CN108054219A - 一种p型太阳能电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种P型太阳能电池及其制作方法，所述P型太阳能电池包括衬底、位于衬底绒面结构上的钝化接触结构。本发明中在太阳能电池的正面结构上还设置了钝化接触结构，所述钝化接触结构能够阻挡衬底内的少子向太阳能电池正面的表面进行移动，同时能够通过多子，从而提高了少子寿命，提升了P型晶硅太阳能电池的开路电压，并且由于钝化接触结构的存在，能够降低PERC太阳能电池正面的金属电极与非金属衬底的接触复合，进一步提升了太阳能电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制作技术领域，尤其涉及一种P型太阳能电池及其制作方法。
背景技术
现有的P型PERC(Passivated emitter and rear contact，钝化发射极和背接触)电池通过在电池背面采用Al2O3钝化，降低电池背表面的光生载流子复合，大幅提升电池的转换效率。
但是，现有的P型PERC太阳能电池的转换效率还有很大的提升空间，因此，如何进一步提升P型PERC太阳能电池的转换效率成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种P型太阳能电池及其制作方法，以解决现有技术中P型PERC太阳能电池的转换效率依然较低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种P型太阳能电池，包括：
衬底，所述衬底包括相对设置的正面和背面，所述正面包括绒面结构；
位于所述绒面结构上的钝化接触结构；
位于所述钝化接触结构背离所述衬底表面的氮化硅层；
正面电极，所述正面电极贯穿所述氮化硅层，并与所述钝化接触结构接触；
位于所述背面的背面结构。
优选地，所述钝化接触结构包括：
位于所述绒面结构背离所述衬底表面的隧道氧化层；
位于所述隧道氧化层背离所述衬底表面的多晶硅薄膜。
优选地，所述隧道氧化层为氧化硅层。
优选地，所述隧道氧化层的厚度范围为1nm-10nm，包括端点值。
优选地，所述多晶硅薄膜为掺杂磷的多晶硅薄膜。
优选地，所述多晶硅薄膜的厚度范围为5nm-70nm，包括端点值。
本发明还提供一种P型太阳能电池制作方法，用于形成上面任意一项所述的P型太阳能电池，所述制作方法包括：
提供衬底，所述衬底包括相对设置的正面和背面；
制绒，将所述正面形成绒面结构；
在所述绒面结构上制作形成钝化接触结构；
在所述背面上制作背面结构中的叠层结构；
在所述钝化接触结构上制作氮化硅层；
采用激光开槽技术在所述叠层结构上开孔；
印刷背面电极；
制作正面电极；
进行烧结。
优选地，所述钝化接触结构包括：
位于所述绒面结构背离所述衬底表面的隧道氧化层；
位于所述隧道氧化层背离所述衬底表面的多晶硅薄膜。
优选地，所述在所述绒面结构上制作形成钝化接触结构，具体包括：
在所述绒面结构背离所述衬底的表面制作所述隧道氧化层；
在所述隧道氧化层背离所述衬底的表面制作所述多晶硅薄膜。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的P型太阳能电池及其制作方法，在太阳能电池的正面结构上还设置了钝化接触结构，所述钝化接触结构能够阻挡衬底内的少子向太阳能电池正面的表面进行移动，同时能够通过多子，从而提高了少子寿命，提升了P型晶硅太阳能电池的开路电压，并且由于钝化接触结构的存在，能够降低PERC太阳能电池正面的金属电极与非金属衬底的接触复合，进一步提升了太阳能电池的转换效率。
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为现有技术中的P型PERC太阳能电池剖面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种P型PERC太阳能电池剖面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种P型PERC太阳能电池制作方法流程示意图。
具体实施方式
正如背景技术部分所述，现有技术中P型PERC太阳能电池的背面采用了氧化铝进行钝化，降低了电池背面的光生载流子复合，大幅提升了太阳能电池的转换效率。但是目前的P型PERC电池的转换效率还有很大的提升空间。
