CN110265512A - 一种太阳能电池背面局域掺杂的掺杂方法 - Google Patents

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苗凤秀
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Abstract

本发明提供一种太阳能电池背面局域掺杂的掺杂方法，涉及太阳能电池技术领域。该方法包括：对硅片进行制绒清洗，并进行高温扩散处理；对扩散处理后的硅片进行正面和背面钝化膜沉积以及背面掺杂浆料沉积；对沉积有掺杂浆料的硅片背面的待掺杂区域进行激光处理，以实现局域掺杂，激光处理的被处理区域具有预定图形结构。通过采用激光处理对硅片背面进行掺杂以形成具有预定图形结构的掺杂区域，实现了太阳能电池背面的局域掺杂，该激光掺杂处理过程对氧化铝介质钝化膜无损伤，与常规电池量产工艺兼容，从而能够实现量产局域掺杂。

Description

一种太阳能电池背面局域掺杂的掺杂方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池背面局域掺杂的掺杂方法。
背景技术
常规的PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，钝化发射极和背面电池)的电池结构如图1所示。该电池结构自上而下依次包括正面电极101、钝化减反层102、硅基底103、氧化硅层104、氧化铝层105、氮化硅层106以及背面电极107。PERC电池背面由氧化硅层104/氧化铝层105/氮化硅层106组成的钝化介质层对电池表面具有优良的钝化效果，可以将表面复合电流降低至15fA/cm2以下，极大提升了电池的转换效率。然而，背面金属化区域复合电流高达600-1000fA/cm2，是PERC电池的性能短板和PERC电池效率提升的瓶颈。
目前行业电池量产效率达到22.2％至22.5％，此时背面金属化区域效率的提升极大程度决定于背面金属化区域的复合电流。新南威尔士大学提出的PERL结构，在电池金属化区域进行了局域重掺杂，其实现方法是通过以超厚氧化硅为掩膜，在金属化区域进行硼扩散，大幅降低背面金属化区域的复合电流。
现在太阳能电池量产中广泛应用了氧化铝介质钝化膜，该钝化膜仅能承受600℃左右的温度。然而，上述的局域重掺杂采用了掩膜热扩散方法，其中硼扩散温度为900℃左右，该温度会造成氧化铝晶化并丧失其钝化作用，因此上述的局域重掺杂方法不能与氧化铝介质钝化膜工艺兼容，从而难以实现规模量产。因此，为了实现量产，需要提出一种新型的局域重掺杂方法。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种太阳能电池背面局域掺杂的掺杂方法，以解决现有局域掺杂方法难以实现规模量产的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种太阳能电池背面局域掺杂的掺杂方法，包括：
步骤一，对硅片进行制绒清洗，并进行高温扩散处理；
步骤二，对扩散处理后的硅片进行正面和背面钝化膜沉积以及背面掺杂浆料沉积；
步骤三，对沉积有掺杂浆料的硅片背面的待掺杂区域进行激光处理，以实现局域掺杂，所述激光处理的被处理区域具有预定图形结构。
可选地，步骤二包括如下中的一者：
对扩散处理后的硅片进行正面和背面钝化膜沉积，然后在背面钝化膜经激光消融开槽后露出的硅片处沉积掺杂浆料，并进行烘干；或者
在扩散处理后的硅片背面沉积掺杂浆料，并进行烘干，然后对硅片进行正面和背面钝化膜沉积。
可选地，预定图形结构包括相互平行的多个线状图形，每个线状图形包括多个线段子图形，每个线段子图形由彼此紧邻的预定数目的斑点构成。
可选地，斑点的形状为矩形或圆角矩形。
可选地，斑点的宽度在30μm至130μm的范围内，斑点的长度在30μm至150μm的范围内。
可选地，彼此紧邻的两个斑点之间的距离在30μm至500μm的范围内。
可选地，在同一线状图形中的相邻的两个线段子图形的中心间距在40μm至600μm的范围内。
可选地，相邻的两个线状图形之间的距离在0.5mm至1.5mm的范围内。
可选地，预定数目在1至6的范围内。
可选地，预定数目为3或4。
本发明的有益效果包括：
本发明提供的太阳能电池背面局域掺杂的掺杂方法包括：对硅片进行制绒清洗，并进行高温扩散处理；对扩散处理后的硅片进行正面和背面钝化膜沉积以及背面掺杂浆料沉积；对沉积有掺杂浆料的硅片背面的待掺杂区域进行激光处理，以实现局域掺杂，激光处理的被处理区域具有预定图形结构。通过采用激光处理对硅片背面进行掺杂以形成具有预定图形结构的掺杂区域，实现了太阳能电池背面的局域掺杂，该激光掺杂处理过程对氧化铝介质钝化膜无损伤，与常规电池量产工艺兼容，从而能够实现量产局域掺杂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了常规PERC太阳能电池的结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的太阳能电池背面局域掺杂的掺杂方法的流程示意图；
图3示出了本发明实施例提供的激光掺杂处理的图形结构；
图4示出了本发明实施例制备的太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
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作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。
由于常规的局域重掺杂方法不能与氧化铝介质钝化膜工艺兼容，从而难以实现规模量产。因此，为了实现量产，需要提出一种新型的太阳能电池背面金属化区域局域重掺杂结构的制备方法。
