CN108336161A - 一种背面钝化激光开槽的太阳电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种背面钝化激光开槽的太阳电池及其制作方法，涉及太阳能电池制造技术领域，本发明包括设有背面钝化膜的太阳能级晶体硅片，背面钝化膜上均匀排布有若干平行排布间隔线和与若干平行排布间隔线垂直相交的若干垂直排布间隔线，平行排布间隔线包括由激光镭射开槽的平行实线段和未开槽的平行虚线段，垂直排布间隔线包括由激光镭射开槽的垂直实线段和未开槽的垂直虚线段，本发明的平行排布间隔线和垂直排布间隔线的组合能够减少激光镭射在晶体硅片上的作用面积，降低表层背面钝化膜损失，实现平行和垂直方向的光生载流子收集从而提升电池效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域，更具体的是涉及一种背面钝化激光开槽的太阳电池及其制作方法。
背景技术
背面钝化太阳电池是新一代高效新型结构的太阳电池，兼容常规Al-BSF电池生产工艺，通过引入背面钝化膜和激光开槽工艺，可以显著提高电池的光电转换效率，然而背面沉积的钝化膜虽然表现出优异的表面钝化和体钝化特征，但该钝化层具有较高的介电常数和稳定的化学特性及抗腐蚀性，往往需要激光开槽将该钝化膜剥离，漏出硅衬底，再通过印刷导电铝浆，高温烧结后导电铝浆与硅衬底形成很好的欧姆接触导出电极，才可成功将光生载流子导出。
但是，激光镭射开槽同时也会破坏局部开槽区域的钝化膜层，从而降低电池背面钝化整体效果；而局部开槽区域过小又不利于硅衬底与导出金属电极间形成足够的金半接触区，导致光生载流子导出电阻过大，因此在设计激光开槽区域时需要综合考虑钝化特性与光生载流子导出的平衡，从而达到最佳光电转换效率。另外，激光镭射瞬间作用于硅片基底上的动能和热能积聚，可能产生硅基底内部应力，在后续工艺，如组件焊接中硅片基底经过力和热的再次作用极易产生隐裂、碎片。
目前工业常规的背面电极激光开槽结构有：直线型(Line)、虚线型(Dash)、圆点(Dot)和正方形(Square)开槽结构；
直线型电极设计：工艺控制简单，在选定激光器后只需要考虑线间距，保证线两边二分之一的线间距距离内的光生载流子收集传输到同一激光开槽线上，但对钝化层破坏严重，晶体硅片承受应力较集中，同时光生载流子只能在互相平行方向的两根线间流动。
虚线型电极设计：在相同的线间距基础上对背面钝化区域的破坏相较于直线型减少了至少50％，对晶体硅片的破坏面积也相应减少，但光生载流子导出特性有一定损失，不仅传导开槽面积整体减少，而且光生载流子只能在互相平行方向的两根线间沿更长于二分之一的线间距流动。
圆点和正方形电极设计：这两种都是矩阵式开槽方式，能在降低钝化损失的基础上有效收集三维尺度的光生电子，不过目前产业化的激光器在背钝化膜层上的开槽尺寸、功率、时间和背钝化膜烧穿浆料在性能方面还存在不匹配的问题，这两种开槽方式更多的是应用于高成本和技术难度大的金属背面电极蒸镀技术上，以及实验研究开发高效背面钝化太阳电池等方面上。
目前常见的背面钝化太阳电池大多采用的直线型开槽结构，由于该结构激光开槽直接贯穿整个硅片背面，因此，在电池片的背电极下面也存在激光线槽，导致背面钝化太阳能电池在组件焊接生产时很容易碎片，大量生产数据表明，采用直线型激光开槽结构的背面钝化太阳能电池片，组件焊接破片率比常规电池片提高了2-3倍。
