CN107644925B - 一种p型晶体硅太阳能电池的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，包括：对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到的磷扩散层形成发射结；对所述磷扩散层进行热氧化，形成隧道氧化层；在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜；去除所述P型硅片背面的绕镀和绕扩层，正面沉积氮化硅薄膜；在所述P型硅片的背面沉积氮化硅和氧化铝叠层薄膜并激光开孔，进行丝网印刷和烧结。上述P型晶体硅太阳能电池的制备方法，能够解决P型晶体硅正面钝化和金属化问题以及钝化接触结构中多晶硅薄膜的吸光问题，从而提高电池转换效率。

Description

一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法

技术领域

本发明属于光伏设备技术领域，特别是涉及一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法。

背景技术

对于晶硅太阳能电池而言，与电池效率提升产生最直接关联的是器件的钝化和接触水平，因此表面钝化和接触特性的优化非常重要。现有的P型晶体硅电池在背面引入氧化铝膜层增强钝化，通过激光开孔增强金属接触形成PERC(Passivated emitter and rearcontact)电池后，P型晶体硅电池的量产效率实现了21％的突破。PERC背钝化技术有效地解决了P型晶体硅背面钝化和金属接触的问题，因此，前表面钝化和金属化优化对于效率进一步提升而言显得尤为重要。

钝化接触技术利用表面能带弯曲，大幅降低载流子在P型硅片的表面复合电流，同时利用隧穿薄膜隔绝金属与基底之间的直接接触，在减少复合损失的同时利用电子隧穿形成电流传递，从而保证电流传输通畅，同时满足了钝化和接触特性的两大要求。如果将该结构应用在P型电池正面，将可解决电池正面的钝化和金属接触问题，大幅提升P型晶体硅的输出电压。然而，满足载流子横向传输条件的钝化接触结构中的多晶硅薄膜具有很强的光吸收能力，这就会影响到电池的输出电流。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，能够解决P型晶体硅正面钝化和金属化问题以及钝化接触结构中多晶硅薄膜的吸光问题，从而提高电池转换效率。

本发明提供的一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，包括：

对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到的磷扩散层形成发射结；

对所述磷扩散层进行热氧化，形成隧道氧化层；

在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜；

去除所述P型硅片背面的绕镀和绕扩层，正面沉积氮化硅薄膜；

在所述P型硅片的背面沉积氮化硅和氧化铝叠层薄膜并激光开孔，进行丝网印刷和烧结。

优选的，在上述P型晶体硅太阳能电池的制备方法中，所述对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到的磷扩散层形成发射结为：

对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到方阻为50Ω/sq至150Ω/sq的磷扩散层形成发射结。

优选的，在上述P型晶体硅太阳能电池的制备方法中，所述对所述磷扩散层进行热氧化，形成隧道氧化层为：

对所述磷扩散层进行热氧化，形成厚度范围为0.8nm至1.5nm的隧道氧化层。

优选的，在上述P型晶体硅太阳能电池的制备方法中，所述在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜为：

利用低压化学气相沉积方式在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜。

优选的，在上述P型晶体硅太阳能电池的制备方法中，所述正面沉积氮化硅薄膜为：

利用等离子增强化学气相沉积方式在所述P型硅片的正面沉积厚度范围为60nm至120nm的氮化硅薄膜。

优选的，在上述P型晶体硅太阳能电池的制备方法中，所述在所述P型硅片的背面沉积氮化硅和氧化铝叠层薄膜为：

利用原子层沉积方式在所述P型硅片的背面沉积厚度范围为6nm至15nm的氧化铝薄膜，利用等离子增强化学气相沉积方式在所述P型硅片的背面沉积厚度范围为100nm至150nm的氮化硅薄膜。

优选的，在上述P型晶体硅太阳能电池的制备方法中，所述激光开孔为：

利用激光开设宽度范围为20μm至100μm的孔。

通过上述描述可知，本发明提供的上述P型晶体硅太阳能电池的制备方法，由于包括对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到的磷扩散层形成发射结；对所述磷扩散层进行热氧化，形成隧道氧化层；在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜；去除所述P型硅片背面的绕镀和绕扩层，正面沉积氮化硅薄膜；在所述P型硅片的背面沉积氮化硅和氧化铝叠层薄膜并激光开孔，进行丝网印刷和烧结，因此能够解决P型晶体硅正面钝化和金属化问题以及钝化接触结构中多晶硅薄膜的吸光问题，从而提高电池转换效率。

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为本申请实施例提供的第一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法的示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想在于提供一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，能够解决P型晶体硅正面钝化和金属化问题以及钝化接触结构中多晶硅薄膜的吸光问题，从而提高电池转换效率。