图2示出了本发明实施例提供的太阳能电池背面局域掺杂的掺杂方法的流程示意图，具体步骤如下：
在步骤201中，对硅片进行制绒清洗，并进行高温扩散处理。
在步骤202中，对扩散处理后的硅片进行正面和背面钝化膜沉积以及背面掺杂浆料沉积。
其中，可选地，该步骤202可以包括如下中的一者：对扩散处理后的硅片进行正面和背面钝化膜沉积，然后在背面钝化膜经激光消融开槽后露出的硅片处沉积掺杂浆料，并进行烘干；或者在扩散处理后的硅片背面沉积掺杂浆料，并进行烘干，然后对硅片进行正面和背面钝化膜沉积。该掺杂浆料可含有硼、铝、镓、铟、铊等p型掺杂剂，也可含有磷、砷、碲、铋等n型掺杂剂。
在步骤203中，利用激光的消融作用，对沉积有掺杂浆料的硅片背面的待掺杂区域进行激光处理，以实现局域掺杂，所述激光处理的被处理区域具有预定图形结构。
本发明实施例所提供的掺杂方法将掺杂浆料与硅基底直接接触，采用激光处理，实现了背面金属化区域的局域掺杂。该激光掺杂处理过程对氧化铝介质钝化膜无损伤，与常规电池量产工艺兼容。
在上述步骤203之后，可以进行硅片正面和背面金属化，正面采用印刷金属浆料，背面采用丝网印刷、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、电镀等多种金属化技术实现金属电极制备，从而完成太阳能电池的制备。
如图3所示，本发明激光掺杂中的激光处理区域的预定图形结构是由线段群组组成的平行线图形。具体地，预定图形结构包括相互平行的多个线状图形，每个线状图形包括多个线段子图形，每个线段子图形由彼此紧邻的预定数目的斑点构成。可选地，斑点的形状为矩形或圆角矩形，激光处理中通过采用矩形或圆角矩形的斑点，可以使得相邻斑点之间紧密接合。斑点的宽度a在30μm至130μm的范围内，斑点的长度b在30μm至150μm的范围内。彼此紧邻的两个斑点之间的距离c在30μm至500μm的范围内。在同一线状图形中的相邻的两个线段子图形的中心间距d在40μm至600μm的范围内。相邻的两个线状图形之间的垂直距离e在0.5mm至1.5mm的范围内。可选地，预定数目在1至6的范围内。特别地，预定数目可以为3或4。
结合上述，本发明实施例的图形结构可以匹配适用多种激光掺杂方案，具体例如：(1)采用两次激光处理实现局域掺杂，第一次激光处理目的是将金属化区域的背面钝化介质膜消融掉而裸露出底层的硅表面，然后在这些开口区域印刷掺杂浆料，烘干后进行第二次激光处理，第二次激光处理的目的将掺杂浆料中的掺杂元素推进到硅片内，进而在电池金属化区域形成局域重掺杂；或者(2)采用一次激光处理实现局域掺杂，在背面介质层下方先印刷掺杂浆料，再进行介质层沉积，然后进行一次激光处理，实现开槽的同时，完成局域掺杂。
本发明实施例提供了特定的激光掺杂图形结构，激光处理区域根据该图形结构实施，此后再进行金属化工艺完成背面局域掺杂的太阳能电池制备。采用本发明的上述掺杂方法可以实现高的掺杂浓度，从而获得低的薄层方阻，采用本发明的掺杂方法制备的太阳能电池结构如图4所示，与常规PERC电池结构(如图1所示)不同，本发明的太阳能电池结构在背面金属化区域存在有局域重掺杂区域108，此处掺杂方阻通常为10-40Ω。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池背面局域掺杂的掺杂方法，其特征在于，包括：
步骤一，对硅片进行制绒清洗，并进行高温扩散处理；
步骤二，对扩散处理后的硅片进行正面和背面钝化膜沉积以及背面掺杂浆料沉积；
步骤三，对沉积有掺杂浆料的硅片背面的待掺杂区域进行激光处理，以实现局域掺杂，所述激光处理的被处理区域具有预定图形结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二包括如下中的一者：
对扩散处理后的硅片进行正面和背面钝化膜沉积，然后在背面钝化膜经激光消融开槽后露出的硅片处沉积掺杂浆料，并进行烘干；或者
在扩散处理后的硅片背面沉积掺杂浆料，并进行烘干，然后对硅片进行正面和背面钝化膜沉积。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预定图形结构包括相互平行的多个线状图形，每个线状图形包括多个线段子图形，每个线段子图形由彼此紧邻的预定数目的斑点构成。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述斑点的形状为矩形或圆角矩形。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述斑点的宽度在30μm至130μm的范围内，所述斑点的长度在30μm至150μm的范围内。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，彼此紧邻的两个斑点之间的距离在30μm至500μm的范围内。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在同一线状图形中的相邻的两个线段子图形的中心间距在40μm至600μm的范围内。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，相邻的两个线状图形之间的距离在0.5mm至1.5mm的范围内。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定数目在1至6的范围内。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预定数目为3或4。
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