CN110444637A - 一种太阳能电池片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了太阳能电池片的制作方法，包括：在第一温度和预设压强下，在表面具有损伤层的硅片的表面形成二氧化硅层，得到处理后硅片；将处理后硅片在第二温度下恒温预设时间，并进行冷却处理，得到冷却后硅片；去除位于冷却后硅片的表面的二氧化硅层和损伤层，得到硅片基体；在硅片基体的上表面形成扩散层；在扩散层的上表面形成隧穿层；在硅片基体的下表面形成钝化层；在钝化层的下表面形成氮化硅层；在隧穿层的上表面形成减反层；分别在减反层的上表面、氮化硅层的下表面形成电极。本申请中的方法使硅片基体中杂质含量明显减少，提高少子寿命，从而提高太阳能电池的光电转换效率。本申请还提供一种具有上述优点的太阳能电池。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种太阳能电池片及其制作方法。
背景技术
随着能源与环境的危机日益严重，太阳能作为一种储量无限、使用免费的绿色环保能源成为世界各国的研究热点。
太阳能电池是一种可以将太阳能转换为电能的器件，目前太阳能电池大部分都是由硅片制得的，硅片由硅棒切割得到，在硅棒的铸锭过程中不可避免的会有杂质残留在硅棒体内，从而使得硅片内含有一定浓度的杂质，杂质的存在会影响硅片少子的寿命，且杂质浓度越高少子寿命越低，硅片少子寿命低意味着太阳能电池的光电转换效率低，太阳能电池的开路电压和短路电流低，即太阳能电池的品质差。
因此，如何降低硅片中杂质的浓度，提升太阳能电池的光电转换效率是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种太阳能电池片及其制作方法，以提升太阳能电池片的光电转换效率。
为解决上述技术问题，本申请提供一种太阳能电池片的制作方法，包括：
在第一温度和预设压强下，在表面具有损伤层的硅片的表面形成二氧化硅层，得到处理后硅片；
将所述处理后硅片在第二温度下恒温预设时间，并进行冷却处理，得到冷却后硅片；
去除位于所述冷却后硅片的表面的所述二氧化硅层和所述损伤层，得到硅片基体；
在所述硅片基体的上表面形成扩散层；
在所述扩散层的上表面形成隧穿层；
在所述硅片基体的下表面形成钝化层；
在所述钝化层的下表面形成氮化硅层；
在所述隧穿层的上表面形成减反层；
分别在所述减反层的上表面、所述氮化硅层的下表面形成电极。
可选的，当所述硅片为单晶硅片时，所述去除位于所述冷却后硅片的表面的所述二氧化硅层和所述损伤层，得到硅片基体包括：
对所述冷却后硅片进行酸清洗，得到去除所述二氧化硅层的清洗后硅片；
对所述清洗后硅片进行制绒，得到所述硅片基体。
可选的，当所述硅片为多晶硅片时，所述去除位于所述冷却后硅片的表面的所述二氧化硅层和所述损伤层，得到硅片基体包括：
对所述冷却后硅片进行制绒，得到所述硅片基体。
可选的，所述第一温度的取值范围为600℃至750℃，包括端点值。
可选的，所述第二温度的取值范围为850℃至950℃，包括端点值。
可选的，所述在所述扩散层的上表面形成隧穿层包括：
利用高温热氧氧化法或浓硝酸法或臭氧法，在所述扩散层的上表面形成所述隧穿层。
可选的，在所述在第一温度和预设压强下，在表面具有损伤层的硅片的表面形成二氧化硅层，得到处理后硅片之前，还包括：
对待清洁硅片的表面进行清洁，得到所述硅片。
可选的，所述在所述硅片基体的下表面形成钝化层包括：
利用原子层沉积方法在所述硅片基体的下表面形成所述钝化层。
可选的，所述在所述隧穿层的上表面形成减反层包括：
利用等离子化学气相沉积方法在所述隧穿层的上表面形成所述减反层。
本申请还提供一种太阳能电池片，所述太阳能电池片为上述任一种所述太阳能电池片的制作方法制得的太阳能电池片。
本申请所提供的太阳能电池片的制作方法，包括：在第一温度和预设压强下，在表面具有损伤层的硅片的表面形成二氧化硅层，得到处理后硅片；将所述处理后硅片在第二温度下恒温预设时间，并进行冷却处理，得到冷却后硅片；去除位于所述冷却后硅片的表面的所述二氧化硅层和所述损伤层，得到硅片基体；在所述硅片基体的上表面形成扩散层；在所述扩散层的上表面形成隧穿层；在所述硅片基体的下表面形成钝化层；在所述钝化层的下表面形成氮化硅层；在所述隧穿层的上表面形成减反层；分别在所述减反层的上表面、所述氮化硅层的下表面形成电极。
