CN110957382A - 太阳能电池片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池片，其包括硅片；位于所述硅片表面的扩散层，所述扩散层包括轻掺杂区、缓冲掺杂区、重掺杂区，所述重掺杂区位于所述缓冲掺杂区内，轻掺杂区的方阻＞缓冲掺杂区的方阻＞重掺杂区的方阻；电极，所述电极位于所述重掺杂区上并与所述重掺杂区形成欧姆接触。本发明的太阳能电池片，通过设置缓冲掺杂区，且缓冲掺杂区的方阻介于轻掺杂区与重掺杂区之间，当由于工艺误差电极与重掺杂区不能完全重合时，缓冲掺杂区可以与偏移的电极形成欧姆接触，由于其掺杂适中，不会导致少子寿命严重偏低，大大改善了电池的效率。

Description

太阳能电池片及其制备方法
技术领域
本申请涉及太阳能电池制造技术领域，尤其涉及一种电池效率较高的太阳 能电池片及其制备方法。
背景技术
在太阳能电池制造工艺中，扩散掺杂制备PN结是主要的工序之一。扩散 工序在掺杂磷原子制备发射极的过程中，较轻的掺杂可以减少少子复合，增加 少子寿命，但较轻的掺杂导致了金属电极银与硅接触不好，增大了接触电阻。选 择性发射极是一种在金属电极区域重掺杂，在非金属区域轻掺杂的扩散技术， 这样既可以保证银与硅接触又可以增加少子寿命。
激光掺杂选择性发射极(LDSE)是利用激光光束选择性的照射硅表面，使 硅衬底变成熔融状态，掺杂原子可以迅速进入熔融硅中，当激光光束消失后， 熔融的硅冷却结晶，掺杂原子就进入硅晶体中，形成重掺杂区。激光掺杂选择 性发射极中的一种制备流程如下：制绒→扩散→激光掺杂→刻蚀→PECVD镀膜 →丝网印刷→烧结测试。
其中，在激光掺杂工序中，激光按照丝网印刷网版图形进行光照掺杂，在 后道丝网印刷图形区域形成重掺杂。如图1所示，在硅片1’表面具有轻掺杂区 11’和重掺杂区13’；由于丝网印刷会存在部分硅片1’偏移和随着网版使用寿 命，栅线2’逐渐变宽等因素影响，激光重掺杂区域13’的宽度必须远远大于栅 线2’的宽度，典型的例子中，激光掺杂宽度80um，银栅线宽度40um。由于重 掺杂区域的宽度大于银栅线的宽度，导致未与银栅线接触的重掺杂区复合严重， 少数载流子寿命低，影响电池100’的效率。
有鉴于此，有必要提供一种改进的太阳能电池片及其制备方法，以解决上 述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池效率较高的太阳能电池片及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明提供一种太阳能电池片，其包括硅片；位于 所述硅片表面的扩散层，所述扩散层包括轻掺杂区、缓冲掺杂区、重掺杂区， 所述重掺杂区位于所述缓冲掺杂区内，轻掺杂区的方阻＞缓冲掺杂区的方阻＞ 重掺杂区的方阻；电极，所述电极位于所述重掺杂区上并与所述重掺杂区形成 欧姆接触。
作为本发明的进一步改进，位于所述重掺杂区宽度方向两侧的所述缓冲掺 杂区的宽度介于所述重掺杂区宽度的1/4～3/4之间。
作为本发明的进一步改进，位于所述重掺杂区宽度方向两侧的所述缓冲掺 杂区的宽度相同或不同。
作为本发明的进一步改进，所述重掺杂区的宽度为所述电极宽度的0.8倍 ～1.2倍。
作为本发明的进一步改进，所述轻掺杂区的方阻为130ohm±20ohm，所述 缓冲掺杂区的方阻为100ohm±20ohm，所述重掺杂区的方阻为60ohm±10 ohm。
作为本发明的进一步改进，所述硅片为P型硅，所述扩散层为磷扩散层； 或所述硅片为N型硅，所述扩散层为硼扩散层。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种太阳能电池片的制备方法，包括 如下步骤:提供制绒后的硅片，在硅片的表面进行扩散，形成轻掺杂区；在所述 硅片的第一区域内进行掺杂，形成缓冲掺杂区；在所述硅片的第二区域内进行 掺杂，形成重掺杂区；其中，所述第二区域位于所述第一预定区域内，且轻掺 杂区的方阻＞缓冲掺杂区的方阻＞重掺杂区的方阻。
