CN109671790A - 一种n型双面太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种N型双面太阳能电池及其制备方法，包括：提供一N型硅片；在N型硅片的正面进行扩散形成一P型掺杂层；在N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层，并进行离子注入形成一N型掺杂层；在N型硅片的正面形成正面钝化减反射层，在N型硅片的背面形成背面钝化减反射层；在正面钝化减反射层背离N型硅片一侧形成正面电极，在背面钝化减反射层背离N型硅片一侧形成背面电极。采用离子注入形成N型掺杂层后，由于离子注入的电池正面刻蚀速度是背面的10～20倍，因此，无需采用掩膜，直接刻蚀即可去除正面绕镀，从而减少了掩膜的制备和清洗工序，简化了N型双面太阳能电池的制备流程，降低了制备成本，实现了N型双面太阳能电池的产业化。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种N型双面太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池作为清节能源之一，现阶段正在飞速的发展。其中，N型双面太阳能电池由于具有双面发电、弱光响应好、少子寿命高、温度系数低以及无光致衰减等优点，因此，受到了人们的广泛关注。
虽然N型双面太阳能电池的正面效率已高达22％以上，但是，N型双面太阳能电池仍然没有大规模地扩大生产，最主要的原因是N型双面太阳能电池的制备流程复杂，制备成本高。因此，如何简化N型双面太阳能电池的制备流程、降低制备成本，是促进N型双面太阳能电池产业化的关键。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种N型双面太阳能电池及其制备方法，以简化N型双面太阳能电池的制备流程、降低制备成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种N型双面太阳能电池的制备方法，包括：
提供一N型硅片；
在所述N型硅片的正面进行扩散形成一P型掺杂层；
在所述N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层，并进行离子注入形成一N型掺杂层；
在所述N型硅片的正面形成正面钝化减反射层，在所述N型硅片的背面形成背面钝化减反射层；
在所述正面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成正面电极，在所述背面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成背面电极。
可选地，进行离子注入的离子浓度为1E1015～1016。
可选地，在所述N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层之前，还包括：
对所述N型硅片的背面进行刻蚀。
可选地，在所述N型硅片的背面进行离子注入形成一N型掺杂层之后，还包括：
进行退火处理；
进行碱刻蚀和清洗。
可选地，在所述N型硅片的正面形成正面钝化减反射层包括：
在所述N型硅片的正面依次形成氧化铝层和第一氮化硅层。
可选地，在所述N型硅片的背面形成背面钝化减反射层包括：
在所述N型硅片的背面形成第二氮化硅层。
可选地，在所述N型硅片的正面进行扩散形成一P型掺杂层之前，还包括：
对所述N硅片的正面进行制绒处理。
一种N型双面太阳能电池，包括N型硅片，依次位于所述N型硅片正面的P型掺杂层、正面钝化减反射层和正面电极，依次位于所述N型硅片背面的N型掺杂层、背面钝化减反射层和背面电极，其中，所述N型掺杂层是采用离子注入的方法形成的。
可选地，所述P型掺杂层的方阻为90～100Ω/Squar。
可选地，所述N型掺杂层的方阻为30～50Ω/Squar。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的N型双面太阳能电池及其制备方法，在N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层之后，N型硅片的正面会产生绕镀，采用离子注入形成N型掺杂层后，由于离子注入的电池正面刻蚀速度是背面的10～20倍，因此，无需采用掩膜，直接刻蚀即可去除正面绕镀，从而减少了掩膜的制备和清洗工序，很大程度上简化了N型双面太阳能电池的制备流程，降低了N型双面太阳能电池的制备成本，实现了N型双面太阳能电池的产业化。
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为本发明实施例提供的N型双面太阳能电池的制备方法流程图；
图2至图5为本发明实施例提供的N型双面太阳能电池的结构流程图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有的N型双面太阳能电池的制备流程复杂，制备成本高。发明人研究发现，造成这种问题的原因主要是，目前的N型双面太阳能电池都是采用掩膜的方法保护电池背面，这样使得工艺流程相对复杂，制备成本居高不下。
基于此，本发明提供了一种N型双面太阳能电池的制备方法，以克服现有技术存在的上述问题，包括：
