CN107393978A - 一种太阳能电池及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池，所述电池包括太阳能基板和电极；所述太阳能基板包括衬底层、设置在所述衬底层正面的掺杂层、设置在所述衬底层背面的第一氧化硅膜层和钝化层，所述第一氧化硅膜层设置在所述衬底层和所述钝化层之间；所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述太阳能基板的正面，连接所述掺杂层；所述第二电极设置在所述太阳能基板的背面，连接所述衬底层；上述太阳能电池，通过在衬底层的背面制备一层氧化硅膜层来提高电池背面抗PID的能力；本发明还公开了一种太阳能电池的制备方法，同样具有上述有益效果。

Description

一种太阳能电池及制备方法

技术领域

本发明涉及光伏电池领域，特别是涉及一种P型太阳能电池的制备方法及电池。

背景技术

随着晶硅太阳能电池技术的不断革新，目前有关电池技术也得到了显著的发展，近年来电池也开始进行产业化的生产。

但是如何让太阳能电池抗PID(potential Induced Degradation中文名：潜在电势诱导衰减)，尤其是让太阳能电池背面抗PID这一技术难题一直是困扰着各公司。

对于太阳能电池的背面，通常是设有氧化铝膜层作为钝化层，以减少太阳能电池背面的载流子复合。但是当太阳能电池长时间在高电压下工作，可能会使得太阳能电池与封装材料之间形成漏电流。当大量的电荷聚集在太阳能电池的表面时，会使得太阳能电池表面的钝化层的钝化效果恶化，从而加剧太阳能电池背面的载流子复合，从而降低太阳能电池的FF(填充因子)、Jsc(短路电流)、Voc(开路电压)。

有关所述漏电流的形成，通常是由于水蒸气进入封装材料与太阳能电池之间后，会发生反应生成带电离子，并且由于太阳能电池的边框通常是接地的，会存在偏压，在偏压的作用下，会产生漏电流。长期的漏电流会腐蚀太阳能电池的钝化层，从而降低太阳能电池的FF、Jsc、Voc等参数。

现有技术中，通常是将电池背面的氧化铝膜层加厚，以获得更佳的抗PID性能；但是在现有技术中，通过加厚氧化铝膜层所制得的电池仍然存在背面抗PID失效的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能电池，该电池具有较高的背面抗PID能力；本发明的另一目的在于提供一种太阳能电池的制备方法，可以显著提高电池的背面抗PID的能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能电池，所述电池包括太阳能基板和电极；所述太阳能基板包括衬底层、设置在所述衬底层正面的掺杂层、设置在所述衬底层背面的第一氧化硅膜层和钝化层，所述第一氧化硅膜层设置在所述衬底层和所述钝化层之间；

所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述太阳能基板的正面，连接所述掺杂层；所述第二电极设置在所述太阳能基板的背面，连接所述衬底层。

可选的，所述电池还包括设置在N型掺杂层表面的第二氧化硅膜层。

可选的，所述电池还包括减反膜，所述减反膜设置在所述钝化层和所述第二氧化硅膜层表面。

可选的，所述衬底层为硅衬底层。

可选的，所述衬底层为P型硅衬底层，所述掺杂层为N型掺杂层。

可选的，所述第一氧化硅膜层的厚度的取值范围为：5nm至15nm。

本发明还提供了一种太阳能电池的制备方法，所述方法包括：

在衬底层的正面进行扩散，以形成掺杂层；

在所述衬底层的背面制备第一氧化硅膜层；

在所述第一氧化硅膜层的表面制备钝化层，以形成太阳能基板；

在所述太阳能基板的正面形成第一电极，所述第一电极连接所述掺杂层；

在所述太阳能基板的背面形成第二电极，所述第二电极连接所述衬底层，以制备出太阳能电池。

可选的，在所述在衬底层的正面进行扩散，以形成掺杂层之后，所述方法还包括：

在所述掺杂层表面制备第二氧化硅膜层。

可选的，在所述第一氧化硅膜层的表面制备钝化层之后，所述方法还包括：

在所述钝化层和所述第二氧化硅膜层的表面均形成减反膜。

可选的，所述在衬底层的正面进行扩散之前，还包括：

在所述衬底层表面制绒；

所述在衬底层的正面进行扩散之后，还包括：

对所述衬底层背面进行抛光。

本发明所提供的一种太阳能电池，通过在衬底层的背面制备一层氧化硅膜层来提高电池背面抗PID的能力；由于氧化硅膜层具有优异的绝缘性、热稳定性、抗腐蚀等优点，可以有效降低漏电流对电池背面的影响；并且氧化硅膜层的成本非常低，并且制备简单。本发明还提供了一种太阳能电池的制备方法，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，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。

