CN109904249B - P型perc双面太阳能电池背面图形对位印刷方法、制备方法及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法、制备方法及电池，先在背激光开槽图案上设置Mark点，并在硅片上制作带有Mark点的背面激光开槽区，再利用硅片上的Mark点识别背铝栅线的印刷位置，移动硅片以调整背极主栅线的印刷位置，使后续印刷在该位置的背极主栅线可与背铝栅线连接，最后印刷背极主栅线和背铝栅线，背铝栅线覆盖住背面激光开槽区,且与背极主栅线连接。本发明可确保硅片的背铝栅线与背极主栅线实现有效连接，避免背铝栅线与背极主栅线脱离的情况发生，有效降低双面PERC太阳能电池的不良率。而且，本发明工艺步骤简单，生产成本低、易于实现，适合于大规模量产。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术，尤其涉及一种P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法，还涉及使用该对位印刷方法的P型PERC双面太阳能电池的制备方法，另涉及使用该制备方法制备的P型PERC双面太阳能电池。
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。当太阳光照射在半导体P-N结上时，会形成新的空穴-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，接通电路后就形成了电流。
常规电池的背面设有背银电极和铝背场，尽管铝背场可以在硅片背表面形成 P+P的高低结，但是背面的少数载流子复合仍然很严重，限制了转换效率的提升。
随着对晶硅太阳能电池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太阳能电池的量产化。而对于双面PERC太阳能电池而言，由于其光电转换效率高，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。
现有的PERC双面太阳能电池包括从下至上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极，背电极主要由呈垂直相交的背极主栅线和背极副栅线相连而成，背极副栅线通常是铝栅线，在背面氮化硅膜上开有贯通背面氮化硅膜和氧化铝膜的开槽构成激光开槽区，铝栅线位于开槽内的部分与P型硅相连。
在PERC双面太阳能电池的制备过程中，一般在背激光开槽图案上设置Mark 点(基准点、位置识别点)，在背面印刷铝浆时，利用摄像头抓取Mark点实现背铝栅线与背激光开槽区的对准印刷，保证背铝栅线完全覆盖住激光开槽区。但是，这种印刷方式存在着以下缺点：在实际印刷时，背铝栅线可以覆盖住背激光开槽区，但不能实现背铝栅线与背极主栅线的准确连接。
这是因为：背铝栅线的印刷是通过摄像头抓取激光开槽图案上的Mark点来实现背铝栅线和激光开槽图形的对准，但是激光开槽图形是通过激光设备的设置来定位于硅片正中心，而背银电极的印刷是通过人工调试网版将背极主栅网版图案定位于硅片正中心，由于背激光设备的激光开槽图形定位与人工调试的背极主栅图形定位之间存在误差，导致印刷在硅片背面的背铝栅线与背极主栅线的连接出现脱离的情况，从而影响电池性能。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种工艺简单、生产成本低、可使背铝栅线与背极主栅线准确对位实现二者有效连接、降低电池不良率的P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法。
本发明的第一个目的通过如下的技术方案来实现：一种P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法，其特征在于：在硅片上制作背面激光开槽区、背极主栅线和背铝栅线的工序中，先在背激光开槽图案上设置Mark点，并在硅片上制作带有Mark点的背面激光开槽区，再利用硅片上的Mark点识别背铝栅线的印刷位置，移动硅片以调整背极主栅线的印刷位置，使后续印刷在该位置的背极主栅线可与背铝栅线连接，最后印刷背极主栅线和背铝栅线，背铝栅线覆盖住背面激光开槽区,且与背极主栅线连接。
本发明通过在背激光开槽图案上设置Mark点，利用Mark，移动硅片以调整背极主栅线的印刷位置，使印刷后的背极主栅线和背铝栅线连接，从而确保硅片的背铝栅线与背极主栅线实现有效连接，避免背铝栅线与背极主栅线脱离的情况发生，可有效降低双面PERC太阳能电池的不良率。而且，本发明工艺步骤简单，生产成本低、易于实现，适合于大规模量产。
作为本发明的一种实施方式，采用在背极主栅线印刷设备上增设对位校准装置，通过该对位校准装置抓取Mark点，定位Mark点与背激光开槽图案的相对位置，从而识别背铝栅线的印刷位置。