而无论直线型还是虚线型开槽结构，光生载流子都只能在互相平行方向的两根线间(单一平行排布间隔线或垂直排布间隔线)以二分之一的线间距为基础流动收集，这种设计在一定程度上限制了光生载流子的收集维度，延长了传导距离，不利于背面钝化太阳电池的传导电阻减小，从而电池光电转换效率受损。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有的背面钝化太阳电池采用直线型或虚线型开槽结构，光生载流子只能在相互平行方向的两根线间流动收集，收集维度受限，以及单一贯穿线性激光开槽结构在晶体硅片上的作用面积较大，导致晶体硅片承受应力较大，电池片在组件焊接时，极易碎片的问题，本发明提供一种背面钝化激光开槽的太阳电池及其制作方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种背面钝化激光开槽的太阳电池，包括设有背面钝化膜的太阳能级晶体硅片，其特征在于：所述背面钝化膜上均匀排布有若干平行排布间隔线和与若干平行排布间隔线垂直相交的若干垂直排布间隔线，平行排布间隔线包括由激光镭射开槽的平行实线段和未开槽的平行虚线段，平行实线段与平行虚线段间隔排布，垂直排布间隔线包括由激光镭射开槽的垂直实线段和未开槽的垂直虚线段，垂直实线段与垂直虚线段间隔排布。
由于硅片背面钝化膜激光开槽结构采取了相互垂直的平行排布间隔线和垂直排布间隔线，并且平行排布间隔线包括间隔排布的由激光开槽的平行实线段和平行虚线段，垂直排布间隔线包括同样间隔排布的由激光开槽的垂直实线段和垂直虚线段，通过调整适配的平行排布间隔线和垂直排布间隔线的线间距、实线段和虚线段长度，实线段总长度占间隔线总长度的比例(同一晶体硅片上平行排布间隔线和垂直排布间隔线的上述值可以不同)，这样得到的激光开槽结构能够在平行排布间隔线和垂直排布间隔线各自相互平行方向的4根线间收集流动的光生载流子，导出维度和方向拓宽，光生载流子实现平行和垂直方向的多维度收集组合，缩短载流子从体内到达背面导电电极的传输路径，增强光生载流子的收集能力，从而降低传导电阻、提升电池输出端光电效率；同时通过以上参数调整可以降低表层背面钝化膜损失，减少激光镭射在晶体硅片上的作用面积，并且开槽不再具有统一方向性，有助于分散晶体硅片承受的应力，保证后期封装组件的机械载荷性，减少了电池片在组件焊接过程中出现的碎片、隐裂等现象。
进一步的，所述平行排布间隔线和垂直排布间隔线的总长度相等，均为154.5～159.5mm，且两端与晶体硅片边缘的距离范围均为0.5～1.5mm。
进一步的，所述平行排布间隔线的线间距范围为0.1～2.5mm，平行实线段长度范围为0.2～2.5mm，平行虚线段长度范围为0.1～2.5mm，平行实线段的总长度占平行排布间隔线总长度的比例范围为50％～100％。
进一步的，所述垂直排布间隔线的线间距范围为0.1～2.5mm，垂直实线段长度范围为0.2～2.5mm，垂直虚线段长度范围为0.1～2.5mm，垂直实线段的总长度占垂直排布间隔线总长度的比例范围为50％～100％。
进一步的，所述平行实线段与垂直实线段间隔交错排布。
进一步的，所述平行实线段与垂直实线段中心相交排布呈十字形。
进一步的，所述平行实线段的两端分别连接有垂直实线段，且两垂直实线段分布于平行实线段的两侧。
进一步的，在所述背面钝化膜上导出Ag/Ag-Al电极，Ag/Ag-Al电极及其外延0～0.8mm以内区域不排布平行实线段和垂直实线段，有助于减少表面钝化区域损失和晶体硅片应力。
一种背面钝化激光开槽的太阳电池的制作方法，包括以下步骤：
S1：清洗制绒
太阳能级晶体硅片双面清洗，去除杂质和表面缺陷层之后，酸碱制绒，形成2～7um的金字塔或蠕虫状绒面；
S2：制备PN结
在经过S1制绒后的晶体硅片的正面上采用负压扩散POCl3，单面制备深度范围为0.3～0.6um的PN结；
S3：背面去PN结
对制备有PN结的晶体硅片正面采用HF和HNO3去除PSG，并对晶体硅片背面抛光，去除3～8um深度范围的硅片层，并去除正面制备PN结时扩散到晶体硅片背面及边缘处的PN结；
S4：双面制备SiO2膜层
在经过S3的晶体硅片的正面和背面上分别氧化退火生成厚度范围为3～6nm的均匀SiO2膜层；
S5：制备背面钝化膜
对经过S4的晶体硅片的背面SiO2膜层上采用PECVD/ALD沉积厚度范围为5～30nm的Al2O3膜层，然后再采用PECVD在Al2O3膜层上沉积厚度范围为110～150nm的Si3N4膜层；
S6：制备保护膜层
