CN109994553A - 一种三层介电钝化膜perc太阳电池及制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三层介电钝化膜PERC太阳电池及制作工艺，属于太阳能光伏发电技术领域中的一种太阳能电池，其目的在于提供一种三层介电钝化膜沉积的太阳电池，其技术方案为(1)对硅片进行前清洗与制绒；(2)硅衬底表面扩散制PN结；(3)激光掺杂；(4)刻蚀及背面抛光；(5)氧化退火，生长SiO2；(6)双面氧化铝沉淀；(7)背、正面氮化硅沉淀；(8)激光开槽；(9)丝网印刷；(10)烧结；(11)LID光衰；(12)I‑V测试；本发明提供一种三层介电钝化膜PERC太阳电池及制作工艺，可以有效地增强硅片表面和体钝化和入射光综合吸收利用率，增加电池的短路电流和开路电压，同时提高该结构电池的抗光衰及抗PID类稳定性与可靠性表现。

Description

一种三层介电钝化膜PERC太阳电池及制作工艺
技术领域
本发明属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种三层介电钝化膜PERC太阳电池及制作工艺。
背景技术
随着太阳能光伏发电产业的不断发展与成熟，在新一轮清洁能源竞争中其优势不断显现，如应用地域广泛、原料来源丰富、安全可靠不受能源危机和资本燃料市场影响、工业化智能化程度逐步提升、发电系统建设周期短浪费少。清洁、可持续的光伏发电产品已经成为未来新能源发展的重要一环。传统BSF太阳电池，制备工艺流程如图1所示，经过10余年的产业化，通过不断的正面发射结工艺配方改进，金半接触导出电极工艺升级、绒面制备方式和设备的优化改造，正面减反钝化工艺设备开发，使太阳电池光电转换效率获得较大提升，而提高太阳电池的转换效率为推动光伏平价上网，降低每度电成本，推动光伏发电持续发展具有重要意义。
对于传统BSF太阳电池背表面，商业化的P-type太阳电池背表面浓铝掺杂形成铝背场，背面形成一层P+的浓扩散层，形成P+P-结构。在P+P-界面产生一个由P-区指向P+的内建电场，这个内建电场对P型基区的少数载流子电子起一个背面排斥“反射”作用，减小其向背表面扩散的速度，也随之减小了背面有效复合速率。这其实就是一个所谓的场钝化效果，背表面复合速率可以降低到1000cm/s左右，在一定程度上提高了开路电压和短路电流，但是背面金属和半导体接触的区域依然是有效的复合中心，背表面的复合损失依然较大。为了解决此结构设计问题，国内外各大研究机构推出的高效电池都对硅片背表面做了一定的钝化处理，如现在的PERC电池主要设计原理即以减小背表面复合，提高电池长波段光电转换量子效率为主。
PERC电池概念最早在1989年由UNSW的马丁格林研究组报道，通过高温(>900度)生长一层厚氧化硅对硅片表面很好地形成钝化，再通过半导体的光刻、金属溅射蒸发工艺和电镀，形成PERC器件结构。但由于高温热氧化工艺生长的SiO2不适合工业化太阳电池生产，主要原因是高温工艺对扩散PN结有再扩散作用，不便工艺控制，另外太阳能级硅片少子寿命对高温敏感，特别是温度约为900℃时多晶硅片的少子寿命会减少很多。因此，适用于工业化高效硅太阳电池的钝化膜应当在低温制备，并与热氧化的SiO2具有可比拟的钝化性能。近年来，通过前期积累尝试发现存在负电荷的氧化铝介电膜可以很好的钝化硅P型硅表面，具备良好绝缘性不易反型层导通漏电，且氧化铝薄膜可以在较低的温度实现沉积。随着工业化的氧化铝沉积设备推出，工业化PERC太阳电池逐渐成为目前行业的主流电池技术。
PERC技术的优势还体现在与其他高效电池和组件技术兼容性佳，具备持续提升电池效率和发电能力、在原有工业化产线基础上降低成本的潜力。通过与多主栅、选择性发射极(SE)和TOPCon等技术的叠加，PERC电池效率可以进一步提升；组合金刚线切割和黑硅技术，可以提高多晶电池性价比。而双面PERC+电池在几乎不增加成本的情况下实现双面发电，在系统端直接实现10％-25％的发电增益，极大地增强了PERC技术的竞争力与未来发展潜力。
