CN107887453A - 一种双面氧化铝p型perc太阳能电池及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池领域，公开了一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池及制作方法，该电池包括硅片和两个正电极；硅片正面依次设有正面氮化硅膜和正面氧化铝膜；硅片背面依次设有背面氧化铝膜、背面氮化硅膜、背电极/场。其制作方法包括：1）清洗、制绒；2）扩散制PN结；3）刻蚀；4）正面镀氮化硅膜；5）双面镀氧化铝膜；6）背面镀氮化硅膜；7）激光开槽；8）丝网印刷、烧结。本发明在硅片背面、正面都覆盖一层氧化铝薄膜，能够解决常规P型PERC电池在制作背面氧化铝时，绕镀导致的正面外观色差及EL边缘发黑等问题，同时正面均匀沉积的氧化铝薄膜层，有利于降低反射率提高转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池及制作方法。
背景技术
目前常规的P型PERC高效太阳能电池工艺路线主要是通过：制绒-扩散-刻蚀/背抛-背面氧化铝膜沉积(PECVD或ALD方式)-背面氮化硅膜沉积(PECVD)-正面氮化硅膜沉积-激光开槽-丝印印刷-烧结，该工艺路线在制作背面氧化铝膜的过程中，局限于氧化铝制作的工艺原理及设备机构，氧化铝不可避免的绕镀到硅片正面的边缘位置，导致正面外观色差、EL边缘发黑等不良片的产生。业内各企业及研究机构研究了各种解决方法，如行业内主流氧化铝设备厂商MAIA采用硅片背表面朝上沉积氧化铝，在微波源较为精准的控制下，减少硅片正面边缘氧化铝绕镀，但是局限于氧化铝是以气态沉积的方式制作的特点，绕镀问题始终难以彻底解决。
另一方面，现有工艺路线条件下，电池片正面沉积的是一层或多层单一材质的氮化硅膜减反射层，其折射率在2.1～2.3％之间，减反射效果并不理想。在常规铝背场结构太阳能电池上，行业内相关企业提出了制作氧化硅+氮氧化硅+氮化硅的叠层减反射层方法，如发明专利公布号CN104952941A、CN103943717 A、CN 101958365 A，以降低电池片的正面的反射率，提升电池转换效率。该方法需要在常规PECVD镀膜机台上增加笑气功能，设备改造和笑气的消耗会导致生产成本增高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池及制作方法。本发明通过调整工艺流程、改变硅片在镀膜腔体中的放置方式，使硅片背面、正面都覆盖一层均匀的氧化铝薄膜，能够很好地解决常规P型PERC电池在制作背面氧化铝时，绕镀导致的正面外观色差及EL边缘发黑等问题，同时正面均匀沉积的氧化铝薄膜层，有利于降低反射率提高转换效率。
本发明的具体技术方案为：一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池，包括硅片和设于所述硅片正面的两个正电极；所述硅片正面依次设有正面氮化硅膜和正面氧化铝膜；硅片背面依次设有背面氧化铝膜、背面氮化硅膜、背电极/场。
所述的双面氧化铝P型PERC太阳能电池的制作方法，包括以下步骤：
1)清洗、制绒。
2)扩散制PN结。
3)刻蚀。
4)正面镀氮化硅膜：采用PECVD方式，在步骤(3)刻蚀好的硅片正面镀70-80nm厚的氮化硅膜。