在经过S5的晶体硅片的正面SiO2膜层上采用PECVD沉积厚度范围为75～90nm的Si3N4减反射钝化保护膜层；
S7：背面激光开槽
采用400～1200nm波长的激光光束，且激光光束光斑尺度控制在10～200um线径范围，作用于晶体硅片背面钝化膜上，形成平行排布间隔线和与若干平行排布间隔线垂直相交的若干垂直排布间隔线，平行排布间隔线包括由激光镭射开槽的平行实线段和未开槽的平行虚线段，垂直排布间隔线包括由激光镭射开槽的垂直实线段和未开槽的垂直虚线段；
S8：背面导出Ag/Ag-Al电极
在背面钝化膜上预留Ag/Ag-Al电极区域，Ag/Ag-Al电极及其外延0～0.8mm以内区域不排布平行实线段和垂直实线段；
在预留的Ag/Ag-Al电极区域上丝网印刷Ag/Ag-Al电极，并于160～380℃环境下烘干，在平行实线段和垂直实线段区域丝网印刷Al背场，并于150～300℃环境下烘干；
S9：正面导出Ag电极
在晶体硅片正面的Si3N4减反射钝化保护膜层上丝网印刷Ag电极，并于160～380℃环境下烘干，共同烧结正面浆料和背面浆料，使其分别穿透晶体硅片正面和背面的各膜层，与晶体硅片形成良好的欧姆接触，得到太阳电池。
进一步的，所述S7中，平行实线段与平行虚线段间隔排布，垂直实线段与垂直虚线段间隔排布，平行实线段与垂直实线段间隔交错排布或中心相交呈十字形排布或边缘相交呈之字形排布。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的平行排布间隔线和垂直排布间隔线的组合增加了光生电子的导出维度和方向，缩短了载流子从体内到达背面导电电极的传输路径，能够有效降低电池的串联电阻，在保持及进一步降低背面钝化区域开槽面积的基础上，可以减少对背面钝化区域的破坏，从而提升电池的开路电压。
2、本发明的激光开槽结构能够减少在晶体硅片上的作用面积，并且开槽不再具有统一方向性，有助于分散晶体硅片承受的激光造成的应力，确保后期组件封装的机械载荷性能，并且本发明的激光开槽结构能够规模化生产，可兼容现有市面上的激光开槽类设备器件和丝网印刷导电浆料工艺。
3、本发明的平行排布间隔线和垂直排布间隔线两端与晶体硅片边缘的距离范围均为0.5～1.5mm，避免了距边过近，打到晶体硅片边界容易崩边碎片以及漏电的问题，也避免了距边过远，边缘部分一圈的光生载流子无法收集的问题。
附图说明
图1是本发明实施例1的整体结构示意图。
图2是本发明实施例2的整体结构示意图。
图3是本发明实施例3的整体结构示意图。
附图标记：1、平行排布间隔线；1-1、平行实线段；1-2、平行虚线段；2、垂直排布间隔线；2-1、垂直实线段；2-2、垂直虚线段；3、背面钝化膜；4、Ag/Ag-Al电极。
具体实施方式
为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种背面钝化激光开槽的太阳电池，包括设有背面钝化膜3的太阳能级晶体硅片，所述背面钝化膜3上均匀排布有若干平行排布间隔线1和与若干平行排布间隔线1垂直相交的若干垂直排布间隔线2，本实施例在晶体硅片背面钝化膜3上采用波长一定及大小合适的激光光斑进行开槽，所述背面钝化膜3包括但不限于氧化铝，氧化硅，二氧化硅，氮氧硅，碳化硅及其不同组合的叠层，叠层膜厚度为150nm，所述激光光斑采用波长为532nm的正方形光斑，叠层膜上的激光光斑尺度为35um，在电池背面导出Ag/Ag-Al电极4及外延0.8mm的区域不进行激光开槽，有助于减少表面钝化区域损失和晶体硅片的应力。
在晶体硅片背面钝化膜3上从上往下依次排布平行排布间隔线1，每两条平行排布间隔线1之间的线间距为1.2mm，所述平行排布间隔线1包括由上述激光光斑开槽的平行实线段1-1和未开槽的平行虚线段1-2，平行实线段1-1与平行虚线段1-2间隔排布，平行排布间隔线1与晶体硅片边缘匹配，总长度为156mm，且两端与晶体硅片边缘的距离范围均为0.75mm，并且其中平行实线段1-1的长度为0.8mm，平行虚线段1-2的长度为0.7mm；