目前产业化PERC电池是基于背面氧化铝和背面氮化硅，和正面氮化硅的介电钝化膜结构。沉积氧化铝薄膜有PECVD、ALD、APCVD、PE-ALD、磁控溅射等多种方式，其中的ALD沉积方式多需要额外做一次退火工艺，因此会增加产业工艺成本。另外，由于氧化铝介电膜层中可能存在的-OH和-CH3基团，在退火工艺未经严格匹配的情况下可能与烧结时来自于封盖叠层中的SixNy:H叠层中H反应，从而在后端烧结高温条件下(＞860℃)破坏该叠层钝化膜的钝化效果，从而导致电性能下降、EL检测不良片产生；同时在放置一段时间以后一定的光照、温度条件组合累计可能残留二次反应物聚集逃逸，造成PERC电池中LID/LeTID现象。其中的LeTID现象成因复杂，众多研究机构如SCHOTT、UNSW、Konstan大学、ISFH、Aalto大学都在进一步研究中，目前主流观点认为氢是其中的主要因素，原料中B-O/FeB及Cu等金属离子所致的衰减也较为严重。因此，目前工业化PERC太阳电池普遍存在钝化薄膜层容易受损，后端衰减严重及EL异常类问题；另一方面存在较大改进空间的是双面PERC+电池的双面PID现象，通过介质钝化膜结构设计与组件封装材料如POE的匹配可以一定程度降低EVA封装的双面PERC组件PID衰减。但由于双面电池结合PID为近年来出现的新产品失效现象，而针对原有PID现象的产生机理、诱发条件、影响因素等均存在不明确性与多因素制约，通过组件封装材料匹配必将一定程度增加后端制造成本，因此太阳电池制造商更倾向于通过电池前端介质膜层结构设计，与工艺配方的优化组合来降低工业化PERC系列太阳电池的PID失效现象。随着组件、系统端要求太阳电池具有较佳的CTM、光衰及热辅助光衰表现、抗PID性能，提高PERC电池的以上稳定性与可靠性能正变得愈发重要。
发明内容
本发明的目的在于：为解决现有技术中PERC电池的钝化效果不好的问题，提供一种三层介电钝化膜PERC太阳电池及制作工艺，PERC电池结构采取三层介电钝化膜沉积，可以有效地增强钝化和入射光综合利用率，增加电池的短路电流和开路电压，同时提高该结构电池的抗光衰及抗PID类稳定性与可靠性表现。
本发明采用的技术方案如下：
一种三层介电钝化膜PERC太阳电池，包括P型硅衬底、设置在P型硅衬底上侧的发射结区，所述发射结区与P型硅衬底之间设置有N++SE重掺区，所述P型硅衬底裹附设置有SiO2钝化膜，所述SiO2钝化膜外侧裹附设置有氧化铝钝化膜，所述氧化铝钝化膜外侧裹附设置有氮化硅减反封盖层，所述P型硅衬底设置有发射结区的另一侧面设置有Local-BSF P++区，所述氮化硅减反封盖层的底部设置有背面Al背场电极，所述背面Al背场电极设置有电极柱，所述电极柱依次穿过氮化硅减反封盖层、氧化铝钝化膜、SiO2钝化膜，所述电极柱的顶部与Local-BSF P++区连接。
进一步的，所述P型硅衬底设置有N++SE重掺区的一侧设置有正面Ag电极，所述正面Ag电极依次穿过氮化硅减反封盖层、氧化铝钝化膜、SiO2钝化膜，所述正面Ag电极靠近P型硅衬底的一端与发射结区连接。
进一步的，所述背面Al背场电极设置有背面背面Ag-Al或者Ag电极。
进一步的，所述Local-BSF P++区为多个不规则半球区组成。
一种如权利要求1-4任一项所述的三层介电钝化膜PERC太阳电池制作工艺，其制造流程包括以下步骤：
(1)对硅片进行前清洗与制绒，去除硅片表面的损伤层3～5um。
(2)在步骤(1)中加工得到的硅衬底表面进行淀积掺杂源并进行热扩散制备P-N结；所述掺杂源为三氯氧磷和氧气，在高温扩散条件下时，加热时间30～60分钟，形成P-N结；在扩散过程中，POCl3采用N2携带，流量携带N2流量：1000～2000sccm，时间：20～35分钟，携带量：POCl315～25g；O2流量：1000～3000sccm，时间：40～55分钟，温度：830～870℃；