5)双面镀氧化铝膜：将步骤4)正面镀好氮化硅膜的硅片，插入铝质花篮中，每个卡槽插1片，放入氧化铝镀膜设备中，在真空条件下，以原子沉积的方式周期性通入TMA和水蒸气，在硅片正面、背面同时制作一层厚度为3-10nm氧化铝膜层。
6)背面镀氮化硅膜：将步骤5)双面镀好氧化铝的硅片利用PECVD方式，在硅片背面镀100-180nm厚的氮化硅膜。
7)激光开槽。
8)丝网印刷、烧结。
本发明在步骤4)中，先在硅片正面镀一层氮化硅膜保护正面PN结，然后在步骤5)时硅片正面、背面同时镀一层氧化铝膜，这种方式就不存在背面氧化铝绕镀问题，且硅片正面先镀的氮化硅膜隔离了氧化铝膜与PN结，从而避免氧化铝对PN结的破坏；同时，在硅片正面也形成了氧化铝-氮化硅双层减反射膜，降低了硅片正面反射率。
作为优选，步骤1)中，清洗、制绒的具体过程为：将P型硅片用双氧水清洗后，置于80±2℃、浓度为3-4％的碱中制绒10-20min，然后用盐酸、氢氟酸清洗1-3min，纯水清洗1-3min后烘干。
作为优选，步骤2)中，扩散制PN结的具体过程为：将步骤1)制绒后的硅片在720-850℃下，通入三氯氧磷、氮气和氧气，制作方阻为85±5ohm/squ的PN结。
作为优选，步骤3)中，刻蚀的具体过程为：对步骤2)PN结制作完毕的硅片进行湿法刻蚀去除背面PN结，减重控制0.2-0.3g/片。
作为优选，步骤7)中，激光开槽的具体过程为：将步骤6)处理后的硅片，利用激光在背面氮化硅膜上均匀开孔径为35-45μm的槽线，线数170-200根。
作为优选，步骤8)中，丝网印刷、烧结的具体过程为：对步骤7)处理后的硅片，分别印刷背电极、背电场、正电极，最后烧结形成双面氧化铝P型PERC太阳能电池。
作为优选，步骤5)中，通入TMA和水蒸气的每个周期过程为：通入1.5-2.5秒TMA，氮气清洗2.5-3.5秒，通入水蒸气1-2秒，氮气清洗4-6秒，总周期数为要40-60个。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
本发明通过调整工艺流程、改变硅片在镀膜腔体中的放置方式，使硅片背面、正面都覆盖一层均匀的氧化铝薄膜，能够很好地解决常规P型PERC电池在制作背面氧化铝时，绕镀导致的正面外观色差及EL边缘发黑等问题，同时正面均匀沉积的氧化铝薄膜层，有利于降低反射率提高转换效率。
附图说明
图1为本发明双面氧化铝P型PERC太阳能电池结构图。
附图标记为：1-正面氧化铝膜、2-正面氮化硅膜、3-硅片、4-背面氧化铝膜、5-背面氮化硅膜、6-背电极/场、7-正电极。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1所示，一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池，包括硅片3和设于所述硅片正面的两个正电极7；所述硅片正面依次设有正面氮化硅膜2和正面氧化铝膜1；硅片背面依次设有背面氧化铝膜4、背面氮化硅膜5、背电极/场6。
1)清洗、制绒：P型硅片经双氧水清洗后，置于温度为80℃、浓度为3％的碱中制绒15min，然后盐酸、氢氟酸清洗2min，纯水清洗2min后再烘干。
2)扩散制PN结：将步骤1)制绒后的硅片在840℃高温条件下，通入三氯氧磷、氮气和氧气，制作方阻为85±5的PN结。
3)刻蚀：将步骤2)PN结制作完毕的硅片进行湿法刻蚀去除背面PN结，减重控制0.25g/片。
4)正面镀氮化硅膜：PECVD方式，将步骤3)刻蚀好的硅片正面镀70nm厚度的氮化硅膜.