可见，本申请中的太阳能电池片的制作方法，在表面具有损伤层的硅片的表面形成氧化硅层，得到表面由外向内依次分布有氧化硅层和损伤层的处理后硅片，将处理后硅片在第二温度下恒温预设时间，可以使硅片中的杂质溶解，然后进行冷却处理，在冷却处理的过程中，溶解的杂质会优先在处理后硅片表面的氧化硅层和损伤层中高缺陷密度区域成核析出，使得氧化硅层和损伤层中杂质浓度明显升高，冷却后硅片内部杂质的浓度明显降低，然后再去除氧化硅层和损伤层，使硅片基体中杂质含量明显减少，在硅片基体的上表面依次形成扩散层、隧穿层和减反层，在硅片基体的下表面依次形成钝化层和氮化硅层，太阳能电池片中杂质浓度降低，从而提高少子寿命，提高太阳能电池的光电转换效率，提升太阳能电池片的开路电压及短路电流。此外，本申请还提供一种具有上述优点的太阳能电池。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种太阳能电池片的制作方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的另一种太阳能电池片的制作方法的流程图；
图3为本申请所提供的太阳能电池片的结构示意图。
图中，1.硅片基体，2.扩散层，3.隧穿层，4.钝化层，5.氮化硅层，6.减反层，7.正电极，8.背电极。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，目前太阳能电池中的硅片内含有一定浓度的杂质，杂质的存在会影响硅片少子的寿命，且杂质浓度越高少子寿命越低，硅片少子寿命低意味着太阳能电池的光电转换效率低，太阳能电池的开路电压和短路电流低，即太阳能电池的品质差。
有鉴于此，本申请提供了一种太阳能电池片的制作方法，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种太阳能电池片的制作方法的流程图，该方法包括：
步骤S101：在第一温度和预设压强下，在表面具有损伤层的硅片的表面形成二氧化硅层，得到处理后硅片；
具体的，所述第一温度的取值范围为600℃至750℃，包括端点值，利用热氧氧化法在硅片的表面形成二氧化硅层。
需要指出的是，形成二氧化硅层需要低压条件，预设压强为100Pa。
需要说明的是，硅片是经过清洁处理去除表面脏污后的硅片。
还需要说明的是，本实施例中对硅片的种类不做具体限定，可自行设置，硅片可以为P型硅片，或者为N型硅片。
步骤S102：将所述处理后硅片在第二温度下恒温预设时间，并进行冷却处理，得到冷却后硅片；
具体的，所述第二温度的取值范围为850℃至950℃，包括端点值，恒温时间为20分钟，冷却处理的时间为30分钟，冷却至室温，压强为常压，冷却过程中硅片中溶解的杂质会优先氧化硅层和损伤层中高缺陷密度区域成核析出。
步骤S103：去除位于所述冷却后硅片的表面的所述二氧化硅层和所述损伤层，得到硅片基体；
步骤S104：在所述硅片基体的上表面形成扩散层；
具体的，在硅片基体的上表面形成扩散层以形成PN结，当硅片为P型硅片时，在硅片基体的上表面形成磷扩散层，当硅片为N型硅片时，在硅片基体的上表面形成硼扩散层，其中，磷扩散层的方阻取值范围为80ohm/sq～150ohm/sq。
可以理解的是，形成扩散层后，还需要将形成的磷硅玻璃或者硼硅玻璃去除，并对硅片基体的背面进行抛光处理，再进行后续步骤。
步骤S105：在所述扩散层的上表面形成隧穿层；
需要说明的是，本实施例中对隧穿层的形成方式不做具体限定，视情况而定，例如，可以利用高温热氧氧化法或浓硝酸法或臭氧法，在扩散层的上表面形成隧穿层。
具体的，隧穿层为二氧化硅层，控制隧穿层厚度范围在2nm～4nm之间，包括端点值。
步骤S106：在所述硅片基体的下表面形成钝化层；
可选的，利用原子层沉积方法在硅片基体的下表面形成钝化层，但是，本申请对此并不做具体限定，在本申请的其他实施例中，还可以利用化学气相沉积方法形成钝化层。
具体的，钝化层为氧化铝层，控制钝化层的厚度范围在4nm～15nm之间，包括端点值，以保证太阳能电池具有良好的钝化效果。
步骤S107：在所述钝化层的下表面形成氮化硅层；
优选地，控制氮化硅层的厚度范围在100nm～150nm之间，包括端点值。
步骤S108：在所述隧穿层的上表面形成减反层。
可选的，利用等离子化学气相沉积方法在所述隧穿层的上表面形成所述减反层，但是，本申请对此并不做具体限定，在本申请的其他实施例中，还可以利用有机化学气相沉积方法形成减反层。
具体的，减反层为氮化硅层，其折射率的取值范围为2.0～2.3，控制减反层的厚度范围在60nm～90nm之间，包括端点值，以降低太阳能电池的表面复合损失，提高太阳能电池的光电转换效率。
步骤S109：分别在所述减反层的上表面、所述氮化硅层的下表面形成电极。
