CN110289321A - 背面电极激光烧结的perc太阳能电池的制备方法 - Google Patents
背面电极激光烧结的perc太阳能电池的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110289321A CN110289321A CN201910399798.4A CN201910399798A CN110289321A CN 110289321 A CN110289321 A CN 110289321A CN 201910399798 A CN201910399798 A CN 201910399798A CN 110289321 A CN110289321 A CN 110289321A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- solar battery
- preparation
- rear electrode
- perc solar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 101001073212 Arabidopsis thaliana Peroxidase 33 Proteins 0.000 title claims abstract description 32
- 101001123325 Homo sapiens Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Proteins 0.000 title claims abstract description 32
- 102100028961 Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Human genes 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 27
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910000632 Alusil Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002679 ablation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 24
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Si] Chemical compound [AlH3].[Si] KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229940023462 paste product Drugs 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：步骤1：在PERC电池半成品的正面和背面按要求印刷浆料并烘干，其中背面印刷铝浆，且该铝浆在高温下不穿透背面的氮化硅层；步骤二：经过高温烧结，使浆料完全金属化，即，使铝浆固化为金属铝；步骤三：使用激光器按照预先设计好的图形在电池片的背面做局部烧结，在激光开槽的同时，消融的金属铝和硅层表面形成铝硅合金完全渗透激光开槽区域并将开槽区域填满。本发明可以在传统PERC电池的基础上进一步减小对背面钝化层的破坏，同时还不会形成空洞，从而改善电池的接触电阻和填充因子，可以进一步提升开路电压和转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是一种背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法。
背景技术
为了提升晶硅太阳能电池的转换效率，PERC(钝化发射极背面电池)电池技术已经成为行业内的主流技术。PERC技术是通过在硅片的背面增加一层钝化层(氧化铝或者氧化硅)，对硅片起到钝化的作用，有效提升少子寿命。为了防止钝化层被破坏，影响钝化效果，还会在钝化层外面再镀一层氮化硅层。
在常规晶硅太阳电池的印刷过程中，先在电池的正/背面印刷浆料，并烘干 (其中背面印刷铝浆)，再经过高温烧结，使浆料完全金属化并和硅形成铝硅合金(即浆料固化的过程，烧结过程中浆料中的有机成分完全挥发，烧结后浆料不会被轻易磨损)。铝硅合金具备良好的欧姆接触，能够降低串联电阻，使电流能够顺利导出。但是，PERC电池因为背面有钝化层和氮化硅层，要使背面印刷的铝浆和硅形成良好的欧姆接触，浆料必须穿透钝化层和氮化硅层，但这样就破坏了钝化层对硅片的钝化效果。
目前的工艺是通过使用波长为532nm的激光器，将表层的一部分氮化硅层消融(这个过程又称为激光开槽)，之后在硅片的正/背面完成浆料印刷(其中激光开槽的背面印刷铝浆)，并进行高温烧结。而这个过程中对铝浆是有要求的，即在高温烧结条件下要求铝浆无法穿透氮化硅层，这样就无法破坏钝化层，不会降低钝化效果。而激光开槽区域因为没有氮化硅层的阻挡，铝浆直接穿透钝化层和硅接触，高温烧结条件下形成铝硅合金，降低串联电阻，顺利导出电流。
PERC电池通过背面增加钝化层和激光开槽的方法，有效提升了少子寿命，并形成良好的欧姆接触，大大提高了电池的转换效率。
而背面激光开槽区域的面积(即钝化层被破坏的面积)对PERC电池的钝化效果有着决定性的影响；从理论上来讲激光开槽区域的面积越小，对钝化层的破坏就越小，少子寿命就越高，开路电压也就越高。但同时开槽的面积不能过小，若开槽面积越小，在高温烧结的过程中，铝浆无法完全渗透激光开槽区域，即无法将开槽区域填满(会形成所谓的空洞)，那么空洞区域就无法形成良好的铝硅接触，影响串联电阻和填充因子，继而影响电池的转换效率。而要解决此类问题必需要铝浆开发商再做更多的工作，改变现有铝浆的特性才能解决，目前还未有相应的铝浆产品。
此外，目前的PERC电池，背面激光开槽区域的总面积(即钝化层被破坏的面积)占整个硅片面积的2-3％，无法再进一步降低，否则填充因子上的损失远高于开路电压的提升，会降低电池的转换效率。
所以现有的制程：“激光开槽—印刷浆料—高温烧结”的工艺制约了激光开槽区域的面积(即钝化层被破坏的面积)进一步的降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，使钝化层被破坏的面积可以远低于传统制程的2-3％，而且不会形成“空洞”，从而改善电池的接触电阻和填充因子，可以进一步提升开路电压和转换效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在PERC电池半成品的正面和背面按要求印刷浆料并烘干，其中背面印刷铝浆，且该铝浆在高温下不穿透背面的氮化硅层；