本发明先印刷背极主栅线，再印刷背铝栅线；或先印刷背铝栅线，再印刷背极主栅线。
本发明的第二个目的在于提供一种使用上述P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法的P型PERC双面太阳能电池制备方法。
本发明的第二个目的通过如下的技术方案来实现：
一种P型PERC双面太阳能电池制备方法，使用上述的P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法。
具体而言，一种使用上述P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法的P型PERC双面太阳能电池制备方法，其特征在于包括以下步骤：
⑴在P型硅的正面形成绒面；
⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行扩散，形成N型发射极；
⑶利用扩散后的磷硅玻璃为磷源，在由步骤⑵所得产品的正面进行激光掺杂，形成正面激光开槽区；
⑷去除由步骤⑶所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；
⑸对步骤⑷所得产品进行退火处理；
⑹在由步骤⑸所得产品的背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜，再在正面沉积正面氮化硅膜，或者在由步骤⑸所得产品的正面沉积正面氮化硅膜，再在背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜；
⑺在背激光开槽图案上设置Mark点，在由步骤⑹所得产品上制作带有Mark 点的背面激光开槽区；
⑻利用Mark点识别背铝栅线的印刷位置，移动由步骤⑺所得产品以调整背极主栅线的印刷位置，使后续印刷在该位置的背极主栅线可与背铝栅线连接，在由步骤⑺所得产品的背面上印刷背极主栅线和背铝栅线，背铝栅线覆盖住背面激光开槽区，并与背极主栅线连接；
⑼在由步骤⑻所得产品的正面激光开槽区上印刷正电极浆料，正电极浆料覆盖住正面激光开槽区；
⑽将由步骤⑼所得产品进行高温烧结，形成背面电极和正面电极；
⑾对由步骤⑽所得产品抗LID(光致衰减)退火即得。
本发明的第三个目的通过如下的技术方案来实现：一种使用上述P型PERC 双面太阳能电池制备方法制备的P型PERC双面太阳能电池。
具体而言，一种使用上述P型PERC双面太阳能电池制备方法制备的P型 PERC双面太阳能电池，包括从下至上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极，所述背电极主要由呈垂直相交的背极主栅线和背铝栅线相连而成，在所述背面氮化硅膜上开有数条贯通背面氮化硅膜和氧化铝膜的开槽构成背面激光开槽区，所述P型硅露于所述开槽中，所述背铝栅线位于开槽中的部分与P型硅相连，其特征在于：通过在背激光开槽图案上设置Mark点，并制作带有Mark点的背面激光开槽区，利用Mark点识别背铝栅线的印刷位置，移动硅片以调整背极主栅线的印刷位置，使后续印刷在该位置的背极主栅线可与背铝栅线连接，印刷背极主栅线和背铝栅线之后，背铝栅线覆盖住背面激光开槽区，且与背极主栅线连接。
作为本发明的一种优选实施方式，Mark点设置在背面氮化硅膜上，所述Mark 点和背面激光开槽区的相对位置预先设定，通过定位Mark点并根据背面激光开槽区与Mark点之间的相对位置进行背面激光开槽区和背铝栅线的对位。
作为本发明的一种优选实施方式，所述Mark点为四个，分别位于太阳能电池的四个边角。
作为本发明的一种实施方式，单个Mark点的形状为十字形、三角形、圆形、方形、五边形或六边形等。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
⑴本发明通过在背激光开槽图案上设置Mark点，利用Mark点，移动硅片以调整背极主栅线的印刷位置，使印刷后的背极主栅线和背铝栅线连接，从而确保硅片的背铝栅线与背极主栅线实现有效连接，避免背铝栅线与背极主栅线脱离的情况发生，可有效降低双面PERC太阳能电池的不良率。
⑵本发明工艺步骤简单，与现有技术相比，仅需要在现有SE-PERC电池生产线的背极主栅线印刷设备上增加对位校准装置即可，生产成本低，易于实现，适合于大规模量产。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明在硅片上制作带有Mark点的背面激光开槽区的示意图；
图2是背极主栅线网版图；
图3是背铝栅线网版图；
图4是在图1所示硅片上印刷背铝栅线和背极主栅线的示意图；
图5是图4中A局部放大示意图。
具体实施方式