具体的，利用皮秒激光器在氮化硅层的下表面进行激光开孔，控制开孔的宽度在20μm～100μm，形成铝背场，然后丝网印刷背电极；在减反层的上表面丝网印刷正电极，再进行烧结。
本实施例中的太阳能电池片的制作方法，在表面具有损伤层的硅片的表面形成氧化硅层，得到表面由外向内依次分布有氧化硅层和损伤层的处理后硅片，将处理后硅片在第二温度下恒温预设时间，可以使硅片中的杂质溶解，然后进行冷却处理，在冷却处理的过程中，溶解的杂质会优先在处理后硅片表面的氧化硅层和损伤层中高缺陷密度区域成核析出，使得氧化硅层和损伤层中杂质浓度明显升高，冷却后硅片内部杂质的浓度明显降低，然后再去除氧化硅层和损伤层，使硅片基体中杂质含量明显减少，在硅片基体的上表面依次形成扩散层、隧穿层和减反层，在硅片基体的下表面依次形成钝化层和氮化硅层，太阳能电池片中杂质浓度降低，从而提高少子寿命，提高太阳能电池的光电转换效率，提升太阳能电池片的开路电压及短路电流。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，当所述硅片为单晶硅片时，所述去除位于所述冷却后硅片的表面的所述二氧化硅层和所述损伤层，得到硅片基体包括：
对所述冷却后硅片进行酸清洗，得到去除所述二氧化硅层的清洗后硅片；
对所述清洗后硅片进行制绒，得到所述硅片基体。
具体的，利用氢氟酸对冷却后硅片进行清洗，可以去除二氧化硅层；由于硅片为单晶硅片，利用碱溶液对清洗后单晶硅片进行制绒去除表面的损伤层。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的其他实施例中，当所述硅片为多晶硅片时，所述去除位于所述冷却后硅片的表面的所述二氧化硅层和所述损伤层，得到硅片基体包括：
对所述冷却后硅片进行制绒，得到所述硅片基体。
具体的，硅片为多晶硅片，利用酸溶液对多晶硅片进行制绒时可一并去除二氧化硅层和损伤层，当然，在对多晶硅片制绒前，也可以增加一步单独利用氢氟酸去除损伤层的步骤，本申请对此并不做具体限定。
请参考图2，图2为本申请实施例所提供的另一种太阳能电池片的制作方法的流程图，该方法包括：
步骤S201：对待清洁硅片的表面进行清洁，得到所述硅片；
具体的，利用双氧水和氢氧化钾水溶液对待清洁硅片的表面进行清洗，去除待清洁硅片表面的脏污，得到硅片，需要指出的是，硅片表面的损伤层依然存在。
步骤S202：在第一温度和预设压强下，在表面具有损伤层的硅片的表面形成二氧化硅层，得到处理后硅片；
步骤S203：将所述处理后硅片在第二温度下恒温预设时间，并进行冷却处理，得到冷却后硅片；
步骤S204：去除位于所述冷却后硅片的表面的所述二氧化硅层和所述损伤层，得到硅片基体；
步骤S205：在所述硅片基体的上表面形成扩散层；
步骤S206：在所述扩散层的上表面形成隧穿层；
步骤S207：在所述硅片基体的下表面形成钝化层；
步骤S208：在所述钝化层的下表面形成氮化硅层；
步骤S209：在所述隧穿层的上表面形成减反层。
步骤S210：分别在所述减反层的上表面、所述氮化硅层的下表面形成电极。
请参考图3，本申请还提供一种太阳能电池片，所述太阳能电池片为上述任一实施例中所述太阳能电池片的制作方法制得的太阳能电池片。
具体的，该太阳能电池片包括硅片基体1，位于硅片基体2上表面的扩散层2，位于扩散层2上表面的隧穿层3，位于隧穿层3上表面的减反层6，位于减反层6上表面的正电极7，位于硅片基体2下表面的钝化层4，位于钝化层4下表面的氮化硅层5，位于氮化硅层5下表面的背电极8。
本实施例中的太阳能电池利用上述任一种太阳能电池片的制作方法制得，在表面具有损伤层的硅片的表面形成氧化硅层，得到表面由外向内依次分布有氧化硅层和损伤层的处理后硅片，将处理后硅片在第二温度下恒温预设时间，可以使硅片中的杂质溶解，然后进行冷却处理，在冷却处理的过程中，溶解的杂质会优先在处理后硅片表面的氧化硅层和损伤层中高缺陷密度区域成核析出，使得氧化硅层和损伤层中杂质浓度明显升高，冷却后硅片内部杂质的浓度明显降低，然后再去除氧化硅层和损伤层，使硅片基体中杂质含量明显减少，在硅片基体的上表面依次形成扩散层、隧穿层和减反层，在硅片基体的下表面依次形成钝化层和氮化硅层，太阳能电池片中杂质浓度降低，从而提高少子寿命，提高太阳能电池的光电转换效率，提升太阳能电池片的开路电压及短路电流。
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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或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。