步骤二：经过高温烧结，使浆料完全金属化，即，使铝浆固化为金属铝；烧结过程中浆料中的有机成分完全挥发，烧结后浆料不会被轻易磨损；
步骤三：使用激光器按照预先设计好的图形在电池片的背面做局部烧结，在激光开槽的同时，消融的金属铝和硅层表面形成铝硅合金完全渗透激光开槽区域并将开槽区域填满。
步骤三中激光发挥了重要的作用，直接完成了铝硅合金的制作，在烧结过程中伴随着铝的扩散，与硅体形成合金，并形成一个背电场，对提升钝化、降低串联电阻、提高电池输出电压都是有益的。
因此，对于激光器的选择也是有要求的，因为要形成铝硅合金必须要有更高的温度和能量，原先532nm波长的激光器无法达到该要求，必须更换波长为 1064nm的激光器，而且要匹配合适的参数，确保金属铝层在接触到激光的瞬间不会被高温蒸发，同时还要被推进至硅片表层，使之与硅片形成铝硅合金。
激光烧结后，在电池背面形成烧结点尺寸远小于常规PERC制程中的激光开槽尺寸(即对钝化层的破坏面积远小于常规PERC制程)。
本发明所述的背面激光烧结点，可以是单个点，也可以是多个连续的点。点与点之间的距离完全相等，距离在0.1-1.5mm，单个点的直径在10-80um，所有点的总面积占硅片面积的0.3％-1.5％。
本发明所述的背面激光烧结的太阳能电池，其所用的铝浆为非烧穿氮化硅层的浆料，不用考虑该浆料是否会影响开槽区域的铝硅接触，也不用考虑形成空洞，对浆料的需求不再受到这些方面的限制。背面激光烧结的太阳能电池，必须先经过高温烧结，才能进行背面激光烧结步骤。背面激光烧结的太阳能电池，其背面印刷烧结后，形成的金属铝层的厚度在3-15μm。
本发明是一种基于PERC电池背面铝浆的激光烧结。激光烧结必须在电池片经过高温烧结之后进行。激光烧结图形是有具体要求的，整个激光烧结的总面积占硅片面积的0.3％-1.5％，且激光烧结是非连续的，不是从头至尾的对一根栅线进行激光烧结，激光烧结点的尺寸和位置也是灵活多变的。本发明中的激光烧结的作用是将表层的铝金属推进至硅表层，在高温下形成铝硅合金，而并非起一个浆料固化的作用。
本发明的有益效果是：
1、与常规流程的PERC电池相比，对钝化层的破坏更少，同时也不影响电池的接触电阻和填充因子，大幅度提升了开路电压，提升电池片的转换效率；
2、激光烧结能够使得背面铝浆与硅片形成良好的欧姆接触，有效的提升了填充因子，提升电池片的转换效率；
3、背面铝浆与硅片的欧姆接触不再受到开槽形状的影响，对背面铝浆的依赖下降，铝浆不再成为制约背面欧姆接触的难点。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：首先在PERC电池半成品上，进行正面和背面浆料的印刷和烘干，其中背面铝浆使用现有技术中的铝浆即可，不需要再单独开发。
步骤二：进烧结炉进行高温烧结，形成良好的欧姆接触。通过丝印参数和其它物料的匹配，电池片在经过高温烧结后，金属铝层的厚度为5μm。
步骤三：使用波长为1064nm的激光器，按照要求在经高温烧结的电池背面进行激光烧结。
背面激光烧结点是单个点；
背面激光烧结点，点与点之间的距离完全相等；
背面激光烧结点，点与点之间的距离在0.8mm。
通过设定好激光能量参数，背面激光烧结点，单个点的直径为35μm。
背面激光烧结点，所有点的总面积占硅片面积的0.68％。
激光烧结后的电池片测试转换效率结果如下，和现有的常规PERC制程对比，在开路电压和转换效率上提升明显：
通过背面激光烧结的技术，PERC的电池转换效率提升0.1％。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。
Claims (8)
1.一种背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在PERC电池半成品的正面和背面按要求印刷浆料并烘干，其中背面印刷铝浆，且该铝浆在高温下不穿透背面的氮化硅层；
步骤二：经过高温烧结，使浆料完全金属化，即，使铝浆固化为金属铝；
步骤三：使用激光器按照预先设计好的图形在电池片的背面做局部烧结，在激光开槽的同时，消融的金属铝和硅层表面形成铝硅合金完全渗透激光开槽区域并将开槽区域填满。
2.如权利要求1所述的背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤三中的激光器的波长为1064nm。
3.如权利要求1所述的背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，背面激光烧结图形是单个点，或是多个连续的点。
4.如权利要求3所述的背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述背面激光烧结点的点与点之间的距离完全相等。
5.如权利要求3所述的背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述背面激光烧结点的单个点的直径在10-80μm。
6.如权利要求4所述的背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述背面激光烧结点的点与点之间的距离在0.1-1.5mm。
7.如权利要求3所述的背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述背面激光烧结点，所有点的总面积占硅片面积的0.3％-1.5％。
8.如权利要求1所述的背面电极激光烧结的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，金属铝层的厚度为3-15μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910399798.4A CN110289321A (zh) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | 背面电极激光烧结的perc太阳能电池的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910399798.4A CN110289321A (zh) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | 背面电极激光烧结的perc太阳能电池的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110289321A true CN110289321A (zh) | 2019-09-27 |
Family