在晶体硅片背面钝化膜3上从左往右依次排布垂直排布间隔线2，每两条垂直排布间隔线2之间的线间距为0.75mm，所述垂直排布间隔线2包括由上述激光光斑开槽的垂直实线段2-1和未开槽的垂直虚线段2-2，垂直实线段2-1与垂直虚线段2-2间隔排布，垂直排布间隔线2与晶体硅片边缘匹配，总长度为156mm，且两端与晶体硅片边缘的距离范围均为0.75mm，并且其中垂直实线段2-1的长度为1.3mm，垂直虚线段2-2的长度为1.1mm；且平行实线段1-1与垂直实线段2-1间隔交错排布。
本实施例的平行排布间隔线1和垂直排布间隔线2的组合能够在平行排布间隔线和垂直排布间隔线各自相互平行方向的4根线间收集流动的光生载流子，导出维度和方向拓宽，光生载流子实现平行和垂直方向的多维度收集组合，增强光生载流子的收集能力，从而降低传导电阻、提升规模化生产电池输出端光电效率；并减少激光镭射在晶体硅片上的作用面积，开槽不再具有统一方向性，有助于分散晶体硅片承受的激光造成的应力，确保后期组件量产化封装的机械载荷性能。
一种背面钝化激光开槽的太阳电池的制作方法，包括以下步骤：
S1：清洗制绒
太阳能级晶体硅片双面清洗，去除杂质和表面缺陷层之后，酸碱制绒，形成5um的金字塔或蠕虫状绒面；
S2：制备PN结
在经过S1制绒后的晶体硅片的正面上采用负压扩散POCl3，单面制备深度为0.5um的PN结；
S3：背面去PN结
对制备有PN结的晶体硅片正面采用HF和HNO3去除PSG，并对晶体硅片背面抛光，去除5um深度的硅片层，并去除正面制备PN结时扩散到晶体硅片背面及边缘处的PN结；
S4：双面制备SiO2膜层
在经过S3的晶体硅片的正面和背面上分别氧化退火生成厚度为5nm的均匀SiO2膜层；
S5：制备背面钝化膜3
对经过S4的晶体硅片的背面SiO2膜层上采用PECVD沉积厚度为20nm的Al2O3膜层，然后再采用PECVD在Al2O3膜层上沉积厚度为125nm的Si3N4膜层；
S6：制备保护膜层
在经过S5的晶体硅片的正面SiO2膜层上采用PECVD沉积厚度为80nm的Si3N4减反射钝化保护膜层；
S7：背面激光开槽
采用532nm波长的激光器开槽，作用于晶体硅片背面钝化膜3上的光斑为直径35um的正方形光斑，由该正方形光斑形成如图1所示的间隔交错式排布结构：平行排布间隔线1线间距离为1.2mm,平行实线段1-1长度0.8mm，平行虚线段1-2长度0.7mm,平行排布间隔线1两端与晶体硅片边缘相距0.75mm；垂直排布间隔线2线间距离为0.75mm,垂直实线段2-1长度1.3mm，垂直虚线段2-2长度1.1mm,垂直排布间隔线2两端与晶体硅片边缘相距0.75mm；
S8：背面导出Ag/Ag-Al电极4
在背面钝化膜3上预留Ag/Ag-Al电极4区域，Ag/Ag-Al电极4及其外延0.8mm以内区域不开槽；
在预留的Ag/Ag-Al电极4区域上丝网印刷Ag/Ag-Al电极4，并于220℃环境下烘干，在平行实线段1-1和垂直实线段2-1区域丝网印刷Al背场，并于220℃环境下烘干；
S9：正面导出Ag电极
在晶体硅片正面的Si3N4减反射钝化保护膜层上丝网印刷Ag电极，并于220℃环境下烘干，共同烧结正面浆料和背面浆料，使其分别穿透晶体硅片正面和背面的各膜层，与晶体硅片形成良好的欧姆接触，得到太阳电池。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种背面钝化激光开槽的太阳电池，包括设有背面钝化膜3的太阳能级晶体硅片，所述背面钝化膜3上均匀排布有若干平行排布间隔线1和与若干平行排布间隔线1垂直相交的若干垂直排布间隔线2，本实施例在晶体硅片背面钝化膜上采用波长一定及大小合适的激光光斑进行开槽，所述背面钝化膜包括但不限于氧化铝，氧化硅，二氧化硅，氮氧硅，碳化硅及其不同组合的叠层，叠层膜厚度为183nm，所述激光光斑采用波长为1064nm的正方形光斑，叠层膜上的激光光斑尺度为45um，在电池背面导出Ag/Ag-Al电极4及外延0.5mm的区域不进行激光开槽，有助于减少表面钝化区域损失和晶体硅片的应力。