5)双面镀氧化铝膜：将步骤4)正面镀好氮化硅膜的硅片，插入铝质花篮中，每个卡槽只插1片，放入氧化铝镀膜设备中，真空条件下，原子沉积的方式周期性通入TMA和水蒸气(每个周期过程为：通入2秒TMA，氮气清洗3秒，通入水蒸气1.5秒，氮气清洗5秒，总周期数为要50个)，在硅片正面、背面同时制作一层厚度为5nm氧化铝膜层，测试正面反射率见表1。
6)背面镀氮化硅膜：将步骤5)双面镀好氧化铝的硅片利用PECVD方式，硅片背面镀130nm厚度的氮化硅膜。
7)激光开槽：将步骤6)处理后的硅片，利用激光在背面氮化硅膜上均匀开孔径为40μm左右的槽线，线数170根。
8)丝网印刷、烧结：将步骤7)处理后的硅片，分别印刷背电极、背电场、正电极，最后烧结形成双面氧化铝结构的P型PERC电池，测试电性能参数见表2。
表1步骤(5)双面镀氧化铝膜后，正面反射率
由表1可以看出，正面镀上5nm厚度的氧化铝后，其整体反射率有较明显下降，平均反射率下降约1个点。
表2步骤(8)后测试电性能参数
由表2可以看出，本发明制得的双面氧化铝结构的P型PERC电池的电性能优于目前常规P型PERC电池。
实施例2
一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池，包括硅片3和设于所述硅片正面的两个正电极7；所述硅片正面依次设有正面氮化硅膜2和正面氧化铝膜1；硅片背面依次设有背面氧化铝膜4、背面氮化硅膜5、背电极/场6。
所述的双面氧化铝P型PERC太阳能电池的制作方法，包括以下步骤：
1)清洗、制绒：将P型硅片用双氧水清洗后，置于78℃、浓度为3％的碱中制绒20min，然后用盐酸、氢氟酸清洗3min，纯水清洗3min后烘干。
2)扩散制PN结：将步骤1)制绒后的硅片在720℃下，通入三氯氧磷、氮气和氧气，制作方阻为85±5ohm/squ的PN结。
3)刻蚀：对步骤2)PN结制作完毕的硅片进行湿法刻蚀去除背面PN结，减重控制0.2g/片。
4)正面镀氮化硅膜：采用PECVD方式，在步骤(3)刻蚀好的硅片正面镀70nm厚的氮化硅膜。
5)双面镀氧化铝膜：将步骤4)正面镀好氮化硅膜的硅片，插入铝质花篮中，每个卡槽插1片，放入氧化铝镀膜设备中，在真空条件下，以原子沉积的方式周期性通入TMA和水蒸气(每个周期过程为：通入2.5秒TMA，氮气清洗3.5秒，通入水蒸气2秒，氮气清洗6秒，总周期数为要40个)，在硅片正面、背面同时制作一层厚度为3nm氧化铝膜层。
6)背面镀氮化硅膜：将步骤5)双面镀好氧化铝的硅片利用PECVD方式，在硅片背面镀100nm厚的氮化硅膜。
7)激光开槽：将步骤6)处理后的硅片，利用激光在背面氮化硅膜上均匀开孔径为35μm的槽线，线数185根。
8)丝网印刷、烧结：对步骤7)处理后的硅片，分别印刷背电极、背电场、正电极，最后烧结形成双面氧化铝P型PERC太阳能电池。
实施例3
一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池，包括硅片3和设于所述硅片正面的两个正电极7；所述硅片正面依次设有正面氮化硅膜2和正面氧化铝膜1；硅片背面依次设有背面氧化铝膜4、背面氮化硅膜5、背电极/场6。
所述的双面氧化铝P型PERC太阳能电池的制作方法，包括以下步骤：
1)清洗、制绒：将P型硅片用双氧水清洗后，置于82℃、浓度为4％的碱中制绒10min，然后用盐酸、氢氟酸清洗1min，纯水清洗1min后烘干。
2)扩散制PN结：将步骤1)制绒后的硅片在850℃下，通入三氯氧磷、氮气和氧气，制作方阻为85±5ohm/squ的PN结。
3)刻蚀：对步骤2)PN结制作完毕的硅片进行湿法刻蚀去除背面PN结，减重控制0.3g/片。
4)正面镀氮化硅膜：采用PECVD方式，在步骤(3)刻蚀好的硅片正面镀80nm厚的氮化硅膜。
5)双面镀氧化铝膜：将步骤4)正面镀好氮化硅膜的硅片，插入铝质花篮中，每个卡槽插1片，放入氧化铝镀膜设备中，在真空条件下，以原子沉积的方式周期性通入TMA和水蒸气(每个周期过程为：通入1.5秒TMA，氮气清洗2.5秒，通入水蒸气1秒，氮气清洗4秒，总周期数为要60个)，在硅片正面、背面同时制作一层厚度为10nm氧化铝膜层。
6)背面镀氮化硅膜：将步骤5)双面镀好氧化铝的硅片利用PECVD方式，在硅片背面镀180nm厚的氮化硅膜。
7)激光开槽：将步骤6)处理后的硅片，利用激光在背面氮化硅膜上均匀开孔径为45μm的槽线，线数200根。
