CN109065658A - 一种p型se-perc双面太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种P型SE‑PERC双面太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池包括自下而上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型硅、正面氮化硅膜和正银电极，N型硅的正面在进行扩散之后并且在沉积正面氮化硅膜之前通过激光掺杂形成若干条相互平行的激光槽，激光槽采用间距不等的开槽区设计或者宽度不同的开槽区设计，所述激光槽的数量与正银副栅电极的数量相等，并且一一对应，在刻蚀正面氮化硅膜印刷正银电极时浆料落在激光槽内，形成所述的正银副栅电极，解决正银电极网版在印刷过程中变形造成的正银副栅电极与激光掺杂区对位不准的问题，提高电池批量生产的稳定性。本发明同时公开了该太阳能电池的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体是指一种P型SE-PERC双面太阳能电池及其制备方法。
背景技术
晶硅太阳能电池是一种有效吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结上，形成新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。
传统晶硅太阳能电池基本上只采用正面钝化技术，在硅片正面用PECVD的方式沉积一层氮化硅膜，降低少子在前表面的复合速率，可以大幅度提升晶硅电池的开路电压和短路电流，从而提升晶硅太阳电池的光电转换效率。
随着对晶硅电池的光电转换效率的要求越来越高，人们开始研究PERC背钝化太阳电池技术。目前业界主流厂家的焦点集中在单面PERC太阳能电池的量产，而P型PERC双面太阳能电池，由于光电转换效率高，同时双面吸收太阳光，发电量更高，在实际应用中具有更大的使用价值。
但是，目前P型PERC双面太阳能电池也仅仅是一些研究机构在实验室做的研究，如何将P型PERC双面太阳能电池的结构进行升级优化从而适应大批量生产，有待本领域技术人员进一步探讨和研究。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种P型SE-PERC双面太阳能电池，该太阳能电池硅片在正面扩散后通过激光掺杂形成若干条相互平行的激光槽，激光槽采用间距不等的开槽区设计或者宽度不同的开槽区设计，可以解决正银电极网版在印刷过程中变形造成的正银副栅电极与激光掺杂区对位不准的问题，提高电池批量生产的稳定性。
本发明的这一目的通过如下的技术方案来实现的：一种P型SE-PERC双面太阳能电池，包括自下而上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型硅、正面氮化硅膜和正银电极，所述的正银电极由材料为银的正银主栅电极和材料为银的正银副栅电极组成，正银副栅电极与正银主栅电极相垂直，所述的背电极由材料为银的背银主栅电极和材料为铝的背铝副栅电极组成，背铝副栅电极和背银主栅电极相垂直，所述太阳能电池在背面还开设有开通所述背面氮化硅膜、背面氧化铝膜后直至P型硅的背面激光开槽区，背面激光开槽区内印刷灌注铝浆料，形成背铝条，背铝副栅电极与背面激光开槽区内的背铝条一体印刷成型，背铝副栅电极通过背铝条与P型硅相连，其特征在于：所述N型硅的正面在进行扩散之后并且在沉积正面氮化硅膜之前通过激光掺杂形成若干条相互平行的激光槽，激光槽采用间距不等的开槽区设计或者宽度不同的开槽区设计，所述激光槽的数量与正银副栅电极的数量相等，并且一一对应，在刻蚀正面氮化硅膜印刷正银电极时浆料落在激光槽内，形成所述的正银副栅电极。
在太阳能电池正银电极的印刷过程中，网布在刮刀的压力下沿着垂直于刮刀前进的方向向两侧变形，导致实际印刷到硅片上的正银电极向外侧偏移。