提供一N型硅片；
在所述N型硅片的正面进行扩散形成一P型掺杂层；
在所述N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层，并进行离子注入形成一N型掺杂层；
在所述N型硅片的正面形成正面钝化减反射层，在所述N型硅片的背面形成背面钝化减反射层；
在所述正面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成多个正面电极，在所述背面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成多个背面电极。
本发明提供了一种N型双面太阳能电池，包括N型硅片，依次位于所述N型硅片正面的P型掺杂层、正面钝化减反射层和正面电极，依次位于所述N型硅片背面的N型掺杂层、背面钝化减反射层和背面电极，其中，所述N型掺杂层是采用离子注入的方法形成的。
本发明提供的N型双面太阳能电池及其制备方法，在N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层之后，N型硅片的正面会产生绕镀，采用离子注入形成N型掺杂层后，由于离子注入的电池正面刻蚀速度是背面的10～20倍，因此，无需采用掩膜，直接刻蚀即可去除正面绕镀，从而减少了掩膜的制备和清洗工序，很大程度上简化了N型双面太阳能电池的制备流程，降低了N型双面太阳能电池的制备成本，实现了N型双面太阳能电池的产业化。
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
本发明提供了一种N型双面太阳能电池的制备方法，可选地，N型双面太阳能电池可以为N型双面TOPCON(隧穿氧化钝化)电池，如图1所示，该制备方法包括：
S101：提供一N型硅片；
S102：在所述N型硅片的正面进行扩散形成一P型掺杂层；
S103：在所述N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层，并进行离子注入形成一N型掺杂层；
S104：在所述N型硅片的正面形成正面钝化减反射层，在所述N型硅片的背面形成背面钝化减反射层；
S105：在所述正面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成正面电极，在所述背面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成背面电极。
本发明实施例中，采用离子注入工艺代替扩散工艺进行电池背面的掺杂，由于离子注入后的电池正面刻蚀速度是背面的10-20倍，因此，无需采用掩膜，直接刻蚀即可去除正面绕镀，从而减少了掩膜的制备和清洗工序，很大程度上简化了N型双面太阳能电池的制备流程，降低了N型双面太阳能电池的制备成本。
可选地，在所述N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层之前，还包括：
对所述N型硅片的背面进行刻蚀。
在N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层之后，N型硅片的正面会产生绕镀，而采用离子注入形成N型掺杂层后，由于离子注入的电池正面刻蚀速度是背面的10-20倍，因此，无需采用掩膜，直接刻蚀即可去除正面绕镀。
可选地，在所述N型硅片的背面进行离子注入形成一N型掺杂层之后，还包括：进行退火处理；进行碱刻蚀和清洗。
可选地，在所述N型硅片的正面形成正面钝化减反射层包括：
在所述N型硅片的正面依次形成氧化铝层和第一氮化硅层。
可选地，在所述N型硅片的背面形成背面钝化减反射层包括：
在所述N型硅片的背面形成第二氮化硅层。
可选地，在所述N型硅片的正面进行扩散形成一P型掺杂层之前，还包括：对所述N硅片的正面进行制绒处理。
下面结合结构流程图，对N型双面太阳能电池的具体制备过程进行说明。
如图2所示，提供一N型硅片10，对该N型硅片10的正面进行碱刻蚀，以对N型硅片10的正面进行制绒处理。对N型硅片10进行清洗后，如图3所示，在N型硅片10的正面进行硼扩散，以形成一P型掺杂层11，该P型掺杂层11为N型双面太阳能电池的正面发射极。可选地，液态硼源扩散的工艺温度为大于950℃，可选地，该P型掺杂层11的方阻为90～100Ω/Squar。
之后，如图4所示，对N型硅片10进行背面刻蚀，并采用PECVD(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积)工艺在N型硅片10的背面形成氧化硅层(SiOX)12和非晶硅层13，然后，如图5所示，在N型硅片10的背面进行磷离子注入，以形成一N型掺杂层14。可选地，该N型掺杂层14的方阻为30～50Ω/Squar。之后，进行退火处理、碱刻蚀和清洗。由于离子注入的电池正面刻蚀速度是背面的10-20倍，因此，无需采用掩膜，直接进行碱刻蚀即可去除正面绕镀。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，还可以采用其他溶液进行刻蚀。