8)丝网印刷、烧结：对步骤7)处理后的硅片，分别印刷背电极、背电场、正电极，最后烧结形成双面氧化铝P型PERC太阳能电池。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池，其特征在于：包括硅片（3）和设于所述硅片正面的两个正电极（7）；所述硅片正面依次设有正面氮化硅膜（2）和正面氧化铝膜（1）；硅片背面依次设有背面氧化铝膜（4）、背面氮化硅膜（5）、背电极/场（6）。
2.一种如权利要求1所述的双面氧化铝P型PERC太阳能电池的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
1）清洗、制绒；
2）扩散制PN结；
3）刻蚀；
4）正面镀氮化硅膜：采用PECVD方式，在步骤（3）刻蚀好的硅片正面镀70-80nm厚的氮化硅膜；
5）双面镀氧化铝膜：将步骤4）正面镀好氮化硅膜的硅片，插入铝质花篮中，每个卡槽插1片，放入氧化铝镀膜设备中，在真空条件下，以原子沉积的方式周期性通入TMA和水蒸气，在硅片正面、背面同时制作一层厚度为3-10nm氧化铝膜层；
6）背面镀氮化硅膜：将步骤5）双面镀好氧化铝的硅片利用PECVD方式，在硅片背面镀100-180nm厚的氮化硅膜；
7）激光开槽；
8）丝网印刷、烧结。
3.如权利要求2所述的一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤1）中，清洗、制绒的具体过程为：将P型硅片用双氧水清洗后，置于80±2℃、浓度为3-4%的碱中制绒10-20min，然后用盐酸、氢氟酸清洗1-3min，纯水清洗1-3min后烘干。
4.如权利要求2所述的一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤2）中，扩散制PN结的具体过程为：将步骤1）制绒后的硅片在720-850℃下，通入三氯氧磷、氮气和氧气，制作方阻为85±5 ohm/squ的PN结。
5.如权利要求2所述的一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤3）中，刻蚀的具体过程为：对步骤2）PN结制作完毕的硅片进行湿法刻蚀去除背面PN结，减重控制0.2-0.3g/片。
6.如权利要求2所述的一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤7）中，激光开槽的具体过程为：将步骤6）处理后的硅片，利用激光在背面氮化硅膜上均匀开孔径为35-45μm的槽线，线数170-200根。
7.如权利要求2所述的一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤8）中，丝网印刷、烧结的具体过程为：对步骤7）处理后的硅片，分别印刷背电极、背电场、正电极，最后烧结形成双面氧化铝P型PERC太阳能电池。
8.如权利要求2所述的一种双面氧化铝P型PERC太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤5）中，通入TMA和水蒸气的每个周期过程为：通入1.5-2.5秒TMA，氮气清洗2.5-3.5秒，通入水蒸气1-2秒，氮气清洗4-6秒，总周期数为要40-60个。
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Denomination of invention: A double-sided alumina p-type perc solar cell and its manufacturing method Effective date of registration: 20211023 Granted publication date: 20190315 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: HENGDIAN GROUP DMEGC MAGNETICS Co.,Ltd. Registration number: Y2021330002002 |
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Date of cancellation: 20230628 Granted publication date: 20190315 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: HENGDIAN GROUP DMEGC MAGNETICS Co.,Ltd. Registration number: Y2021330002002 |