发明人发现，这是由于现有技术中P型PERC电池的正面并没有进行钝化，如图1所示，为现有技术中的P型PERC太阳能电池剖面结构示意图，所述太阳能电池包括：P型衬底01，位于所述P型衬底01上相对两个表面设置的正面结构02和背面结构03，所述正面结构02包括绒面结构021和覆盖所述绒面结构的氮化硅层022，以及贯穿所述氮化硅层的正面电极023——银电极；所述背面结构03包括位于P型衬底01上的氧化铝层0311和氮化硅层0312的叠层钝化结构031以及位于所述叠层钝化结构031背离所述P型衬底01表面的背面电极032——铝电极。
发明人发现，如果能够对P型PERC太阳能电池的正面进行钝化，可以进一步提高P型PERC太阳能电池的光电转换效率。但是，在P型PERC太阳能电池的正面进行钝化需要考虑太阳能电池正面的光的入射以及钝化层对光的吸收。
基于此，本发明提供一种P型太阳能电池，包括：
衬底，所述衬底包括相对设置的正面和背面，所述正面包括绒面结构；
位于所述绒面结构上的钝化接触结构；
位于所述钝化接触结构背离所述衬底表面的氮化硅层；
正面电极，所述正面电极贯穿所述氮化硅层，并与所述钝化接触结构接触；
位于所述背面的背面结构。
由于本发明提供的P型太阳能电池，在太阳能电池的正面结构上还设置了钝化接触结构，所述钝化接触结构能够阻挡衬底内的少子向太阳能电池正面的表面进行移动，同时能够通过多子，从而提高了少子寿命，提升了P型太阳能电池的开路电压，并且由于钝化接触结构的存在，能够降低PERC太阳能电池正面的金属电极与非金属衬底的接触复合，进一步提升了太阳能电池的转换效率。
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。
请参见图2所示，为本发明提供的一种P型太阳能电池，包括：
衬底1，所述衬底1包括相对设置的正面和背面，所述正面包括绒面结构21；
位于所述绒面结构21上的钝化接触结构22；
位于所述钝化接触结构22背离所述衬底表面的氮化硅层23；
正面电极24，所述正面电极24贯穿所述氮化硅层23，并与所述钝化接触结构接触22；
位于所述背面的背面结构。
需要说明的是，本发明实施例中不限定所述P型太阳能电池的衬底的具体形式，可选的，所述衬底为掺杂P型杂质的硅衬底。
本发明实施例不限定所述钝化接触结构的具体结构，只要能够实现正面钝化，并且能够不影响或影响较小太阳能电池的正面对光的吸收即可。基于能带理论，可选的，本实施例中所述钝化接触结构22包括：位于所述绒面结构21背离所述衬底表面的隧道氧化层221；位于所述隧道氧化层221背离所述衬底表面的多晶硅薄膜222。
其中，本实施例中不限定隧道氧化层的材质，可选的，隧道氧化层为氧化硅层，以便与P型硅衬底配合使用。本实施例中隧道氧化层的作用为形成隧穿层，能够使得多子由衬底移动至太阳能电池的正面复合区，产生复合电流，而阻挡少子由衬底向太阳能电池的正面复合区移动，进而保证了少子寿命。
需要说明的是，本实施例中不限定隧道氧化层的厚度，由于隧道氧化层的厚度较厚，能够阻挡更多的少子的移动，但是同时也可能导致多子无法通过，使得太阳能电池表面复合较少，从而影响太阳能电池的光电转换效率。而当隧道氧化层厚度较薄时，又无法起到钝化作用，阻挡少子的移动，因此，本实施例中可选的，所述隧道氧化层的厚度范围为1nm-10nm，包括端点值。
同样地，本实施例中不限定多晶硅薄膜的厚度，从钝化晶体方面讲，多晶硅薄膜厚度越厚越好，钝化效果越好，但是由于多晶硅薄膜本身采用外延工艺生长，生长过程中存在缺陷，对光的吸收较大；而当多晶硅薄膜厚度较薄时，在掺杂磷过程中，工艺窗口较窄，扩散程度难以控制，在后续烧结过程中，容易被烧穿，从而起不到钝化作用，因此，本实施例中可选的，所述多晶硅薄膜的厚度范围为5nm-70nm，包括端点值。
本实施例中不限定背面结构的具体结构，可选的，本实施例中背面结构，如图2中所示，包括位于所述衬底背面的氧化铝311和氮化硅312组成的叠层钝化结构，以及位于叠层钝化结构背离衬底1表面的铝电极322，其中铝电极322通过氧化铝311和氮化硅312的过孔在衬底1内部形成铝背场321。
本发明实施例中通过在太阳能电池的正面增加钝化接触结构，所述钝化接触结构包括隧道氧化层和多晶硅薄膜，两者均能够起到钝化效果，且钝化水平较高，能够实现量产，从而能够提高太阳能电池的开路电压。