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。

本申请实施例提供的第一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法的示意图，该方法包括如下步骤：

S1：对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到的磷扩散层形成发射结；

S2：对所述磷扩散层进行热氧化，形成隧道氧化层；

S3：在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜；

S4：去除所述P型硅片背面的绕镀和绕扩层，正面沉积氮化硅薄膜；

S5：在所述P型硅片的背面沉积氮化硅和氧化铝叠层薄膜并激光开孔，进行丝网印刷和烧结。

该步骤S5中，具体的可以采用丝网印刷技术制备前、背面金属电极，正面可以采用银电极，背面可以采用铝电极。

需要说明的是，上述隧道氧化层和多晶硅薄膜构成了钝化接触结构，多晶硅薄膜的厚度与薄膜的吸光系数有关，现有技术中采用的多晶硅薄膜具有很强的光吸收能力，会影响到电池的输出电流，而本实施例中制作的这种超薄的多晶硅薄膜本身不会吸收太阳光，该钝化结构起到正面钝化和隔绝金属直接接触的作用，而且将钝化接触结构应用于重掺杂的磷扩散层表面，该磷扩散层解决了横向传输的问题，从而解决了钝化接触结构在正面应用时，钝化、光吸收和横向传输三者之间的制衡问题，正面氮化硅薄膜主要起到减反射的作用。

通过上述描述可知，本申请实施例提供的第一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，由于包括对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到的磷扩散层形成发射结；对所述磷扩散层进行热氧化，形成隧道氧化层；在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜；去除所述P型硅片背面的绕镀和绕扩层，正面沉积氮化硅薄膜；在所述P型硅片的背面沉积氮化硅和氧化铝叠层薄膜并激光开孔，进行丝网印刷和烧结，因此能够解决P型晶体硅正面钝化和金属化问题以及钝化接触结构中多晶硅薄膜的吸光问题，从而提高电池转换效率。

本申请实施例提供的第二种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，是在上述第一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到的磷扩散层形成发射结为：

对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到方阻为50Ω/sq至150Ω/sq的磷扩散层形成发射结。

具体的，先对P型硅片进行清洗，并采用湿法化学腐蚀的方法制备表面金字塔绒面，碱制绒可采用成熟的产线工艺，形成45度正金字塔绒面，高温磷扩散后，在硅片表面形成p+磷扩散层。

本申请实施例提供的第三种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，是在上述第一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述对所述磷扩散层进行热氧化，形成隧道氧化层为：

对所述磷扩散层进行热氧化，形成厚度范围为0.8nm至1.5nm的隧道氧化层。

具体的，可以但不限于利用热氧化工艺在P型硅片的表面形成一层隧道氧化层。

本申请实施例提供的第四种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，是在上述第一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜为：

利用低压化学气相沉积方式在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜。

具体的，可以利用LPCVD在硅片沉积一层多晶硅薄膜，多晶硅薄膜的厚度与薄膜的吸光系数有关，然后利用单面刻蚀，去除磷扩、氧化和LPCVD沉积过程中的背面绕镀膜。

本申请实施例提供的第五种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，是在上述第一种至第四种P型晶体硅太阳能电池的制备方法中任一种的基础上，还包括如下技术特征：

所述正面沉积氮化硅薄膜为：

利用等离子增强化学气相沉积方式在所述P型硅片的正面沉积厚度范围为60nm至120nm的氮化硅薄膜。

需要说明的是，这种厚度范围的氮化硅薄膜既能保证其具有足够优异的减反射性能，又节约成本。

本申请实施例提供的第六种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，是在上述第五种P型晶体硅太阳能电池的制备方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述在所述P型硅片的背面沉积氮化硅和氧化铝叠层薄膜为：

利用原子层沉积方式在所述P型硅片的背面沉积厚度范围为6nm至15nm的氧化铝薄膜，利用等离子增强化学气相沉积方式在所述P型硅片的背面沉积厚度范围为100nm至150nm的氮化硅薄膜。

本申请实施例提供的第七种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，是在上述第六种P型晶体硅太阳能电池的制备方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述激光开孔为：

利用激光开设宽度范围为20μm至100μm的孔。

需要说明的是，这种孔是用于容纳铝背场。

综上所述，上述方案将超薄钝化接触结构应用于P型晶硅电池磷扩散层表面，既解决了钝化接触结构钝化、光吸收和横向传输之间相互制衡的问题，同时又结合背面钝化和激光开孔技术，实现P型晶体硅电池的输出电压大幅提升。

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 (2)

1.一种P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：

对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到的磷扩散层形成发射结；

对所述磷扩散层进行热氧化，形成厚度范围为0.8nm至1.5nm的隧道氧化层；

在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜；

去除所述P型硅片背面的绕镀和绕扩层，正面沉积氮化硅薄膜；

在所述P型硅片的背面沉积氮化硅和氧化铝叠层薄膜并激光开孔，进行丝网印刷和烧结；

所述在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜为：

利用低压化学气相沉积方式在所述隧道氧化层上面沉积厚度范围为5nm至20nm的多晶硅薄膜；

所述正面沉积氮化硅薄膜为：

利用等离子增强化学气相沉积方式在所述P型硅片的正面沉积厚度范围为60nm至120nm的氮化硅薄膜；

所述在所述P型硅片的背面沉积氮化硅和氧化铝叠层薄膜为：

利用原子层沉积方式在所述P型硅片的背面沉积厚度范围为6nm至15nm的氧化铝薄膜，利用等离子增强化学气相沉积方式在所述P型硅片的背面沉积厚度范围为100nm至150nm的氮化硅薄膜；

所述激光开孔为：

利用激光开设宽度范围为20μm至100μm的孔。

2.根据权利要求1所述的P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到的磷扩散层形成发射结为：

对制绒之后的P型硅片正面进行磷扩散，得到方阻为50Ω/sq至150Ω/sq的磷扩散层形成发射结。