图1为本发明实施例所提供的一种太阳能电池的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种太阳能电池的制备方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种太阳能电池。

在现有技术中，通常是将氧化铝膜层加厚，以获得更佳的抗PID性能；但是在现有技术中，通过加厚氧化铝膜层所制得的电池仍然存在背面抗PID失效的风险。

而本发明所提供的一种太阳能电池，通过在衬底层100的背面制备一层氧化硅膜层来提高电池背面抗PID的能力；由于氧化硅膜层具有优异的绝缘性、热稳定性、抗腐蚀等优点，可以有效降低漏电流对电池背面的影响；并且氧化硅膜层的成本非常低，并且制备简单。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种太阳能电池的结构示意图，该太阳能电池包括太阳能基板和电极；所述太阳能基板包括衬底层100、设置在所述衬底层100正面的掺杂层200、设置在所述衬底层100背面的第一氧化硅膜层301和钝化层400，所述第一氧化硅膜层301设置在所述衬底层100和所述钝化层400之间。

由于太阳能电池有面向太阳的一面和背离太阳的一面，通常情况下，太阳能电池面向太阳的一面称为正面，背离太阳的一面称为背面。

上述衬底层100通常为硅衬底层，当然也可以是其他材料制成的衬底层100；对于硅衬底层，可以具体的分为单晶硅衬底层和多晶硅衬底层。上述有关衬底层100的具体材质在本发明实施例中不做具体限定。在当前阶段，普及度最高的衬底层100是硅衬底层，同时存在许多其他材料的衬底层100。

在本发明实施例中，所用的衬底层100的材料通常为P型单晶硅衬底材料，该材料的电阻率通常为1Ω·cm至5Ω·cm，优选为1Ω·cm至3Ω·cm。

有关太阳能电池，通常分为N型太阳能电池和P型太阳能电池。若上述衬底层100选用N型衬底层，相应的所述掺杂层200为P型掺杂层；若上述衬底层100选用P型衬底层，相应的所述掺杂层200为N型掺杂层。在本发明实施例中，由于重掺杂层的载流子浓度较高，所以上述掺杂层200通常为重掺杂层。当然，在本发明实施例中，不限于所述掺杂层200为重掺杂层。

在本发明实施例中，由于通常所用的衬底层100为P型衬底层，所以掺杂层200为N型掺杂层。在制备N型掺杂层时，通常是在P型衬底层的表面进行磷扩散，所述磷扩散通常是利用POCl₃进行磷扩散来形成N型重掺杂层(即N+掺杂层)。在扩散制备该掺杂层200时，通常会将方块电阻控制在70Ω/□至120Ω/□之间。

在上述衬底层100的背面，设置有第一氧化硅膜层301，由于氧化硅膜层具有优异的绝缘性、热稳定性、抗腐蚀等优点，可以有效降低漏电流对电池背面的影响，从而使得本发明实施例所提供的电池的背面具有优异的抗PID性能。

当本发明实施例中，上述衬底层100选用硅衬底层时，所述第一氧化硅膜层301可以通过在硅衬底层背面进行氧化的方式制备。该氧化硅膜层可以与硅衬底层紧密的结合。在硅衬底层背面进行氧化的方式有很多种，详细内容将在下述发明实施例中做详细介绍。上述第一氧化硅膜层301的厚度通常控制在5nm至15nm之间。若氧化硅膜层太薄，会影响到太阳能电池背面的抗PID性能；太厚，会影响到太阳能电池背面对光的吸收。

在上述第一氧化硅膜层301的表面，设置有钝化层400，用于减少太阳能电池背面的载流子复合。所述钝化层400通常为氧化铝膜层，当然所述钝化层400也可以是其他材料，在本发明中不做具体限定。

在本发明实时例中，若所述钝化层400为氧化铝膜层，该氧化铝膜层层通常是通过ALD(原子层沉积)的方式或者是通过PEVCD(等离子体增强化学气相沉积)的方式在所述第一氧化硅膜层301的表面形成的氧化铝膜层。

在本发明实施例中，可以进一步在掺杂层200的表面设置第二氧化硅膜层302，以增加太阳能电池正面的抗PID性能。所述第二氧化硅膜层302的厚度通常同样控制在5nm至15nm之间。