(3)使用波长为532nm的激光辐照在步骤(2)扩散后的硅片上，通过激光局域加热烧蚀技术将扩散后的表面磷硅玻璃中磷原子再进行局部设计区域的掺杂扩散，该区域面积占比为：4.5％～8.5％，从而在硅片表面形成低方阻掺杂发射极(SE)，激光掺杂后方阻为：50～90Ω/ロ；
(4)刻蚀，步骤(3)进行激光掺杂后的硅片进行清洗和背面抛光，通过HF、HNO3及H2SO4混合溶液和后续碱槽中KOH/NaOH溶液将硅片背面n型层腐蚀去除，并将正面的磷硅玻璃去除，去除背面PN结、周边PN结和磷硅玻璃层；并对硅片背表面进行3～8um抛光处理，形成镜面结构；
(5)在硅片的正面、背面以及周边进行薄氧化SiO2，退火的过程中通入氧气并在硅片表面形成一层致密的1.5～6.5nm氧化层(SiO2含H)，其折射率控制在1.45～1.85；
(6)在步骤(5)中的薄氧化SiO2的外层镀钝化氧化铝膜，即第二层高致密度钝化膜采用含铝的前驱物(铝前驱物包括三氯化铝，三甲基铝，三乙基铝，氯化二甲基铝，乙醇铝，异丙醇铝)，采取原子层沉积(ALD)方法、PECVD、CVD可以淀积形成，其钝化温度为：230～280℃，采用气象化学沉积ALD方式在薄氧化SiO2的外层生长3～8nm膜厚氧化铝层，折射率：1.58～1.73，反应时间25～35min；
(7)在步骤(6)中外层镀钝化氧化铝膜后的电池的正、背面蒸镀第三层减反射保护膜层，正背面PECVD镀氮化硅膜的加工温度为：380～480℃，正面氮化硅膜折射率控1.86～2.33，膜厚：65～95nm；背面氮化硅膜折射率：1.9～2.4，膜厚：95～180nm；
(8)激光开槽：使用532～1064nm的ps或ns激光在步骤(7)中进行氮化硅膜镀膜后的硅片上进行局部开槽，开槽区域占硅片面积的：0.5％～6％，将局部的叠层膜去除从而在该局部的区域内形成铝背场并将电流引出，形成电池的正极；
(9)在步骤(8)中制得的太阳电池背面丝网印刷Ag或Ag-Al背电极并烘干；
(10)匹配工艺步骤(8)中的激光开槽图形对位，在背面非背电极区域丝网印刷厚膜铝浆料并烘干，厚度：10～30um，距边：0.8～1.6mm；
(11)在步骤(10)工艺制得的太阳电池正面丝网印刷Ag浆正面电极并烘干；
(12)将步骤(11)印刷好的电池在高温下(IR加热300-800℃)快速烧结，使得正面的银浆穿透上述叠层膜，与发射区形成欧姆接触，背面的铝浆与p型衬底熔融接触并形成P+背电场；
(13)通过光衰炉或者电注入炉,减少电池光致衰减(LID)：在强光照情况下，炉管加热温度：>180℃；
(14)对步骤(13)加工得到的电池进行I-V测试、电池分选。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，相比较常规的BSF太阳电池生产工艺，本发明PERC太阳电池生产工艺增加了三层介质结构的钝化膜作为正背面钝化层和光学接收层，可以大大降低背表面的复合速率，提高光生载流子的收集率。在所述硅衬底上从里到外双面依次沉积薄氧化硅(SiO2)，氧化铝(Al2O3)和氮化硅(SixNy:H)三层结构作为介电钝化膜层，在硅片表面形成一层全新的三层膜叠层结构。通过对PERC结构采取该三层介电钝化膜沉积，可以有效地增强钝化和入射光综合利用率，增加电池的短路电流和开路电压，同时提高该结构电池的抗光衰及抗PID类稳定性与可靠性表现。
2、本发明中，硅表面悬挂键的钝化通过正背面及周边全表面的热氧化膜实现，与相关专利中利用直接接触硅表面的Al2O3膜中富含的氧离子经后续热处理来钝化悬挂键的工艺有本质不同。该工艺用了三层介电钝化膜钝化硅片表面，因此该工艺需求的氧化膜厚度仅为1.5-6.5nm,因此工艺时间大为缩短，有利于节能环保要求。首层高折射率的致密氧化层SiO2含有大量的氢、致密性好，可以对硅片表面的悬挂键进行很好的钝化，提高电池的开路电压(Voc)。
3、本发明中，在SiO2薄膜钝化的基础上，再辅助致密氧化铝膜层不仅可以加强钝化效果，还可阻止钝化层里的可动离子在外电场及温、湿度作用下的移动迁移，加强抗PID效果，避免电池组件产生漏电造成功率衰减，具有较好的抗PID性能和抗光衰LID表现。