本发明的P型SE-PERC双面太阳能电池将SE(选择性发射极技术)和PERC双面电池技术相结合，是一种新型的太阳能电池，SE中文叫选择性发射极技术，SE技术是在硅片的正面磷扩散后，以扩散形成的副产物——位于N型硅上方的磷硅玻璃为磷源，通过激光掺杂形成重掺区域，在后续的丝网印刷工序将银浆印刷在对应的重掺区域内，降低电池的接触电阻，提高电流的输出能力；在硅片上重掺杂以外的区域，为轻掺杂区域，可以增强电池的短波响应，提高电池的光电转换效率。
该P型SE-PERC双面太阳能电池在N型硅的正面通过激光掺杂形成若干条相互平行的激光槽，激光槽采用间距不等的开槽区设计或者宽度不同的开槽区设计，解决了正银电极网版在印刷过程中变形造成的正银副栅电极与激光掺杂区对位不准的问题，提高电池批量生产的稳定性。
在太阳能电池中，通常也称副栅电极为副栅线，主栅电极为主栅线，细栅线是指副栅电极，因为副栅电极比较细，主栅电极比较粗。
作为本发明的优选实施例，激光槽可以采用间距不等的开槽区设计或宽度不同的开槽区设计，可以保证正银副栅电极均落在激光开槽区内，提升电池的品质，提高SE-PERC电池的批量生产稳定性。
结构一：所述激光槽采用间距不等的开槽区设计，相邻激光槽之间的间距自中部向两侧呈由小变大的逐渐增大状，每条激光槽的宽度均相等。
作为优选实施例，相邻激光槽之间的间距为0.8～2mm，激光槽的宽度为80～200um。
结构二：所述激光槽采用宽度不同的开槽区设计，激光槽的宽度自中部向两侧呈由窄变宽的逐渐增宽状，相邻激光槽之间的间距均相等。
作为优选实施例，所述激光槽的宽度为80～300um，相邻激光槽之间的间距为0.8～2mm。
本发明的目的之二是提供上述P型SE-PERC双面太阳能电池的制备方法，该制备方法易于操作。
本发明的这一目的通过如下的技术方案来实现的：P型SE-PERC双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)在硅片正面和背面形成绒面，所述硅片为P型硅；
(2)在所述硅片正面进行扩散，形成N型硅，即N型发射极；
(3)对N型硅的正面进行激光掺杂，形成若干条相互平行的激光槽，激光槽采用间距不等的开槽区设计或者宽度不同的开槽区设计，所述激光槽的数量与正银副栅电极的数量相等，并且一一对应；
(4)去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结，并对硅片背面进行抛光，形成高反射率的背表面；
(5)在硅片背面沉积背面氧化铝膜；
(6)在氧化铝膜的背面沉积背面氮化硅膜；
(7)在N型硅的正面沉积正面氮化硅膜；
(8)对硅片背面进行激光开槽，开通背面氮化硅膜、背面氧化铝膜后直至硅片，形成背面激光开槽区；
(9)在所述硅片背面采用丝网印刷来印刷背电极的背银主栅电极，烘干；
(10)在背面激光开槽区内印刷铝浆料，形成背铝条，背铝条与背铝副栅电极一体印刷成型，烘干；
(11)在所述正面氮化硅膜的正面采用丝网印刷或喷墨方式刻蚀印刷正银电极浆料，保证浆料落在激光槽内，形成正银副栅电极；
(12)对硅片进行高温烧结，形成背电极和正银电极；
(13)对硅片进行抗LID退火处理，制得P型SE-PERC双面太阳能电池。
所述步骤(12)中的高温烧结中的温度为780℃～820℃。
该制备方法操作方便，与目前生产线兼容性好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明P型SE-PERC双面太阳能电池实施例一的正视图；
图2是本发明P型SE-PERC双面太阳能电池实施例一的后视图；
图3是本发明P型SE-PERC双面太阳能电池实施例一的整体结构截面图；
图4是本发明P型SE-PERC双面太阳能电池实施例一中N型硅的平面图，显示激光槽的排布；
图5是本发明P型SE-PERC双面太阳能电池实施例二中N型硅的平面图，显示激光槽的排布。
附图标记说明
1、背电极， 11、背银主栅电极； 12、背铝副栅电极； 2、背面激光开槽区，
3、背面氮化硅膜， 4、背面氧化铝膜， 5、P型硅， 6、N型硅，
7、正面氮化硅膜， 8、正银电极， 81、正银主栅电极；