作为本发明的进一步改进，形成缓冲掺杂区的步骤具体为：在第一区域内， 使用激光光束照射掺杂，激光功率为10W～20W，激光照射频率1000KHZ ～2000KHZ，激光扫描速度30m/s～50m/s，激光光束的直径为第一区域的宽度 ±10um。
作为本发明的进一步改进，形成重掺杂区的步骤具体为：在第二区域内， 使用激光光束照射掺杂，激光功率20W～30W，频率1000KHZ～2000KHZ，扫 描速度30m/s～50m/s，激光光束的直径为第二区域的宽度±10um。
作为本发明的进一步改进，位于所述第二区域宽度方向两侧的所述第一区 域的宽度介于所述第二区域宽度的1/4～3/4之间。
作为本发明的进一步改进，位于所述第二区域宽度方向两侧的所述第一区 域的宽度相同或不同。
作为本发明的进一步改进，太阳能电池片的制备方法还包括如下步骤：在 所述重掺杂区上方制备电极。
作为本发明的进一步改进，所述重掺杂区的宽度为所述电极宽度的0.8倍 ～1.2倍。
作为本发明的进一步改进，所述轻掺杂区的方阻为130ohm±20ohm，所述 缓冲掺杂区的方阻为100ohm±20ohm，所述重掺杂区的方阻为60ohm±10 ohm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的太阳能电池片，通过设 置缓冲掺杂区，且缓冲掺杂区的方阻介于轻掺杂区与重掺杂区之间，当由于工 艺误差电极与重掺杂区不能完全重合时，缓冲掺杂区可以与偏移的电极形成欧 姆接触，由于其掺杂适中，不会导致少子寿命严重偏低，大大改善了电池的效 率。
附图说明
图1是现有的太阳能电池片的选择性发射极的剖视图，未示意太阳能电池 片的其他结构；
图2是本发明一较佳实施例的太阳能电池片的选择性发射极的剖视图，未 示意太阳能电池片的其他结构；
图3a～图3e是本发明一较佳实施例中的太阳能电池片的选择性发射极的制 备方法工艺流程图。
具体实施例
以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施 方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、 方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于 其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。
另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位 置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于 另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工 作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被 描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征 “上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可 以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空 间相关的描述语。
如图2所示，为本发明较佳实施例的太阳能电池片100，其包括硅片1；位 于所述硅片1表面的扩散层，所述扩散层包括轻掺杂区11、缓冲掺杂区12、重 掺杂区13，所述重掺杂区13位于所述缓冲掺杂区12内，轻掺杂区11的方阻 ＞缓冲掺杂区的方阻＞重掺杂区13的方阻；电极2，所述电极2位于所述重掺 杂区13上且与所述重掺杂区13形成欧姆接触。