4、本发明中，背面氮化硅膜层可以对相邻的氧化铝膜起到保护以防止浆料腐蚀，并在后期高温烧结时通过释放氮化硅中的氢，产生氢钝化从而加强对硅片的钝化效果。氮化硅膜中的H+正电荷可以中和氧化铝膜的负电荷产生的电场效应，同时兼顾N型和P型硅表面钝化，提高电池开路电压。
5、本发明中，匹配氧化硅(SiO2)，氧化铝(Al2O3)和氮化硅(SixNy:H)三层叠层结构，可以减少正面光反射比率，同时增强背面光反射比率，保证短波和长波段光的兼顾利用，从而增强入射光综合利用率，增加电池的短路电流。
6、本发明中，本发明中使用的设备和传统的太阳电池设备80％以上相兼容，不需要过多新增设备投入，工艺改造成本较低，产能较大，性能提升优势显著，具有非常好的产业应用前景。
附图说明
图1为本发明三层介电钝化膜PERC太阳电池结构示意图。
图2为本发明三层介电钝化膜PERC太阳电池制备流程示意图。
图3为本发明背面激光开槽图形。
图中标记：1-氮化硅减反封盖层、2-氧化铝钝化膜、3-SiO2钝化膜、4-P型硅衬底、5-背面Ag-Al电极、6-正面Ag电极、7-背面Al背场电极、8-Local-BSF P++区、9-发射结区、10-N++SE重掺区、11-电极柱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种三层介电钝化膜PERC太阳电池，包括P型硅衬底4、设置在P型硅衬底4上侧的发射结区9，所述发射结区9与P型硅衬底4之间设置有N++SE重掺区10，所述P型硅衬底4裹附设置有SiO2钝化膜3，所述SiO2钝化膜3外侧裹附设置有氧化铝钝化膜2，所述氧化铝钝化膜2外侧裹附设置有氮化硅减反封盖层1，所述P型硅衬底4设置有发射结区9的另一侧面设置有Local-BSF P++区8，所述氮化硅减反封盖层1的底部设置有背面Al背场电极7，所述背面Al背场电极7设置有电极柱11，所述电极柱11依次穿过氮化硅减反封盖层1、氧化铝钝化膜2、SiO2钝化膜3，所述电极柱11的顶部与Local-BSF P++区8连接；三氧化二铝、二氧化硅、氮化硅及其叠层结构的背表面钝化层，大大降低了背表面复合速率，提高背反射率，同时降低组件CTM，提高电池光衰及热辅助光衰表现、抗PID性能。
作为优选，所述P型硅衬底4设置有N++SE重掺区10的一侧设置有正面Ag电极6，所述正面Ag电极6依次穿过氮化硅减反封盖层1、氧化铝钝化膜2、SiO2钝化膜3，所述正面Ag电极6靠近P型硅衬底4的一端与发射结区9连接。
作为优选，所述背面Al背场电极7设置有背面Ag-Al电极5。
作为优选，所述Local-BSF P++区8为多个不规则半球区12组成。
一种如权利要求1-4任一项所述的三层介电钝化膜PERC太阳电池制作工艺，其制造流程包括以下步骤：
(1)对硅片进行前清洗与制绒，去除硅片表面的损伤层3～5um，降低光生载流子的复合速率，同时在电池正表面制成绒面降低反射率，多晶硅片采用酸制绒，所用的溶液为硝酸、氢氟酸和水的混合溶液，硝酸：氢氟酸：水＝2:1:2或5:1:2；单晶硅片采用碱制绒，配比溶剂为NaOH或者KOH、异丙醇、单晶硅制绒添加剂和水，p型硅衬底依次经过表面清洗及微刻蚀、碱制绒、水洗1槽、酸槽、水洗2槽、碱洗槽、水洗3槽、酸槽、水洗4槽三个化学反应槽和三个水洗槽，然后吹干硅片。
(2)在上述硅衬底表面淀积掺杂源并进行热扩散制备P-N结；所述掺杂源为三氯氧磷和氧气，在高温扩散条件下时，加热时间30～60分钟，三氯氧磷将分解，游离的磷和氧将入硅片表面，形成P-N结；游离的氯则将形成氯气，以氯气的形式随过量的氧气一起排出。在扩散过程中，POCl3采用N2携带，流量携带N2流量在1000～2000sccm，时间：25～35分钟，共可携带POCl3约15～25g；O2流量控制在1000～3000sccm，时间：40～55分钟，温度：830～870℃。