82、正银副栅电极；9、背铝条， 10、激光槽。
具体实施方式
实施例一
本发明P型SE-PERC双面太阳能电池的实施例一如图1至图4所示，包括自下而上依次设置的背电极1、背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4、P型硅5、N型硅6、正面氮化硅膜7和正银电极8，正银电极8由材料为银的正银主栅电极81和材料为银的正银副栅电极82组成，正银副栅电极82与正银主栅电极81相垂直，背电极1由材料为银的背银主栅电极11和材料为铝的背铝副栅电极12组成，背铝副栅电极12和背银主栅电极11相垂直。
太阳能电池在背面还开设有开通背面氮化硅膜3、背面氧化铝膜4后直至P型硅5的背面激光开槽区2，背面激光开槽区2内印刷灌注铝浆料，形成背铝条9，背铝副栅电极12与背面激光开槽区2内的背铝条9一体印刷成型，背铝副栅电极12通过背铝条9与P型硅5相连。
该太阳能电池的N型硅6的正面在进行扩散之后并且在沉积正面氮化硅膜7之前通过激光掺杂形成若干条相互平行的激光槽10，激光槽10的数量与正银副栅电极82的数量相等，并且一一对应，在刻蚀正面氮化硅膜7印刷正银电极8时浆料落在激光槽10内，形成正银副栅电极82。
本实施例的太阳能电池在N型硅6的正面通过激光掺杂形成若干条相互平行的激光槽10，激光槽10的数量与正银副栅电极82的数量相等，并且一一对应，解决了正银电极网版在印刷过程中变形造成的正银副栅电极82与激光开槽区对位不准的问题，提升电池的品质，提高SE-PERC电池的批量生产稳定性。
本实施例中，若干条激光槽10采用间距不等的开槽区设计，相邻激光槽10之间的间距自中部向两侧呈由小变大的逐渐增大状。相邻激光槽10的间距在0.8～2mm范围内取值，其中位于中间的相邻激光槽10之间的间距最小，为0.8mm，位于最外的两侧的相邻激光槽10之间的间距最大，为2mm，每条激光槽10的宽度均相等，为120um，激光槽10的宽度也可以在80～200um范围内取值。
上述P型SE-PERC双面太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)在硅片正面和背面形成绒面，硅片为P型硅；
(2)在硅片正面进行扩散，形成N型硅，即N型发射极；
(3)对N型硅的正面进行激光掺杂，形成若干条相互平行的激光槽，激光槽采用间距不等的开槽区设计或者宽度不同的开槽区设计，激光槽的数量与正银副栅电极的数量相等，并且一一对应；
(4)去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结，并对硅片背面进行抛光，形成高反射率的背表面；
(5)在硅片背面沉积背面氧化铝膜；
(6)在氧化铝膜的背面沉积背面氮化硅膜；
(7)在N型硅的正面沉积正面氮化硅膜；
(8)对硅片背面进行激光开槽，开通背面氮化硅膜、背面氧化铝膜后直至硅片，形成背面激光开槽区；
(9)在硅片背面采用丝网印刷来印刷背电极的背银主栅电极，烘干；
(10)在背面激光开槽区内印刷铝浆料，形成背铝条，背铝条与背铝副栅电极一体印刷成型，烘干；
(11)在正面氮化硅膜的正面采用丝网印刷或喷墨方式刻蚀印刷正银电极浆料，保证浆料落在激光槽内，形成正银副栅电极；
(12)对硅片进行800℃的高温烧结，形成背电极和正银电极；
(13)对硅片进行抗LID退火处理，制得P型SE-PERC双面太阳能电池。
本实施例中，步骤(12)中的高温烧结中的温度也可以在780℃～820℃范围内取值。
实施例二