以上对本申请所提供的太阳能电池片及其制作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池片的制作方法，其特征在于，包括：
在第一温度和预设压强下，在表面具有损伤层的硅片的表面形成二氧化硅层，得到处理后硅片；
将所述处理后硅片在第二温度下恒温预设时间，并进行冷却处理，得到冷却后硅片；
去除位于所述冷却后硅片的表面的所述二氧化硅层和所述损伤层，得到硅片基体；
在所述硅片基体的上表面形成扩散层；
在所述扩散层的上表面形成隧穿层；
在所述硅片基体的下表面形成钝化层；
在所述钝化层的下表面形成氮化硅层；
在所述隧穿层的上表面形成减反层；
分别在所述减反层的上表面、所述氮化硅层的下表面形成电极。
2.如权利要求1所述的太阳能电池片的制作方法，其特征在于，当所述硅片为单晶硅片时，所述去除位于所述冷却后硅片的表面的所述二氧化硅层和所述损伤层，得到硅片基体包括：
对所述冷却后硅片进行酸清洗，得到去除所述二氧化硅层的清洗后硅片；
对所述清洗后硅片进行制绒，得到所述硅片基体。
3.如权利要求1所述的太阳能电池片的制作方法，其特征在于，当所述硅片为多晶硅片时，所述去除位于所述冷却后硅片的表面的所述二氧化硅层和所述损伤层，得到硅片基体包括：
对所述冷却后硅片进行制绒，得到所述硅片基体。
4.如权利要求1至3任一项所述的太阳能电池片的制作方法，其特征在于，所述第一温度的取值范围为600℃至750℃，包括端点值。
5.如权利要求4所述的太阳能电池片的制作方法，其特征在于，所述第二温度的取值范围为850℃至950℃，包括端点值。
6.如权利要求5所述的太阳能电池片的制作方法，其特征在于，所述在所述扩散层的上表面形成隧穿层包括：
利用高温热氧氧化法或浓硝酸法或臭氧法，在所述扩散层的上表面形成所述隧穿层。
7.如权利要求6所述的太阳能电池片的制作方法，其特征在于，在所述在第一温度和预设压强下，在表面具有损伤层的硅片的表面形成二氧化硅层，得到处理后硅片之前，还包括：
对待清洁硅片的表面进行清洁，得到所述硅片。
8.如权利要求7所述的太阳能电池片的制作方法，其特征在于，所述在所述硅片基体的下表面形成钝化层包括：
利用原子层沉积方法在所述硅片基体的下表面形成所述钝化层。
9.如权利要求8所述的太阳能电池片的制作方法，其特征在于，所述在所述隧穿层的上表面形成减反层包括：
利用等离子化学气相沉积方法在所述隧穿层的上表面形成所述减反层。
10.一种太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池片为如权利要求1至9任一项所述太阳能电池片的制作方法制得的太阳能电池片。
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|---|---|---|---|---|
| CN111244226A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-06-05 | 浙江正泰太阳能科技有限公司 | 一种双面电池及其制作方法 |
| CN113394308A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-09-14 | 宣城睿晖宣晟企业管理中心合伙企业(有限合伙) | 半导体衬底层的处理方法及太阳能电池的形成方法 |
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| CN109326673A (zh) * | 2018-08-10 | 2019-02-12 | 浙江正泰太阳能科技有限公司 | P型晶体硅perc电池及其制备方法 |
| CN110061083A (zh) * | 2019-02-19 | 2019-07-26 | 东方日升（常州）新能源有限公司 | 一种全正面钝化接触高效p型晶硅太阳电池的制备方法 |
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2019
- 2019-08-28 CN CN201910802827.7A patent/CN110444637B/zh active Active
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