在晶体硅片背面钝化膜3上从上往下依次排布平行排布间隔线1，每两条平行排布间隔线1之间的线间距为1.0mm，所述平行排布间隔线1包括由上述激光光斑开槽的平行实线段1-1和未开槽的平行虚线段1-2，平行实线段1-1与平行虚线段1-2间隔排布，平行排布间隔线1与晶体硅片边缘匹配，总长度为155.25mm，且两端与晶体硅片边缘的距离范围均为1mm，并且其中平行实线段1-1的长度为0.8mm，平行虚线段1-2的长度为0.6mm；
在晶体硅片背面钝化膜3上从左往右依次排布垂直排布间隔线2，每两条垂直排布间隔线2之间的线间距为0.7mm，所述垂直排布间隔线2包括由上述激光光斑开槽的垂直实线段2-1和未开槽的垂直虚线段2-2，垂直实线段2-1与垂直虚线段2-2间隔排布，垂直排布间隔线2与晶体硅片边缘匹配，总长度为155.25mm，且两端与晶体硅片边缘的距离范围均为1mm，并且其中垂直实线段2-1的长度为1.2mm，垂直虚线段2-2的长度为0.8mm；且平行实线段1-1与垂直实线段2-1中心相交排布呈十字形。
一种背面钝化激光开槽的太阳电池的制作方法，包括以下步骤：
S1：清洗制绒
太阳能级晶体硅片双面清洗，去除杂质和表面缺陷层之后，酸碱制绒，形成3um的金字塔或蠕虫状绒面；
S2：制备PN结
在经过S1制绒后的晶体硅片的正面上采用负压扩散POCl3，单面制备深度为0.3um的PN结；
S3：背面去PN结
对制备有PN结的晶体硅片正面采用HF和HNO3去除PSG，并对晶体硅片背面抛光，去除3um深度的硅片层，并去除正面制备PN结时扩散到晶体硅片背面及边缘处的PN结；
S4：双面制备SiO2膜层
在经过S3的晶体硅片的正面和背面上分别氧化退火生成厚度为3nm的均匀SiO2膜层；
S5：制备背面钝化膜3
对经过S4的晶体硅片的背面SiO2膜层上采用PECVD沉积厚度为30nm的Al2O3膜层，然后再采用PECVD在Al2O3膜层上沉积厚度为150nm的Si3N4膜层；
S6：制备保护膜层
在经过S5的晶体硅片的正面SiO2膜层上采用PECVD沉积厚度为90nm的Si3N4减反射钝化保护膜层；
S7：背面激光开槽
采用1064nm波长的激光器开槽，作用于晶体硅片背面钝化膜3上的光斑为直径45um的正方形光斑，由该正方形光斑形成如图2所示的中心相交呈十字形排布结构：平行排布间隔线1线间距离为1.0mm,平行实线段1-1长度0.8mm，平行虚线段1-2长度0.6mm,平行排布间隔线1两端与晶体硅片边缘相距1mm；垂直排布间隔线2线间距离为0.7mm,垂直实线段2-1长度1.2mm，垂直虚线段2-2长度0.8mm,垂直排布间隔线2两端与晶体硅片边缘相距1mm；
S8：背面导出Ag/Ag-Al电极4
在背面钝化膜3上预留Ag/Ag-Al电极4区域，Ag/Ag-Al电极4及其外延0.5mm以内区域不开槽；
在预留的Ag/Ag-Al电极4区域上丝网印刷Ag/Ag-Al电极4，并于160℃环境下烘干，在平行实线段1-1和垂直实线段2-1区域丝网印刷Al背场，并于150℃环境下烘干；
S9：正面导出Ag电极
在晶体硅片正面的Si3N4减反射钝化保护膜层上丝网印刷Ag电极，并于160℃环境下烘干，共同烧结正面浆料和背面浆料，使其分别穿透晶体硅片正面和背面的各膜层，与晶体硅片形成良好的欧姆接触，得到太阳电池。
实施例3
如图3所示，本实施例提供一种背面钝化激光开槽的太阳电池，包括设有背面钝化膜3的太阳能级晶体硅片，所述背面钝化膜3上均匀排布有若干平行排布间隔线1和与若干平行排布间隔线1垂直相交的若干垂直排布间隔线2，本实施例在晶体硅片背面钝化膜上采用波长一定及大小合适的激光光斑进行开槽，所述背面钝化膜包括但不限于氧化铝，氧化硅，二氧化硅，氮氧硅，碳化硅及其不同组合的叠层，叠层膜厚度为150nm，所述激光光斑采用波长为1064nm的圆形光斑，叠层膜上的激光光斑尺度为60um，在电池背面导出Ag/Ag-Al电极4及外延0.2mm的区域不进行激光开槽，有助于减少表面钝化区域损失和晶体硅片的应力。