之后，在N型硅片10的正面形成正面钝化减反射层，该正面钝化减反射层包括氧化铝层(AlOX)和第一氮化硅层(SiNX)，在N型硅片10的背面形成背面钝化减反射层，该背面钝化减反射层包括第二氮化层(SiNX)。其中，氧化铝层是采用ALD(Atomic LayerDeposition，原子层沉积)工艺沉积形成的，其厚度约为5nm～20nm；第一氮化硅层和第二氮化层是采用PECVD工艺沉积形成的，其厚度均为60nm～120nm。最后，在正面钝化减反射层背离N型硅片10的一侧形成正面电极，在背面钝化减反射层背离N型硅片10的一侧形成背面电极，在此不再赘述。
本发明提供的N型双面太阳能电池的制备方法，在N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层之后，N型硅片的正面会产生绕镀，采用离子注入形成N型掺杂层后，由于离子注入的电池正面刻蚀速度是背面的10～20倍，因此，无需采用掩膜，直接刻蚀即可去除正面绕镀，从而减少了掩膜的制备和清洗工序，很大程度上简化了N型双面太阳能电池的制备流程，降低了N型双面太阳能电池的制备成本，实现了N型双面太阳能电池的产业化。
并且，本发明实施例提供的制备方法，无需复杂繁琐的工艺流程，仅需投入离子注入设备即可与传统的N型硅晶生产相兼容，易于将N型双面太阳能电池推向量产。
本发明实施例还提供了一种N型双面太阳能电池，该太阳能电池包括N型硅片，依次位于所述N型硅片正面的P型掺杂层、正面钝化减反射层和正面电极，依次位于所述N型硅片背面的N型掺杂层、背面钝化减反射层和背面电极，其中，所述N型掺杂层是采用离子注入的方法形成的。
可选地，所述P型掺杂层的方阻为90～100Ω/Squar，所述N型掺杂层的方阻为30～50Ω/Squar。
可选地，该正面钝化减反射层包括氧化铝层(AlOX)和第一氮化硅层(SiNX)，该背面钝化减反射层包括第二氮化层(SiNX)。
本发明提供的N型双面太阳能电池，由于在制备过程中采用离子注入代替了扩散工艺，因此，减少了掩膜的制备和清洗工序，很大程度上简化了N型双面太阳能电池的制备流程，降低了N型双面太阳能电池的制备成本，即本发明实施例中的N型双面太阳能电池在具有高转换效率的同时，成本较低。
本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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 (10)
1.一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供一N型硅片；
在所述N型硅片的正面进行扩散形成一P型掺杂层；
在所述N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层，并进行离子注入形成一N型掺杂层；
在所述N型硅片的正面形成正面钝化减反射层，在所述N型硅片的背面形成背面钝化减反射层；
在所述正面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成正面电极，在所述背面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成背面电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行离子注入的离子浓度为1E1015～1016。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述N型硅片的背面形成氧化硅层和非晶硅层之前，还包括：
对所述N型硅片的背面进行刻蚀。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述N型硅片的背面进行离子注入形成一N型掺杂层之后，还包括：
进行退火处理；
进行碱刻蚀和清洗。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述N型硅片的正面形成正面钝化减反射层包括：
在所述N型硅片的正面依次形成氧化铝层和第一氮化硅层。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述N型硅片的背面形成背面钝化减反射层包括：
在所述N型硅片的背面形成第二氮化硅层。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述N型硅片的正面进行扩散形成一P型掺杂层之前，还包括：
对所述N硅片的正面进行制绒处理。
8.一种N型双面太阳能电池，其特征在于，包括N型硅片，依次位于所述N型硅片正面的P型掺杂层、正面钝化减反射层和正面电极，依次位于所述N型硅片背面的N型掺杂层、背面钝化减反射层和背面电极，其中，所述N型掺杂层是采用离子注入的方法形成的。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述P型掺杂层的方阻为90～100Ω/Squar。
10.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述N型掺杂层的方阻为30～50Ω/Squar。
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