由下方太阳能电池的光电转换效率公式可以得知，当开路电压提升时，太阳能电池的光电转换效率也能够随之提升。
另外，由于太阳能电池正面钝化后，钝化水平高，少子寿命高，钝化接触降低金属和非金属接触处的少子，降低金属接触复合，能够进一步减小少子。
也即本发明创造性的将钝化接触结构用于PERC电池的正面改进电池正面的钝化水平，降低PERC电池正面金属接触复合，更进一步提升电池的转化效率。
基于上述实施例，本发明还提供一种P型太阳能电池制作方法，用于形成上面实施例中所述的P型太阳能电池，所述制作方法，如图3所示，包括：
S101：提供衬底，所述衬底包括相对设置的正面和背面；
本实施例中不限定衬底的材质，可选为P型掺杂的硅衬底。
S102：制绒，将所述正面形成绒面结构；
S103：在所述绒面结构上制作形成钝化接触结构；
本实施例中所述钝化接触结构包括：
位于所述绒面结构背离所述衬底表面的隧道氧化层；
位于所述隧道氧化层背离所述衬底表面的多晶硅薄膜。
具体制作方法为：
在所述绒面结构背离所述衬底的表面制作所述隧道氧化层；
在所述隧道氧化层背离所述衬底的表面制作所述多晶硅薄膜。
S104：在所述背面上制作背面结构中的叠层结构；
本实施例中不限定所述叠层结构的材质，所述叠层结构为钝化结构，可选的，所述叠层结构为包括氧化铝层和氮化硅层的叠层。
S105：在所述钝化接触结构上制作氮化硅层；
S106：采用激光开槽技术在所述叠层结构上开孔；
S107：印刷背面电极；
本实施例中，所述背面电极优选为铝电极，采用印刷方式形成，从而使得铝浆料能够填充叠层结构上的开孔，以便于后续形成铝背场。
S108：制作正面电极；
本实施例中，所述背面电极优选为银电极。
S109：进行烧结。
通过烧结步骤，使得银电极与硅衬底之间通过钝化接触结构形成金属与非金属的接触，铝电极形成铝背场，最终形成太阳能电池的正面结构和背面结构。
需要说明的是，本实施例中不限定各个步骤的具体工艺方法，只要能够实现的工艺方法均落入本发明的保护范围。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
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 (9)
1.一种P型太阳能电池，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底包括相对设置的正面和背面，所述正面包括绒面结构；
位于所述绒面结构上的钝化接触结构；
位于所述钝化接触结构背离所述衬底表面的氮化硅层；
正面电极，所述正面电极贯穿所述氮化硅层，并与所述钝化接触结构接触；
位于所述背面的背面结构。
2.根据权利要求1所述的P型太阳能电池，其特征在于，所述钝化接触结构包括：
位于所述绒面结构背离所述衬底表面的隧道氧化层；
位于所述隧道氧化层背离所述衬底表面的多晶硅薄膜。
3.根据权利要求2所述的P型太阳能电池，其特征在于，所述隧道氧化层为氧化硅层。
4.根据权利要求3所述的P型太阳能电池，其特征在于，所述隧道氧化层的厚度范围为1nm-10nm，包括端点值。
5.根据权利要求2所述的P型太阳能电池，其特征在于，所述多晶硅薄膜为掺杂磷的多晶硅薄膜。
6.根据权利要求5所述的P型太阳能电池，其特征在于，所述多晶硅薄膜的厚度范围为5nm-70nm，包括端点值。
7.一种P型太阳能电池制作方法，其特征在于，用于形成权利要求1-6任意一项所述的P型太阳能电池，所述制作方法包括：
提供衬底，所述衬底包括相对设置的正面和背面；
制绒，将所述正面形成绒面结构；
在所述绒面结构上制作形成钝化接触结构；
在所述背面上制作背面结构中的叠层结构；
在所述钝化接触结构上制作氮化硅层；
采用激光开槽技术在所述叠层结构上开孔；
印刷背面电极；
制作正面电极；
进行烧结。
8.根据权利要求7所述的P型太阳能电池，其特征在于，所述钝化接触结构包括：
位于所述绒面结构背离所述衬底表面的隧道氧化层；
位于所述隧道氧化层背离所述衬底表面的多晶硅薄膜。
9.根据权利要求8所述的P型太阳能电池，其特征在于，所述在所述绒面结构上制作形成钝化接触结构，具体包括：
在所述绒面结构背离所述衬底的表面制作所述隧道氧化层；
在所述隧道氧化层背离所述衬底的表面制作所述多晶硅薄膜。
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