(3)使用波长为532nm的激光辐照在步骤(2)扩散后的硅片上，通过激光局域加热烧蚀技术将扩散后的表面磷硅玻璃中磷原子再进行局部设计区域的掺杂扩散，该区域面积占比硅片整体面积的：4.5％～8.5％，从而在硅片表面形成选择性的低方阻掺杂发射极(SE)，激光掺杂后方阻50～90Ω/ロ。
(4)刻蚀，步骤(3)进行激光掺杂后的硅片进行清洗和背面抛光，由于扩散过程中硅片正反面都形成n型层，且表面具有磷硅玻璃；该工艺主要是通过HF、HNO3及H2SO4混合溶液和后续碱槽中KOH/NaOH溶液将背面n型层腐蚀去除，并将正面的磷硅玻璃去除，该工艺中硅片依次进入酸性刻蚀槽、碱槽、酸洗槽三个化学反应槽并进行化学反应，然后对硅片进行烘干；以去除背面PN结、周边PN结和磷硅玻璃层；并对硅片背表面进行3～8um抛光处理，形成镜面结构，提高背反射率。
(5)在硅片的正面、背面以及周边进行薄氧化SiO2，可以采用如下方法如热氧化，臭氧氧化，N2O氧化，硝酸气氧化；优先选用薄氧化退火工艺：经过上述工艺后p型硅片表面的磷含量是一定的，且磷的表面浓度偏高；偏高的磷会加剧少子的复合，对电池的转换效率有不利影响。通过退火工艺可将未激活的磷进一步激活，降低磷的表面浓度，从而减少少子的表面复合，提升电池的转换效率。另外，在退火的过程中通入适量氧气可在硅片表面形成一层致密的1.5～6.5nm氧化层(SiO2含H)，其折射率控制在1.45～1.85，可以对硅片表面的悬挂键进行很好的钝化：因SiO2与Si匹配性更好，可有效降低Si表面的界面态密度，从而增加化学钝化效果；SiO2中的Si是四面体结构，而Al2O3表面负电荷的来源是处于四面体构型的AlO4-，SiO2的存在有利于形成高负电荷密度的氧化铝层，从而提高Al2O3的场钝化效果。另外可以有效阻止钠离子、-OH和-CH3基团后续生成物向电池内部迁移，避免电池组件产生漏电造成功率衰减，具有较好的抗PID性能和光衰表现。
(6)在步骤(5)中的薄氧化SiO2的外层镀钝化氧化铝膜，即第二层高致密度钝化膜使用含铝的前驱物(典型的铝前驱物三氯化铝，三甲基铝，三乙基铝，氯化二甲基铝，乙醇铝，异丙醇铝)采取原子层沉积(ALD)方法、PECVD、CVD可以淀积形成，或固体靶材经PVD形成等方式沉淀形成。其功能是含有大量固定负电荷，除可对硅片表面的悬挂键进行化学钝化外还可兼具场钝化效果，同时一定程度上阻止钝化层里的可动离子在外电场及温、湿度作用下的移动迁移，加强抗PID效果。优选230～280℃气象化学沉积ALD方式生长3～8nm膜厚氧化铝层，折射率1.58～1.73，反应时间25～35min，在硅片正面和背表面上原子层级一级一级生长，从而对于表面起伏形貌不同有较好的阶梯覆盖性。
(7)在电池的正、背面蒸镀第三层减反射保护膜层，推荐使用PECVD氮化硅薄膜作为封盖层和光学减反及增反功能层(CVD，PVD均可制得)。也可采用大折射率，且与硅处理工艺兼容、与硅有良好界面特性的其他材料，可见光透明的介电材料，包括但不局限于TiO2、SiNxCy或SiNxOy等作为备选。正背面PECVD镀氮化硅膜采取380～480℃低压环境下，对注入的氨气和硅烷气体施加一个射频电场，使气体电离，产生等离子体；高能粒子流碰击到吸附在硅片表面上的反应气体，使反应气体结合键破裂而成为活性物质，这些活性物质反应形成SiNx：H薄膜于硅片表面，从而起到预期的封盖保护和光学效果。正面氮化硅膜折射率控制在1.86～2.33，膜厚控制在65～95nm；背面氮化硅膜折射率控制在1.9～2.4，膜厚控制在95～180nm；优先选用管式PECVD，正背面分次镀膜且正背面镀膜顺序可以更换。
(8)激光开槽：使用532～1064nm的ps或ns激光在步骤(7)中进行氮化硅膜镀膜后的硅片上进行局部开槽，由于上述工艺成形的叠层膜是一种较致密的绝缘介质膜层，目前匹配合适的正面银浆可以穿透但背面铝浆还无法直接烧透，故无法形成背面P+接触区并将电流从硅片的背面引出；开槽区域占比0.5％～6％，开槽图形包括但不局限于点状，线状、虚线、矩形和六边等图形，如图1所示，将局部的叠层膜去除从而在该局部的区域内形成铝背场并将电流引出，形成电池的正极。