本发明一种P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法，在硅片上制作背面激光开槽区、背极主栅线和背铝栅线的工序中，先在背激光开槽图案上设置Mark点，并在硅片上制作带有Mark点的背面激光开槽区，在背极主栅线印刷设备上安装摄像头等对位校准装置，抓取Mark点，定位Mark点与激光开槽图形的相对位置，识别背铝栅线的印刷位置，移动硅片以调整背极主栅线的印刷位置，使后续印刷在该位置的背极主栅线可与背铝栅线连接，最后印刷背极主栅线和背铝栅线(先印刷背极主栅线，再印刷背铝栅线；或先印刷背铝栅线，再印刷背极主栅线)，背铝栅线覆盖住背面激光开槽区，且与背极主栅线连接。
一种使用上述P型PERC双面太阳能电池对位印刷方法的P型PERC双面太阳能电池制备方法，包括以下步骤：
⑴在P型硅1的正面形成绒面；
⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行扩散，形成N型发射极，扩散方阻大于 100Ω/□；
⑶利用扩散后的磷硅玻璃为磷源，在由步骤⑵所得产品的正面进行激光掺杂，形成正面激光开槽区；
⑷去除由步骤⑶所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；根据实际情况决定是否对硅片的背面抛光，若需要抛光，则对硅片背面进行抛光后，转入步骤⑸。
⑸对步骤⑷所得产品进行退火处理；
⑹在由步骤⑸所得产品的背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜，再在正面沉积正面氮化硅膜，或者在由步骤⑸所得产品的正面沉积正面氮化硅膜，再在背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜；
⑺在背激光开槽图案上设置Mark点3，在本实施例中，Mark点3为圆形，为四个，分别位于太阳能电池的四个边角。在由步骤⑹所得产品上制作带有Mark点 3的背面激光开槽区2，如图1所示；
⑻在背极主栅线印刷设备上安装摄像头等对位校准装置，抓取Mark点，定位 Mark点与激光开槽图形的相对位置，在本实施例中，Mark点3设置在背面氮化硅膜上，Mark点3和背面激光开槽区2的相对位置预先设定，通过定位Mark点3 并根据背面激光开槽区2与Mark点3之间的相对位置进行背面激光开槽区2和背铝栅线的对位(例如，通过定位Mark点3并通过激光开槽区2最外侧的那条开槽分别与和其最靠近的Mark点3之间的相对位置进行对位)，以识别背铝栅线6的印刷位置，移动由步骤⑺所得产品以调整背极主栅线网版(参见图2)上背极主栅线5(分段，非直线)的印刷位置，使后续印刷在该位置的背极主栅线5可与背铝栅线6连接，在由步骤⑺所得产品的背面上采用背极主栅线网版印刷背极主栅线5 和采用背铝栅线网版(参见图3，背铝栅线网版图案包括背铝栅线6和灰色区域8，并且设置了镂空区7，即镂空区不会被印刷铝浆。灰色区域8的区域也会印刷铝浆，目的是为了与背极主栅线连接紧密，背极主栅线的两侧部分被灰色区域8覆盖为背极主栅线5与铝浆的重叠区9，参见图5)印刷背铝栅线6，可先印刷背极主栅线，再印刷背铝栅线；也可先印刷背铝栅线，再印刷背极主栅线。背铝栅线6覆盖住背面激光开槽区2，并与背极主栅线5连接，参见图4和5；印刷后，一起检测背铝栅线与背面激光开槽区的对准以及背铝栅线与背极主栅线的对准。
⑼在由步骤⑻所得产品的正面激光开槽区上印刷正电极浆料，正电极浆料覆盖住正面激光开槽区；
⑽将由步骤⑼所得产品进行高温烧结，形成背面电极和正面电极；
⑾对由步骤⑽所得产品抗LID(光致衰减)退火即得。
一种使用上述P型PERC双面太阳能电池制备方法制备的P型PERC双面太阳能电池，包括从下至上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、氧化铝膜、P型硅1、 N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极，背电极主要由呈垂直相交的背极主栅线5 和背铝栅线6相连而成，在背面氮化硅膜上开有数条贯通背面氮化硅膜和氧化铝膜的开槽构成背面激光开槽区2，P型硅露于开槽中，背铝栅线6位于开槽中的部分与P型硅1相连，通过在背激光开槽图案上设置Mark点3，并制作带有Mark 点3的背面激光开槽区2，利用Mark点3识别背铝栅线6的印刷位置，移动硅片以调整背极主栅线5的印刷位置，使后续印刷在该位置的背极主栅线5可与背铝栅线6连接，印刷背极主栅线5和背铝栅线6之后，背铝栅线6覆盖住背面激光开槽区2，且与背极主栅线5连接。
在其它实施例中，单个Mark点的形状为十字形、三角形、方形、五边形或六边形等。
