硅片背面通过PEVCD或ALD沉积Al2O3钝化层，厚度为5~30nm；
S6-2、在Al2O3钝化层上面通过PECVD制作80~120nm厚的氮化硅钝化减反射膜。
更优选地，步骤S6进一步包括：
S6-3、在硅片正面通过PECVD镀SiNx减反射膜，厚度为60~85nm。
优选地，步骤S7中，开槽宽度为40~100µm，间距1.0~5.0mm。
优选地，步骤S8中，采用复合铝浆在硅片背面开槽区域印刷背面栅线，所述复合铝浆中含有硅和银。
本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
本发明提供一种更简洁的选择发射极双面PERC电池的制作方法，采用氧化层或氮化硅层掩膜扩散的工艺制作选择发射极，可以有效利用PERC原始产线机台，不需要增加额外成本，减少了制备成本，还可以提升电池效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1示出了一种本发明的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
参照附图1所示，本实施例提供了一种选择发射极双面PERC电池的制备方法，具体依次经过如下过程：
S1-1、对单晶硅片采用氢氧化钠和制绒添加剂进行双面碱制绒，在硅片表面形成具有陷光作用的金字塔绒面结构。这种绒面的结构的表面反射率只有9~10%，可以起到陷光作用，提高对光的吸收。
S1-2、将硅片两两一组背对背放置使得正面朝外，进行单面氧化层或氮化硅层保护。
S1-3、将单面保护后的硅片根据正极栅线的图案进行激光开槽，线性开口宽度为20~100µm，深度为20~60nm，然后用弱碱对激光损伤层进行一定程度的清洗。
S1-4、将硅片两两一组背对背放置（使得开槽面朝外）进行正面磷扩散，未开槽区域由于氧化层的阻挡形成浅扩区，开槽区域形成重扩区，以此来形成选择发射极。采用液态POCl3扩散的方式，扩散温度为750~850℃，扩散时间为20~45min，浅扩区方阻为80~100Ω/□，重扩区方阻30~50Ω/□。
S1-5、将扩散后硅片在HNO3-HF体系溶液或碱液中进行背刻或背抛光，并清洗表面磷硅玻璃。
S1-6、在硅片背面进行背钝化，正面镀减反射膜：
S1-6-1、使用PECVD或ALD沉积Al2O3钝化层，厚度为5~30nm；
S1-6-2、在Al2O3钝化层上面使用PECVD制作80~120nm厚的氮化硅钝化减反射膜，进行叠层钝化；
S1-6-3、硅片正面使用PECVD镀SiNx减反射膜进行钝化，膜厚为60~85nm。
S1-7、硅片背面根据背面栅线图形进行激光开槽，开槽宽度40~100µm，间距1.0~5.0mm。
S1-8、使用导电性优良的特殊复合铝浆（可形成优异的铝背场，又有优良的传导性）在硅片背面激光开槽处印刷背铝栅线电极；背面铝栅线覆盖背面开槽区域；其中，所述的复合铝浆中添加有硅和银，硅以纳米二氧化硅的形式存在于铝浆中，提高背铝栅线电极与硅片基体的接触性，银的含量较少，达到使背铝栅线电极具有要求的导电性即可；
在硅片正面进行栅线印刷，栅线覆盖正面重扩区。
S1-9、进行烧结。
需要注意的是，步骤S3中，在硅片正面开槽除了可采用激光外，还可通过其它方式，如：在硅片正面使用丝网印刷刻蚀膏；或，在硅片正面使用材料打印机打印刻蚀液（例如氟化铵）。
该方法使用氧化层掩膜或钝化层掩膜扩散的工艺制作选择发射极，可以有效利用PERC原始产线机台，不需要增加额外成本，并提升电池效率。此外，现有技术中的双面PERC电池背面印刷采用背电极（银栅线）和局部铝背栅线结构，背电极与开口处的硅基直接接触会产生接触复合，影响电池开压，并进一步影响电池效率，而且背电极的银浆相对铝浆来说成本较高。基于此，本发明的方法背面全部使用导电性优良的复合铝浆进行铝栅线印刷，替代背面银浆的使用，减少丝网印刷次数，节省成本，有利于提升规模化生产的产能。结合上述，本发明采用在双面PERC电池上利用现有机台的条件制作选择性发射极，提高短路电流和开压，既不增加新机台和其他辅材又提高电池效率。并采用特殊铝浆替代背电极银浆，一次印刷铝背栅线电极，减少工艺步骤和生产成本。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种选择发射极双面PERC电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：、
S1、对硅片进行双面制绒；
S2、对步骤S1处理后的硅片的正面进行氧化层或氮化硅层保护；
S3、根据正极栅线的图形，在步骤S2处理后的硅片的正面开槽；
S4、对步骤S3处理后的硅片进行正面磷扩散，氧化层或氮化硅层的阻挡使未开槽的区域形成浅扩区，开槽区域形成重扩区，以形成选择发射极；
S5、对步骤S4处理后的硅片进行背刻或背抛光，并清洗表面磷硅玻璃；
S6、对步骤S5处理后的硅片进行背钝化，在正面镀减反射膜；
S7、根据背面电极的图形，在步骤S6处理后的硅片的背面开槽；
S8、分别在硅片的正面和背面印刷栅线，其中正面栅线覆盖正面重扩区，背面栅线覆盖背面开槽区域；
S9、烧结。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，对单晶硅片采用氢氧化钠和制绒添加剂进行双面碱制绒，在所述单晶硅片表面形成具有陷光作用的金字塔绒面结构。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，硅片背对背使得正面朝外以放置进行氧化层或氮化硅层保护；
和/或，步骤S4中，硅片背对背放置使得开槽的正面朝外以进行正面磷扩散。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，对硅片的正面进行激光开槽或丝网印刷刻蚀膏或打印刻蚀液，形成宽度为20~100μm、深度为20~60nm的线性开口。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，采用液态POCl3扩散，扩散温度为450~850℃，扩散时间为20~45min，浅扩区方阻为80~100Ω/□，重扩区方阻30~50Ω/□。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，将硅片在HNO3-HF体系溶液或碱溶液中进行背刻或背抛光，并清洗表面磷硅玻璃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S6包括：
S6-1、在硅片背面通过PEVCD或ALD沉积Al2O3钝化层，厚度为5~30nm；
S6-2、在Al2O3钝化层上面通过PECVD制作80~120nm厚的氮化硅钝化减反射膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S6进一步包括：
S6-3、在硅片正面通过PECVD镀SiNx减反射膜，厚度为60~85nm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S7中，开槽宽度为40~100µm，间距1.0~5.0mm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S8中，采用复合铝浆在硅片背面开槽区域印刷背面栅线，所述复合铝浆中含有硅和银。
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