(9)在上述工艺制得的太阳电池背面丝网印刷Ag或Ag-Al背电极并烘干，与常规BSF工艺一致；
(10)匹配工艺步骤(8)中的激光开槽图形对位，在背面非背电极区域丝网印刷厚膜铝浆料并烘干，厚度：10～30um，距边：0.8～1.6mm；
(11)在上述工艺制得的太阳电池正面丝网印刷Ag浆正面电极并烘干，采用与常规一致的丝网印刷工艺；
(12)将步骤(11)印刷好的电池在高温下(IR加热300-800℃)快速烧结，去除有机物、退火烧结以形成良好的欧姆接触：使得正面的银浆穿透上述叠层膜，与发射区形成欧姆接触，背面的铝浆与p型衬底熔融接触并形成P+背电场。背电场可以阻止少子扩散到背表面参与复合，从而减少了背表面的复合损失，进一步增加电池的开压和电流密度。
(13)通过光衰炉或者电注入炉,减少电池光致衰减(LID)：在强光照情况下，炉管加热到180度以上,会使得硼和氧原子结合成为一个稳态，不再产生缺陷俘获少子。PERC电池在没有处理过的情况下，LID损失约为3-6％。在经过LID炉工艺处理后，LID损失会下降至2％以下。
(14)对步骤(13)加工得到的电池进行I-V测试、电池分选：结合PERC电池的最佳工作电压、最佳工作电流、最大功率、转换效率、开路电压、短路电流、填充因子等设计测试分档程序，对工艺制作完成后的电池必须通过精确测试仪器测量其性能参数并分档。
实施例1
本发明包括以下具体步骤：
(1)用浓度为40g/L的NaOH溶液去除单晶p型硅片表面的机械损伤层4um，对硅片表面进行清洗，同时以18g/L的NaOH液体对该硅片表面异向腐蚀，形成2～3um倒金字塔绒面织构化；
(2)采用POCl3液态源负压对步骤(1)中进行清洗后的硅片在扩散炉管中扩散，形成P-N结，扩散温度830℃，工艺时间55min，扩散方块电阻控制在130～150Ω/□；
(3)激光SE掺杂：在步骤(2)扩散后的硅片上，通过激光将扩散后的表面磷硅玻璃上的磷原子在随后丝网印刷的主栅和细栅电极区域进行激光掺杂该区域面积占比为硅片面积的5％～6％，形成局部重掺杂区域,浓扩散区方块电阻70-80Ω/□；
(4)采用HF：HNO3＝35g/L：350g/L，各组分体积分别为HF：55.26L，HNO3：214.78L，DI水：173.80L，H2SO4：80L，反应槽中液体流速为30L/min，反应温度为6-8℃的混合溶液清洗背结，并对硅片背面抛光6um呈镜面结构和去除周边PN结，碱槽(KOH浓度为5％)中和酸并去除多孔硅；采用HCl、HF(浓度为5％)和DI-water的混合溶液清洗磷硅玻璃；
(5)在退火氧化炉中通入干氧对在经过步骤(4)加工后的硅片的正面和背面及边缘一周生成一层薄的氧化硅，氧化硅厚度为3nm,折射率：1.58；
(6)在250℃的ALD沉积炉中通入三甲基铝，与硅片表面的OH基团吸附并反应，生成的氧化铝膜厚度为5±1nm；
(7)PECVD沉积背面氮化硅膜：通过低压450℃腔室内的硅烷(SiH4)和NH3(氨气)在硅片的背面电离反应淀积，PECVD制备得到氮化硅厚度为135nm，折射率为：2.18；
(8)PECVD沉积正面氮化硅膜：通过低压430℃腔室内的硅烷(SiH4)和NH3(氨气)在硅片的正面电离反应淀积，，PECVD制备的氮化硅厚度为85nm,折射率为：2.15；
(9)采用532nm的ns激光器在上述叠层镀膜的硅片背面进行局部开槽，开槽区域占比3.2％，开槽图形为实虚比85％的虚线状图形；
(10)丝网印刷背面Ag电极于200℃烘干；再丝网印刷背面Al浆料于210℃烘干铝浆，膜厚23um，距边1.0mm；
(11)翻转电池片，丝网印刷正面Ag电极主栅和副栅，于220℃烘干；
(12)硅片传送到烧结炉后，浆料中的有机物挥发排出，在890℃峰值设定烧结炉中快速烧结、退火，一次烧成使正、背面电极均形成良好的欧姆接触，测试I-V特性；
(13)硅片通过光衰炉，在230℃温区加以强卤素灯(0.8Sun)光照，减少电池光致衰减(LID)；