ID=68001843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910399798.4A Pending CN110289321A (zh) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | 背面电极激光烧结的perc太阳能电池的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110289321A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005150609A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Sharp Corp | 太陽電池の製造方法 |
| CN102956723A (zh) * | 2011-08-21 | 2013-03-06 | 比亚迪股份有限公司 | 一种太阳能电池及其制备方法 |
| CN103733349A (zh) * | 2011-08-11 | 2014-04-16 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 不具有烧透能力或具有较差烧透能力的铝浆及其用于钝化发射极和背面触点硅太阳能电池的背面电极的用途 |
| CN103918089A (zh) * | 2011-09-07 | 2014-07-09 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 用于生产lfc-perc硅太阳能电池的方法 |
| CN206789556U (zh) * | 2017-04-18 | 2017-12-22 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | 点虚线型太阳电池的背面结构 |
| CN208352304U (zh) * | 2018-07-04 | 2019-01-08 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种perc电池背场激光开槽图形 |
-
2019
- 2019-05-14 CN CN201910399798.4A patent/CN110289321A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005150609A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Sharp Corp | 太陽電池の製造方法 |
| CN103733349A (zh) * | 2011-08-11 | 2014-04-16 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 不具有烧透能力或具有较差烧透能力的铝浆及其用于钝化发射极和背面触点硅太阳能电池的背面电极的用途 |
| CN102956723A (zh) * | 2011-08-21 | 2013-03-06 | 比亚迪股份有限公司 | 一种太阳能电池及其制备方法 |
| CN103918089A (zh) * | 2011-09-07 | 2014-07-09 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 用于生产lfc-perc硅太阳能电池的方法 |
| CN206789556U (zh) * | 2017-04-18 | 2017-12-22 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | 点虚线型太阳电池的背面结构 |
| CN208352304U (zh) * | 2018-07-04 | 2019-01-08 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种perc电池背场激光开槽图形 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101447528A (zh) | 一种双面钝化和激光打点制备背点接触晶体硅太阳电池的方法 | |
| CN102479883A (zh) | 太阳电池正面电极的形成方法 | |
| CN102145602A (zh) | 一种晶体硅选择性发射极电池的印刷对位方法 | |
| CN104701424A (zh) | 基于丝网印刷的硅太阳能电池制备方法 | |
| CN103594564A (zh) | 全背电极太阳能电池的制作方法及全背电极太阳能电池 | |
| CN108878591A (zh) | 一种晶硅太阳能电池金属电极的激光烧结方法 | |
| CN102769070B (zh) | 一种高效的太阳能电池制作方法 | |
| CN209056507U (zh) | 一种mwt异质结硅太阳电池 | |
| CN102623564A (zh) | 一种具有激光开槽正面电极的晶体硅太阳电池的制作方法 | |
| US20050087226A1 (en) | Electrode arranging method | |
| US20080054259A1 (en) | Semiconductor Component with an Electric Contact Arranged on at Least One Surface | |
| CN113437178A (zh) | 一种选择性激光烧结制备太阳能电池金属化电极的方法 | |
| CN110289321A (zh) | 背面电极激光烧结的perc太阳能电池的制备方法 | |
| CN102024869B (zh) | 太阳能电池的制造方法 | |
| CN111341885A (zh) | 一种正面无副栅的单晶perc电池制备方法 | |
| CN111554755A (zh) | 一种太阳能电池电极金属化的方法 | |
| CN110350054A (zh) | 一种太阳能晶硅电池片的印刷方法 | |
| CN213304149U (zh) | 一种高效perc太阳能电池 | |
| CN108198905A (zh) | 一种选择发射极的mwt太阳能电池的制备方法 | |
| CN109103294A (zh) | 烧穿型局部接触背钝化太阳能电池的制作方法 | |
| CN206236682U (zh) | 一种薄晶体硅电池 | |
| CN102709403B (zh) | 适用于选择性发射极太阳电池的无掩膜回蚀方法 | |
| CN208157424U (zh) | 一种提高p型单晶双面太阳能电池转换效率的铝背场结构 | |
| CN105845776A (zh) | 局部背场n型光伏电池的制备方法及其电池和组件、系统 | |
| JP2004152827A (ja) | 太陽電池素子およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190927 |