进一步的，可以在上述第二氧化硅膜层302和钝化层400的表面设置有减反膜500，即在所述太阳能基板的正面和背面的最外层设置有减反膜500。所述减反膜500用于减少太阳能电池对照射在太阳能电池表面的光线的反射量，增大太阳能电池对于光线的吸收，进而增加太阳能电池的转换效率。

若在所述掺杂层200表面没有设置有第二氧化硅膜层302，则所述减反膜500设置在掺杂层200和钝化层400的表面。

所述减反膜500通常为氮化硅膜层，所述氮化硅膜层可以在减少太阳能电池对光线的反射的同时，起到与钝化层400同样的作用。当然，在本发明实施例中，可以选用其他的材料做减反膜500，只要能起到减少太阳能电池对照射在太阳能电池表面的光线的反射量均可，在本发明实施例中不做具体限定。

在本发明实施例中，所述电极包括第一电极601和第二电极602，所述第一电极601设置在所述太阳能基板的正面，连接所述掺杂层200；所述第二电极602设置在所述太阳能基板的背面，连接所述衬底层100。

上述掺杂层200通常为太阳能电池的发射极，所述第一电极601会穿透上述设置在太阳能基板正面的减反膜500和第二氧化硅膜层302，连接太阳能电池的掺杂层200，即发射极；所述第二电极602会穿透上述设置在太阳能基板背面的减反膜500、钝化层400和第一氧化硅膜层301，连接所述太阳能电池的衬底层100。

上述第一电极601的材料通常为银，上述第二电极602的材料通常为铝。当然，在本发明实施例对于第一电极601和第二电极602的材料、数量、形状等具体的参数均不作具体限定。

本发明所提供的一种太阳能电池，通过在衬底层100的背面制备一层氧化硅膜层来提高电池背面抗PID的能力；由于氧化硅膜层具有优异的绝缘性、热稳定性、抗腐蚀等优点，可以有效降低漏电流对电池背面的影响；并且氧化硅膜层的成本非常低，并且制备简单。

下面对本发明实施例提供的一种太阳能电池的制备方法进行介绍，下文描述的一种太阳能电池的制备方法与上文描述的一种太阳能电池可相互对应参照。

请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种太阳能电池的制备方法的流程图，该方法包括：

S101：在衬底层表面制绒。

在本步骤中，是在所述衬底层表面制绒，以得到金字塔状绒面或虫孔状绒面，从而提高衬底层的陷光作用。在制绒之后，通常会将衬底层表面反射率控制在8％至12％。有关制绒的具体实施方式有很多种，在本发明实施例中不做具体限定，只要能提高衬底层的陷光作用均可。

在S101在衬底层表面制绒之前，通常还需要去除衬底层表面的损伤层，该去除损伤层的减薄量通常控制在0.3g至0.7g。

S102：在衬底层的正面进行扩散，以形成掺杂层。

若衬底层为N型衬底层，则需要在N型衬底层的正面进行硼扩散，以形成P型掺杂层；若衬底层为P型衬底层，则需要在P型衬底层的正面进行磷扩散，以形成N型掺杂层。上述扩散时，会将掺杂层的方块电阻控制在70Ω/□至120Ω/□之间。

S103：对衬底层背面进行抛光。

在本步骤中，对衬底层背面进行抛光可以将所述衬底层的背面更光滑，以提高衬底层背面的发射率，从而将从正面射入太阳能电池的光线尽可能多的反射回所述太阳能电池。在对所述衬底层背面进行抛光之后，通常控制所述衬底层背面的反射率在25％至35％之间。同时在本步骤中，抛光的过程可以去除在S102中由于扩散在衬底层背面产生的杂质。例如，若在S102中是在P型衬底层的正面进行磷扩散，那么由于扩散的可控性比较低，会在衬底层的背面形成PSG(磷硅玻璃)，PSG会将电池正面产生的电流直接导到电池的背面，通过抛光可以去除衬底层背面的PSG等杂质；若在S102中是进行硼扩散，通过抛光可以去除硼硅玻璃等杂质。

有关所述抛光的具体实现方式有很多种，在本发明实施例中不做具体限定。

S104：在衬底层的背面制备第一氧化硅膜层。

有关制备第一氧化硅膜层的方式有很多种，当所述衬底层为硅衬底层时，在本发明实施例中提供两种制备第一氧化硅膜层的方法，当然，并不限于上述两种制备方法，使用其他的方法在衬底层背面制备第一氧化硅膜层均可，在本发明实施例中并不作具体限定。