本发明P型SE-PERC双面太阳能电池的实施例二和实施例一不同之处在于，如图5所示，实施例二中，若干条激光槽10采用宽度不同的开槽区设计，激光槽10的宽度自中部向两侧呈由窄变宽的逐渐增宽状。激光槽10的宽度在80～300um范围内取值。位于中间的激光槽10最窄，宽度为80um，位于最外的两侧的激光槽10最宽，宽度为300um，相邻激光槽10之间的间距均相等，为1.2mm，相邻激光槽10之间的间距也可以在0.8～2mm范围内取值。实施例二的制备方法和实施例一相同。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种P型SE-PERC双面太阳能电池，包括自下而上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、P型硅、N型硅、正面氮化硅膜和正银电极，所述的正银电极由材料为银的正银主栅电极和材料为银的正银副栅电极组成，正银副栅电极与正银主栅电极相垂直，所述的背电极由材料为银的背银主栅电极和材料为铝的背铝副栅电极组成，背铝副栅电极和背银主栅电极相垂直，所述太阳能电池在背面还开设有开通所述背面氮化硅膜、背面氧化铝膜后直至P型硅的背面激光开槽区，背面激光开槽区内印刷灌注铝浆料，形成背铝条，背铝副栅电极与背面激光开槽区内的背铝条一体印刷成型，背铝副栅电极通过背铝条与P型硅相连，其特征在于：所述N型硅的正面在进行扩散之后并且在沉积正面氮化硅膜之前通过激光掺杂形成若干条相互平行的激光槽，激光槽采用间距不等的开槽区设计或者宽度不同的开槽区设计，所述激光槽的数量与正银副栅电极的数量相等，并且一一对应，在刻蚀正面氮化硅膜印刷正银电极时浆料落在激光槽内，形成所述的正银副栅电极。
2.如权利要求1所述的P型SE-PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述激光槽采用间距不等的开槽区设计，相邻激光槽之间的间距自中部向两侧呈由小变大的逐渐增大状，每条激光槽的宽度均相等。
3.如权利要求2所述的P型SE-PERC双面太阳能电池，其特征在于：相邻激光槽之间的间距为0.8～2mm，激光槽的宽度为80～200um。
4.如权利要求1所述的P型SE-PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述激光槽采用宽度不同的开槽区设计，激光槽的宽度自中部向两侧呈由窄变宽的逐渐增宽状，相邻激光槽之间的间距均相等。
5.如权利要求4所述的P型SE-PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述激光槽的宽度为80～300um，相邻激光槽之间的间距为0.8～2mm。
6.如权利要求1至5任一项所述的P型SE-PERC双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)在硅片正面和背面形成绒面，所述硅片为P型硅；
(2)在所述硅片正面进行扩散，形成N型硅，即N型发射极；
(3)对N型硅的正面进行激光掺杂，形成若干条相互平行的激光槽，激光槽采用间距不等的开槽区设计或者宽度不同的开槽区设计，所述激光槽的数量与正银副栅电极的数量相等，并且一一对应；
(4)去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结，并对硅片背面进行抛光，形成高反射率的背表面；
(5)在硅片背面沉积背面氧化铝膜；
(6)在氧化铝膜的背面沉积背面氮化硅膜；
(7)在N型硅的正面沉积正面氮化硅膜；
(8)对硅片背面进行激光开槽，开通背面氮化硅膜、背面氧化铝膜后直至硅片，形成背面激光开槽区；
(9)在所述硅片背面采用丝网印刷来印刷背电极的背银主栅电极，烘干；
(10)在背面激光开槽区内印刷铝浆料，形成背铝条，背铝条与背铝副栅电极一体印刷成型，烘干；
(11)在所述正面氮化硅膜的正面采用丝网印刷或喷墨方式刻蚀印刷正银电极浆料，保证浆料落在激光槽内，形成正银副栅电极；
(12)对硅片进行高温烧结，形成背电极和正银电极；
(13)对硅片进行抗LID退火处理，制得P型SE-PERC双面太阳能电池。
7.如权利要求6所述的P型SE-PERC双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(12)中的高温烧结中的温度为780℃～820℃。
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