本发明的实施方式不限于此，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，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法，其特征在于：在硅片上制作背面激光开槽区、背极主栅线和背铝栅线的工序中，先在背激光开槽图案上设置Mark点，并在硅片上制作带有Mark点的背面激光开槽区，再利用硅片上的Mark点识别背铝栅线的印刷位置，移动硅片以调整背极主栅线的印刷位置，使后续印刷在该位置的背极主栅线可与背铝栅线连接，最后印刷背极主栅线和背铝栅线，背铝栅线覆盖住背面激光开槽区，且与背极主栅线连接。
2.根据权利要求1所述的P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法，其特征在于：采用在背极主栅线印刷设备上增设对位校准装置，通过该对位校准装置抓取Mark点，定位Mark点与背激光开槽图案的相对位置，从而识别背铝栅线的印刷位置。
3.根据权利要求1或2所述的P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法，其特征在于：先印刷背极主栅线，再印刷背铝栅线；或先印刷背铝栅线，再印刷背极主栅线。
4.一种P型PERC双面太阳能电池制备方法，使用权利要求1所述的P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法。
5.一种使用权利要求1所述P型PERC双面太阳能电池背面图形对位印刷方法的P型PERC双面太阳能电池制备方法，其特征在于包括以下步骤：
⑴在P型硅的正面形成绒面；
⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行扩散，形成N型发射极；
⑶利用扩散后的磷硅玻璃为磷源，在由步骤⑵所得产品的正面进行激光掺杂，形成正面激光开槽区；
⑷去除由步骤⑶所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；
⑸对步骤⑷所得产品进行退火处理；
⑹在由步骤⑸所得产品的背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜，再在正面沉积正面氮化硅膜，或者在由步骤⑸所得产品的正面沉积正面氮化硅膜，再在背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜；
⑺在背激光开槽图案上设置Mark点，在由步骤⑹所得产品上制作带有Mark点的背面激光开槽区；
⑻利用Mark点识别背铝栅线的印刷位置，移动由步骤⑺所得产品以调整背极主栅线的印刷位置，使后续印刷在该位置的背极主栅线可与背铝栅线连接，在由步骤⑺所得产品的背面上印刷背极主栅线和背铝栅线，背铝栅线覆盖住背面激光开槽区，并与背极主栅线连接；
⑼在由步骤⑻所得产品的正面激光开槽区上印刷正电极浆料，正电极浆料覆盖住正面激光开槽区；
⑽将由步骤⑼所得产品进行高温烧结，形成背面电极和正面电极；
⑾对由步骤⑽所得产品抗LID退火即得。
6.一种使用权利要求4或5所述P型PERC双面太阳能电池制备方法制备的P型PERC双面太阳能电池。
7.一种使用权利要求4或5所述P型PERC双面太阳能电池制备方法制备的P型PERC双面太阳能电池，包括从下至上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极，所述背电极主要由呈垂直相交的背极主栅线和背铝栅线相连而成，在所述背面氮化硅膜上开有数条贯通背面氮化硅膜和氧化铝膜的开槽构成背面激光开槽区，所述P型硅露于所述开槽中，所述背铝栅线位于开槽中的部分与P型硅相连，其特征在于：通过在背激光开槽图案上设置Mark点，并制作带有Mark点的背面激光开槽区，利用Mark点识别背铝栅线的印刷位置，移动硅片以调整背极主栅线的印刷位置，使后续印刷在该位置的背极主栅线可与背铝栅线连接，印刷背极主栅线和背铝栅线之后，背铝栅线覆盖住背面激光开槽区，且与背极主栅线连接。
8.根据权利要求7所述的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：Mark点设置在背面氮化硅膜上，所述Mark点和背面激光开槽区的相对位置预先设定，通过定位Mark点并根据背面激光开槽区与Mark点之间的相对位置进行背面激光开槽区和背铝栅线的对位。
9.根据权利要求8所述的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述Mark点为四个，分别位于太阳能电池的四个边角。
10.根据权利要求9所述的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：单个Mark点的形状为十字形、三角形、圆形、方形、五边形或六边形。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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