在晶体硅片背面钝化膜3上从上往下依次排布平行排布间隔线1，每两条平行排布间隔线1之间的线间距为2.0mm，所述平行排布间隔线1包括由上述激光光斑开槽的平行实线段1-1和未开槽的平行虚线段1-2，平行实线段1-1与平行虚线段1-2间隔排布，平行排布间隔线1与晶体硅片边缘匹配，总长度为158.5mm，且两端与晶体硅片边缘的距离范围均为1.5mm，并且其中平行实线段1-1的长度为1.8mm，平行虚线段1-2的长度为1.2mm；
在晶体硅片背面钝化膜3上从左往右依次排布垂直排布间隔线2，每两条垂直排布间隔线2之间的线间距为1.5mm，所述垂直排布间隔线2包括由上述激光光斑开槽的垂直实线段2-1和未开槽的垂直虚线段2-2，垂直实线段2-1与垂直虚线段2-2间隔排布，垂直排布间隔线2与晶体硅片边缘匹配，总长度为158.5mm，且两端与晶体硅片边缘的距离范围均为1.5mm，并且其中垂直实线段2-1的长度为1.0mm，垂直虚线段2-2的长度为1.0mm；平行实线段1-1的两端分别连接有垂直实线段2-1，且两垂直实线段2-1分布于平行实线段1-1的两侧。
一种背面钝化激光开槽的太阳电池的制作方法，包括以下步骤：
S1：清洗制绒
太阳能级晶体硅片双面清洗，去除杂质和表面缺陷层之后，酸碱制绒，形成7um的金字塔或蠕虫状绒面；
S2：制备PN结
在经过S1制绒后的晶体硅片的正面上采用负压扩散POCl3，单面制备深度为0.6um的PN结；
S3：背面去PN结
对制备有PN结的晶体硅片正面采用HF和HNO3去除PSG，并对晶体硅片背面抛光，去除8um深度的硅片层，并去除正面制备PN结时扩散到晶体硅片背面及边缘处的PN结；
S4：双面制备SiO2膜层
在经过S3的晶体硅片的正面和背面上分别氧化退火生成厚度为4nm的均匀SiO2膜层；
S5：制备背面钝化膜3
对经过S4的晶体硅片的背面SiO2膜层上采用ALD沉积厚度为6nm的Al2O3膜层，然后再采用PECVD在Al2O3膜层上沉积厚度为140nm的Si3N4膜层；
S6：制备保护膜层
在经过S5的晶体硅片的正面SiO2膜层上采用PECVD沉积厚度为80nm的Si3N4减反射钝化保护膜层；
S7：背面激光开槽
采用1064nm波长的激光器开槽，作用于晶体硅片背面钝化膜3上的光斑为直径60um的圆形光斑，由该圆形光斑形成如图3所示的边缘相交呈之字形排布结构：平行排布间隔线1线间距离为2.0mm,平行实线段1-1长度1.8mm，平行虚线段1-2长度1.2mm,平行排布间隔线1两端与晶体硅片边缘相距1.5mm；垂直排布间隔线2线间距离为1.5mm,垂直实线段2-1长度1.0mm，垂直虚线段2-2长度1.0mm,垂直排布间隔线2两端与晶体硅片边缘相距1.5mm；
S8：背面导出Ag/Ag-Al电极4
在背面钝化膜3上预留Ag/Ag-Al电极4区域，Ag/Ag-Al电极4及其外延0.2mm以内区域不开槽；
在预留的Ag/Ag-Al电极4区域上丝网印刷Ag/Ag-Al电极4，并于380℃环境下烘干，在平行实线段1-1和垂直实线段2-1区域丝网印刷Al背场，并于300℃环境下烘干；
S9：正面导出Ag电极
在晶体硅片正面的Si3N4减反射钝化保护膜层上丝网印刷Ag电极，并于380℃环境下烘干，共同烧结正面浆料和背面浆料，使其分别穿透晶体硅片正面和背面的各膜层，与晶体硅片形成良好的欧姆接触，得到太阳电池。
实施例4
一种背面钝化激光开槽的太阳电池的制作方法，包括以下步骤：
S1：清洗制绒
太阳能级晶体硅片双面清洗，去除杂质和表面缺陷层之后，酸碱制绒，形成5um的金字塔或蠕虫状绒面；
S2：制备PN结
在经过S1制绒后的晶体硅片的正面上采用负压扩散POCl3，单面制备深度为0.5um的PN结；
S3：背面去PN结