太阳能电池片100的其他结构与现有技术相同，于此不再赘述。
本领域技术人员可以理解的是，本发明所提及的“所述重掺杂区13位于所 述缓冲掺杂区12内”指的是：排除工艺误差外，缓冲掺杂区12的宽度大于重 掺杂区13的宽度，沿垂直于所述硅片1的方向，所述重掺杂区13在硅片1上 的投影位于所述缓冲掺杂区12内。具体可以理解为，所述重掺杂区13宽度方 向的一侧边缘位于所述缓冲掺杂区12内，或两侧边缘均位于所述缓冲掺杂区 12内。当由于工艺误差所造成的不可避免的所述重掺杂区13宽度方向的一侧 边缘稍微超出所述缓冲掺杂区12的情况也包含在内。
本发明的缓冲掺杂区12的方阻介于轻掺杂区11与重掺杂区13之间，当由 于工艺误差电极2与重掺杂区13不能完全重合时，缓冲掺杂区可以与偏移的电 极2形成欧姆接触，由于其掺杂适中，不会导致少子寿命严重偏低，大大改善 了电池的效率。
具体地，当所述硅片1为P型硅时，采用磷扩散；当所述硅片1为N型硅 是，采用硼扩散。所述轻掺杂区11的方阻为130ohm±20ohm，所述缓冲掺杂 区的方阻为100ohm±20ohm，所述重掺杂区13的方阻为60ohm±10ohm。
本发明中，所述重掺杂区13宽度方向两侧均具有部分所述轻掺杂区11， 印刷栅线形成电极2时，向任意一侧偏移均可以与缓冲掺杂区12形成欧姆接触。 位于所述重掺杂区13宽度方向两侧的所述缓冲掺杂区12的宽度相同或不同， 考虑电极2栅线向两侧便宜的概率基本一致，优选两者相同或大致相同。
位于所述重掺杂区13宽度方向两侧的所述缓冲掺杂区12的宽度介于所述 重掺杂区13宽度的1/4～3/4之间；此宽度设计能够弥补现阶段印刷工艺引起的 偏移量所造成的少数载流子寿命低的缺陷。
优选地，位于所述重掺杂区13宽度方向两侧的所述缓冲掺杂区12的宽度 均为所述重掺杂区13宽度的1/2。例如，电极2宽度为40μm，则重掺杂区13 的宽度为40μm，缓冲掺杂区12的宽度为80μm，所述重掺杂区13宽度方向 两侧的所述缓冲掺杂区12的宽度均为20μm。
进一步地，所述重掺杂区13的宽度设计为所述电极2宽度的0.8倍～1.2倍， 以在工艺误差范围内，使得所述重掺杂区13的宽度与所述电极2的宽度相同， 即两者基本完全重合。优选地，所述重掺杂区13的宽度与所述电极2的宽度相 同，太阳能电池的效率最高。
如图3a～图3e所示，为本发明一较佳实施例的太阳能电池片100的制备方 法，包括如下步骤:如图3a，提供制绒后的硅片1。如图3b，在硅片1的表面进 行扩散，形成轻掺杂区11，也即形成PN结；硅片1为P型硅时，采用磷扩散， 硅片1为N型硅时，采用硼扩散。如图3c，在所述硅片1的第一区域内进行掺 杂，形成缓冲掺杂区12。如图3d，在所述硅片1的第二区域内进行掺杂，形成 重掺杂区13；其中，所述第二区域位于所述第一预定区域内，且轻掺杂区11 的方阻＞缓冲掺杂区的方阻＞重掺杂区13的方阻。
其中，形成缓冲掺杂区12与形成重掺杂区13的步骤顺序是可以互换的， 且互换后不会影响形成的太阳能电池片100的结构。
本领域技术人员可以理解的是：上述太阳能电池片100的制备方法是为了 形成具有选择性发射电极的太阳能电池片100，因此第二区域的位置、形状的 设计与预形成的电极2相一致。所述第二区域位于所述第一预定区域内，因此 所述第一预定区域的宽度大于第二区域的宽度，且形成的所述重掺杂区13位于 形成的所述缓冲掺杂区12内；其所能达成的效果，请参考上述太阳能电池片100 的描述，于此不再赘述。
具体地，形成的所述轻掺杂区11的方阻为130ohm±20ohm，所述缓冲掺 杂区的方阻为100ohm±20ohm，所述重掺杂区13的方阻为60ohm±10ohm。
本发明中，所述第二区域宽度方向两侧均具有部分所述第一区域，且位于 所述第二区域宽度方向两侧的所述第一区域的宽度相同或不同。因此，形成的， 所述重掺杂区13宽度方向两侧均具有部分所述轻掺杂区11，且位于所述重掺 杂区13宽度方向两侧的所述缓冲掺杂区12的宽度相同或不同，考虑电极2栅 线向两侧便宜的概率基本一致，优选两者相同或大致相同。