方法一：通过臭氧氧化所述硅衬底层的背面，以形成所述第一氧化硅膜层。所述臭氧通常是通过紫外电离高频臭氧发生器所生成的臭氧。

方法二：通过热氧化的方式氧化所述硅衬底层的背面，以形成所述第一氧化硅膜层。所述热氧化的方式通常是将所述硅衬底层置于管式热氧化炉中进行热氧化。

在本发明实施例中，对于3例太阳能电池的背面抗PID性能进行了对比，其中对照例为不在背面设置有第一氧化硅膜层的太阳能电池；第一例为通过臭氧氧化硅衬底层的背面，以形成第一氧化硅膜层，并最终制得的太阳能电池；第二例为通过热氧化的方式氧化硅衬底层的背面，以形成第一氧化硅膜层，并最终制得的太阳能电池。对于上述3例太阳能电池，分别测量了3次背面PID衰减的数据，并得到下表：

通过上表可以看出，无论是通过什么方式制备得到所述第一氧化硅膜层，第一例和第二例均比不设置所述第一氧化硅膜层的对比例的背面抗PID性能要好。其中，通过热氧化的方式制备的第一氧化硅膜层的抗PID性能要比通过臭氧氧化的方式制备的第一氧化硅膜层的抗PID性能要好。

S105：在掺杂层表面制备第二氧化硅膜层。

有关制备第二氧化硅膜层的方式有很多种，在本发明实施例中不做具体限定。

S106：在第一氧化硅膜层的表面制备钝化层。

在本发明实时例中，若所述钝化层为氧化铝膜层，该氧化铝膜层层通常是通过ALD的方式或者是通过PEVCD的方式在所述第一氧化硅膜层的表面形成的氧化铝膜层。

S107：在钝化层和第二氧化硅膜层的表面均形成减反膜。

在本发明实施例中，可以选用氮化硅或其他的材料做减反膜，只要能起到减少太阳能电池对照射在太阳能电池表面的光线的反射量均可，在本发明实施例中不做具体限定。

S108：在太阳能基板的正面形成第一电极，第一电极连接掺杂层。

S109：在太阳能基板的背面形成第二电极，第二电极连接衬底层，以制备出太阳能电池。

在本发明实施例对于第一电极和第二电极的材料、数量、形状等具体的参数均不作具体限定。上述S108和S109的位置可以互换，即先执行S109，再执行S108也能制备出太阳能电池。

本发明所提供的一种太阳能电池的制备方法，通过在衬底层的背面制备一层氧化硅膜层来提高电池背面抗PID的能力；由于氧化硅膜层具有优异的绝缘性、热稳定性、抗腐蚀等优点，可以有效降低漏电流对电池背面的影响；并且氧化硅膜层的成本非常低，并且制备简单。

本实施例的一种太阳能电池的制备方法用于制备前述的一种太阳能电池，因此太阳能电池的制备方法中的具体实施方式可见前文中的太阳能电池的实施例部分，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种太阳能电池的制备方法及电池进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，其特征在于，所述电池包括太阳能基板和电极；所述太阳能基板包括衬底层、设置在所述衬底层正面的掺杂层、设置在所述衬底层背面的第一氧化硅膜层和钝化层，所述第一氧化硅膜层设置在所述衬底层和所述钝化层之间；

所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述太阳能基板的正面，连接所述掺杂层；所述第二电极设置在所述太阳能基板的背面，连接所述衬底层。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括设置在N型掺杂层表面的第二氧化硅膜层。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电池还包括减反膜，所述减反膜设置在所述钝化层和所述第二氧化硅膜层表面。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述衬底层为硅衬底层。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述衬底层为P型硅衬底层，所述掺杂层为N型掺杂层。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一氧化硅膜层的厚度的取值范围为：5nm至15nm。

7.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

在衬底层的正面进行扩散，以形成掺杂层；

在所述衬底层的背面制备第一氧化硅膜层；

在所述第一氧化硅膜层的表面制备钝化层，以形成太阳能基板；

在所述太阳能基板的正面形成第一电极，所述第一电极连接所述掺杂层；

在所述太阳能基板的背面形成第二电极，所述第二电极连接所述衬底层，以制备出太阳能电池。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述在衬底层的正面进行扩散，以形成掺杂层之后，所述方法还包括：

在所述掺杂层表面制备第二氧化硅膜层。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第一氧化硅膜层的表面制备钝化层之后，所述方法还包括：

在所述钝化层和所述第二氧化硅膜层的表面均形成减反膜。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在衬底层的正面进行扩散之前，还包括：

在所述衬底层表面制绒；

所述在衬底层的正面进行扩散之后，还包括：

对所述衬底层背面进行抛光。