对制备有PN结的晶体硅片正面采用HF和HNO3去除PSG，并对晶体硅片背面抛光，去除5um深度的硅片层，并去除正面制备PN结时扩散到晶体硅片背面及边缘处的PN结；
S4：双面制备SiO2膜层
在经过S3的晶体硅片的正面和背面上分别氧化退火生成厚度为5nm的均匀SiO2膜层；
S5：制备背面钝化膜3
对经过S4的晶体硅片的背面SiO2膜层上采用PECVD沉积厚度为23nm的Al2O3膜层，然后再采用PECVD在Al2O3膜层上沉积厚度为125nm的Si3N4膜层；
S6：制备保护膜层
在经过S5的晶体硅片的正面SiO2膜层上采用PECVD沉积厚度为80nm的Si3N4减反射钝化保护膜层；
S7：背面激光开槽
采用532nm波长的激光器开槽，作用于晶体硅片背面钝化膜3上的光斑为直径55um的圆形光斑，由该圆形光斑形成如图1所示的间隔交错式排布结构：平行排布间隔线1线间距离为2.2mm,平行实线段1-1长度1.8mm，平行虚线段1-2长度1.2mm,平行实线段1-1长度占整个平行排布间隔线1总长度的60％，平行排布间隔线1两端与晶体硅片边缘相距0.75mm；垂直排布间隔线2线间距离为1.5mm,垂直实线段2-1长度2.4mm，垂直虚线段2-2长度2.0mm,垂直实线段2-1的长度占垂直排布间隔线2总长度的54.5％，垂直排布间隔线2两端与晶体硅片边缘相距0.75mm；
S8：背面导出Ag/Ag-Al电极4
在背面钝化膜3上预留Ag/Ag-Al电极4区域，Ag/Ag-Al电极4及其外延0.8mm以内区域不开槽；
在预留的Ag/Ag-Al电极4区域上丝网印刷Ag/Ag-Al电极4，并于220℃环境下烘干，在平行实线段1-1和垂直实线段2-1区域丝网印刷Al背场，并于220℃环境下烘干；
S9：正面导出Ag电极
在晶体硅片正面的Si3N4减反射钝化保护膜层上丝网印刷Ag电极，并于220℃环境下烘干，共同烧结正面浆料和背面浆料，使其分别穿透晶体硅片正面和背面的各膜层，与晶体硅片形成良好的欧姆接触，得到太阳电池。
下表为实施例1和实施例3的太阳电池与常规线型结构的太阳电池的性能比较：
由上表能够得出，本发明的太阳电池的开路电压高于常规线型的太阳电池，并且光生载流子的收集能力得到提升，传导电阻阻值减小，填充因子增加，太阳电池光电效率得到提升。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种背面钝化激光开槽的太阳电池，包括设有背面钝化膜(3)的太阳能级晶体硅片，其特征在于：所述背面钝化膜(3)上均匀排布有若干平行排布间隔线(1)和与若干平行排布间隔线(1)垂直相交的若干垂直排布间隔线(2)，平行排布间隔线(1)包括由激光镭射开槽的平行实线段(1-1)和未开槽的平行虚线段(1-2)，平行实线段(1-1)与平行虚线段(1-2)间隔排布，垂直排布间隔线(2)包括由激光镭射开槽的垂直实线段(2-1)和未开槽的垂直虚线段(2-2)，垂直实线段(2-1)与垂直虚线段(2-2)间隔排布。
2.根据权利要求1所述的一种背面钝化激光开槽的太阳电池，其特征在于：所述平行排布间隔线(1)和垂直排布间隔线(2)的总长度相等，且平行排布间隔线(1)和垂直排布间隔线(2)的两端与晶体硅片边缘的距离范围均为0.5～1.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种背面钝化激光开槽的太阳电池，其特征在于：所述平行排布间隔线(1)的线间距范围为0.1～2.5mm，平行实线段(1-1)长度范围为0.2～2.5mm，平行虚线段(1-2)长度范围为0.1～2.5mm，平行实线段(1-1)的总长度占平行排布间隔线(1)总长度的比例范围为50％～100％。
4.根据权利要求1或2所述的一种背面钝化激光开槽的太阳电池，其特征在于：所述垂直排布间隔线(2)的线间距范围为0.1～2.5mm，垂直实线段(2-1)长度范围为0.2～2.5mm，垂直虚线段(2-2)长度范围为0.1～2.5mm，垂直实线段(2-1)的总长度占垂直排布间隔线(2)总长度的比例范围为50％～100％。