(14)太阳电池I-V测试分选。
实施例2
本发明包括以下具体步骤：
(1)用浓度为30g/L的NaOH溶液去除单晶p型硅片表面的机械损伤层3.5um，对硅片表面进行清洗，同时以20g/L的NaOH液体对该硅片表面各向异性腐蚀，形成3～4um倒金字塔绒面织构化；
(2)采用POCl3液态源负压对步骤(1)中进行清洗后的硅片在扩散炉管中扩散，形成P-N结，扩散温度：850℃，工艺时间：45min，扩散方块电阻控制在140-170Ω/□；
(3)激光SE掺杂：在步骤(2)扩散后的硅片上，通过激光将扩散后的表面磷硅玻璃上的磷原子在随后丝网印刷的主栅和细栅电极区域进行激光掺杂该区域面积占比为硅片面积的5.2％，形成局部重掺杂区域,浓扩散区方块电阻60-70Ω/□；
(4)采用HF：HNO3＝30g/L：330g/L，各组分体积分别为HF：45.58L，HNO3：184.16L，DI水：183.50L，H2SO4：70L，反应槽中液体流速为32L/min，反应温度为6-8℃的混合溶液清洗背结，并对硅片背面抛光4.5um呈镜面结构和去除周边PN结，碱槽(NaOH浓度为6％)中和酸并去除多孔硅。采用HCl、HF(浓度为5％)和DI-water的混合溶液清洗磷硅玻璃后热风干；
(5)在退火氧化炉中通入干氧对在经过步骤(4)加工后的硅片背面采用臭氧机生成一层厚度为1.5nm的SiO2，再进入退火氧化炉中通入干氧对在硅片的正面和背面及边缘一周生成一层薄的氧化硅，氧化硅厚度为3.5nm,折射率：1.52,此时正面及周边氧化硅厚度为3.5nm，但背面氧化硅总厚度为5.0nm；
(6)在230℃的ALD沉积炉中通入三甲基铝，与硅片表面的OH基团吸附并反应，生成的氧化铝膜厚度为3～5nm；
(7)PECVD沉积正面氮化硅膜：通过低压440℃腔室内的硅烷(SiH4)和NH3(氨气)在硅片的正面电离反应淀积，PECVD制备的氮化硅厚度为80nm,折射率为：2.13；
(8)PECVD沉积背面氮化硅膜：通过低压460℃腔室内的硅烷(SiH4)和NH3(氨气)在硅片的背面电离反应淀积，PECVD制备得到氮化硅厚度为150nm，折射率为：2.16；
(9)采用1064nm的ps激光器在上述叠层镀膜的硅片背面进行局部开槽，开槽区域占比2.8％，开槽图形为连续直线线状图形；
(10)丝网印刷背面Ag电极于210℃烘干；再丝网印刷背面Al浆料于210℃烘干铝浆，膜厚20um，距边1.5mm；
(11)翻转电池片，丝网印刷正面Ag电极主栅和副栅，于220℃烘干；
(12)硅片传送到烧结炉后，浆料中的有机物质挥发排出，在900℃峰值设定烧结炉中快速烧结、退火，一次烧成使正、背面电极均形成良好的欧姆接触，测试I-V特性；
(13)硅片通过电注入设备，在170～200℃温区，注入电流为3.5～4A条件下处理1800～2400s辅助光照，减少电池光致衰减(LID)；
(14)太阳电池I-V测试分选。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三层介电钝化膜PERC太阳电池，其特征在于：包括P型硅衬底(4)、设置在P型硅衬底(4)上侧的发射结区(9)，所述发射结区(9)与P型硅衬底(4)之间设置有N++SE重掺杂区(10)，所述P型硅衬底(4)裹附设置有SiO2钝化膜(3)，所述SiO2钝化膜(3)外侧裹附设置有氧化铝钝化膜(2)，所述氧化铝钝化膜(2)外侧裹附设置有氮化硅减反封盖层(1)，所述P型硅衬底(4)设置有发射结区(9)的另一侧面设置有Local-BSF P++区(8)，所述氮化硅减反封盖层(1)的底部设置有背面Al背场电极(7)，所述背面Al背场电极(7)设置有电极柱(11)，所述电极柱(11)依次穿过氮化硅减反封盖层(1)、氧化铝钝化膜(2)、SiO2钝化膜(3)，所述电极柱(11)的顶部与Local-BSF P++区(8)连接。
2.如权利要求1所述的一种三层介电钝化膜PERC太阳电池，其特征在于：所述P型硅衬底(4)设置有N++SE重掺区(10)的一侧设置有正面Ag电极(6)，所述正面Ag电极(6)依次穿过氮化硅减反封盖层(1)、氧化铝钝化膜(2)、SiO2钝化膜(3)，所述正面Ag电极(6)靠近P型硅衬底(4)的一端与发射结区(9)连接。
3.如权利要求1所述的一种三层介电钝化膜PERC太阳电池，其特征在于：所述背面Al背场电极(7)设置有背面Ag-Al或者Ag电极(5)。
4.如权利要求1所述的一种三层介电钝化膜PERC太阳电池，其特征在于：所述Local-BSF P++区(8)为多个不规则半球区(12)组成。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的三层介电钝化膜PERC太阳电池制作工艺，其特征在于，其制造流程包括以下步骤：
(1)对硅片进行前清洗与制绒，去除硅片表面的损伤层3～5um，并形成大小均匀金字塔绒面；
(2)在步骤(1)中加工得到的硅衬底表面进行淀积掺杂源并进行热扩散制备P-N结；所述掺杂源为三氯氧磷和氧气，在高温扩散条件下时，加热时间30～60分钟，形成P-N结；在扩散过程中，POCl3采用N2携带，流量携带N2流量：1000～2000sccm，时间：20～35分钟，携带量：POCl3 15～25g，O2流量：1000～3000sccm，时间：40～55分钟，温度：830～870℃；
(3)使用波长为532nm的激光辐照在步骤(2)扩散后的硅片上，通过激光局域加热烧蚀技术将扩散后的表面磷硅玻璃中磷原子再进行局部设计区域的掺杂扩散，该区域面积占比为硅片的：4.5％～8.5％，从而在硅片表面形成低方阻掺杂发射极(SE)，激光掺杂后方阻为：50～90Ω/ロ；
(4)刻蚀，对步骤(3)进行激光掺杂后的硅片进行清洗和背面抛光，通过HF、HNO3及H2SO4混合溶液和后续碱槽中KOH/NaOH溶液将硅片背面n型层腐蚀去除，并将正面的磷硅玻璃去除，去除背面PN结、周边PN结和磷硅玻璃层；并对硅片背表面进行3～8um抛光处理，形成镜面结构；
(5)在步骤(4)加工后的硅片的正面、背面以及周边进行薄氧化SiO2，退火的过程中通入氧气并在硅片表面形成一层致密的1.5～6.5nm氧化层(SiO2含H)，其折射率控制在1.45～1.85；
(6)在步骤(5)中的薄氧化SiO2的外层镀钝化氧化铝膜，即第二层高致密度钝化膜采用含铝的前驱物，采取原子层沉积(ALD)方法、PECVD、CVD可以淀积形成，其钝化温度为：230～280℃，采用气象化学沉积ALD方式在薄氧化SiO2的外层生长3～8nm膜厚氧化铝层，折射率：1.58～1.73，反应时间25～35min；
(7)在经过步骤(6)加工后的电池正、背面蒸镀第三层减反射保护膜层，正背面PECVD镀氮化硅膜的加工温度为：380～480℃，正面氮化硅膜折射率控1.86～2.33，膜厚：65～95nm；背面氮化硅膜折射率：1.9～2.4，膜厚：95～180nm；
(8)激光开槽：使用532～1064nm的ps或ns激光在步骤(7)中进行氮化硅膜镀膜后的硅片上进行局部开槽，开槽区域占硅片面积的：0.5％～6％，将被表面局部的叠层膜去除；
(9)在步骤(8)中制得的太阳电池背面丝网印刷Ag或Ag-Al背电极并烘干；
(10)匹配工艺步骤(8)中的激光开槽图形对位，在背面非背电极区域丝网印刷厚膜铝浆料并烘干，厚度：10～30um，距边：0.8～1.6mm；
(11)在步骤(10)工艺制得的太阳电池正面丝网印刷Ag浆正面电极并烘干；
(12)将步骤(11)印刷好的电池在高温下(IR加热300-800℃)快速烧结，使得正面的银浆穿透上述叠层膜，与发射区形成欧姆接触，背面的铝浆与p型衬底熔融接触并形成P+背电场；
(13)通过光衰炉或者电注入炉,减少电池光致衰减(LID)：在强光照情况下，炉管温度：>180℃；
(14)对步骤(13)加工得到的电池进行I-V测试、电池效率分选。
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