5.根据权利要求1所述的一种背面钝化激光开槽的太阳电池，其特征在于：所述平行实线段(1-1)与垂直实线段(2-1)间隔交错排布。
6.根据权利要求1所述的一种背面钝化激光开槽的太阳电池，其特征在于：所述平行实线段(1-1)与垂直实线段(2-1)中心相交排布呈十字形。
7.根据权利要求1所述的一种背面钝化激光开槽的太阳电池，其特征在于：所述平行实线段(1-1)的两端分别连接有垂直实线段(2-1)，且两垂直实线段(2-1)分布于平行实线段(1-1)的两侧。
8.根据权利要求1所述的一种背面钝化激光开槽的太阳电池，其特征在于：在所述背面钝化膜(3)上导出Ag/Ag-Al电极(4)，Ag/Ag-Al电极(4)及其外延0～0.8mm以内区域不排布平行实线段(1-1)和垂直实线段(2-1)。
9.一种背面钝化激光开槽的太阳电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：清洗制绒
太阳能级晶体硅片双面清洗，去除杂质和表面缺陷层之后，酸碱制绒，形成2～7um的金字塔或蠕虫状绒面；
S2：制备PN结
在经过S1制绒后的晶体硅片的正面上采用负压扩散POCl3，单面制备深度范围为0.3～0.6um的PN结；
S3：背面去PN结
对制备有PN结的晶体硅片正面采用HF和HNO3去除PSG，并对晶体硅片背面抛光，去除3～8um深度范围的硅片层，并去除正面制备PN结时扩散到晶体硅片背面及边缘处的PN结；
S4：双面制备SiO2膜层
在经过S3的晶体硅片的正面和背面上分别氧化退火生成厚度范围为3～6nm的均匀SiO2膜层；
S5：制备背面钝化膜(3)
对经过S4的晶体硅片的背面SiO2膜层上采用PECVD/ALD沉积厚度范围为5～30nm的Al2O3膜层，然后再采用PECVD在Al2O3膜层上沉积厚度范围为110～150nm的Si3N4膜层；
S6：制备保护膜层
在经过S5的晶体硅片的正面SiO2膜层上采用PECVD沉积厚度范围为75～90nm的Si3N4减反射钝化保护膜层；
S7：背面激光开槽
采用400～1200nm波长的激光光束，且激光光束光斑尺度控制在10～200um线径范围，作用于晶体硅片背面钝化膜(3)上，形成平行排布间隔线(1)和与若干平行排布间隔线(1)垂直相交的若干垂直排布间隔线(2)，平行排布间隔线(1)包括由激光镭射开槽的平行实线段(1-1)和未开槽的平行虚线段(1-2)，垂直排布间隔线(2)包括由激光镭射开槽的垂直实线段(2-1)和未开槽的垂直虚线段(2-2)；
S8：背面导出Ag/Ag-Al电极(4)
在背面钝化膜(3)上预留Ag/Ag-Al电极(4)区域，Ag/Ag-Al电极(4)及其外延0～0.8mm以内区域不排布平行实线段(1-1)和垂直实线段(2-1)；
在预留的Ag/Ag-Al电极(4)区域上丝网印刷Ag/Ag-Al电极(4)，并于160～380℃环境下烘干，在平行实线段(1-1)和垂直实线段(2-1)区域丝网印刷Al背场，并于150～300℃环境下烘干；
S9：正面导出Ag电极
在晶体硅片正面的Si3N4减反射钝化保护膜层上丝网印刷Ag电极，并于160～380℃环境下烘干，共同烧结正面浆料和背面浆料，使其分别穿透晶体硅片正面和背面的各膜层，与晶体硅片形成良好的欧姆接触，得到太阳电池。
10.根据权利要求9所述的一种背面钝化激光开槽的太阳电池的制作方法，其特征在于：所述S7中，平行实线段(1-1)与平行虚线段(1-2)间隔排布，垂直实线段(2-1)与垂直虚线段(2-2)间隔排布，平行实线段(1-1)与垂直实线段(2-1)间隔交错排布或中心相交呈十字形排布或边缘相交呈之字形排布。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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