具体地，位于所述第二区域宽度方向两侧的所述第一区域的宽度介于所述 第二区域宽度的1/4～3/4之间，因此，位于所述重掺杂区13宽度方向两侧的所 述缓冲掺杂区12的宽度介于所述重掺杂区13宽度的1/4～3/4之间。
优选地，位于所述第二区域宽度方向两侧的所述第一区域的宽度均为所述 第二区域宽度的1/2，因此，位于所述重掺杂区13宽度方向两侧的所述缓冲掺 杂区12的宽度为所述重掺杂区13宽度的1/2。例如：例如，电极2宽度为40 μm时，则第二区域的宽度为40μm，第一区域的宽度为80μm，所述第二区 域宽度方向两侧的所述第一区域的宽度均为20μm。
进一步地，太阳能电池片100的制备方法还包括如下步骤：如图3e所述， 在所述重掺杂区13上方制备电极2。具体还可以包括：对形成轻掺杂区11、缓 冲掺杂区12、重掺杂区13的硅片1依次进行刻蚀去磷硅玻璃层，PECVD法制 备氮化硅，丝网印刷电极2、烧结；在丝网印刷电极2过程中，电极2的位置 需要与重掺杂区13的位置相同，并且电极2的宽度设计与重掺杂区13宽度基 本相同。因此，“在所述重掺杂区13上方制备电极2”指的是，电极2位于重 掺杂区13的上方，并非特指电极2直接制作于重掺杂区13上。
本发明所提及的所有制备工艺中，除了扩散层的重掺杂区13、缓冲掺杂区 12的制备过程，其他均可借鉴采用现有工艺，于此不再赘述。
所述第二区域的宽度被设计为：所述第二区域的宽度为所述电极2宽度的 0.8倍～1.2倍，优选地两者宽度一致。相应地此形成的所述重掺杂区13的宽度 为所述电极2宽度的0.8倍～1.2倍，优选地两者宽度一致。
本发明一较佳实施例中，形成缓冲掺杂区12的步骤为：在第一区域内，使 用激光光束照射掺杂，激光功率为10W～20W，激光照射频率1000KHZ ～2000KHZ，激光扫描速度30m/s～50m/s，激光光束的直径为第一区域的宽度 ±10um。该步骤适用于P型硅的磷扩散，也适用于N型硅的硼扩散。
本发明一较佳实施例中，形成重掺杂区13的步骤具体为：在第二区域内， 使用激光光束照射掺杂，激光功率20W～30W，频率1000KHZ～2000KHZ，扫 描速度30m/s～50m/s，激光光束的直径为第二区域的宽度±10um。该步骤适用 于P型硅的磷扩散，也适用于N型硅的硼扩散。
区别于上述实施例，也可以采用其他常规的掺杂工艺分别在第一区域、第 二区域形成缓冲掺杂区12、重掺杂区13，常规的掺杂工艺不再赘述。
综上所述，本申请的太阳能电池片100，通过设置缓冲掺杂区12，且缓冲 掺杂区12的方阻介于轻掺杂区11与重掺杂区13之间，当由于工艺误差电极2 与重掺杂区13不能完全重合时，缓冲掺杂区12可以与偏移的电极2形成欧姆 接触，由于其掺杂适中，不会导致少子寿命严重偏低，大大改善了电池的效率。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅 包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域 技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当 组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具 体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作 的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种太阳能电池片，其特征在于：所述太阳能电池片包括
硅片；
位于所述硅片表面的扩散层，所述扩散层包括轻掺杂区、缓冲掺杂区、重掺杂区，所述重掺杂区位于所述缓冲掺杂区内，轻掺杂区的方阻＞缓冲掺杂区的方阻＞重掺杂区的方阻；
电极，所述电极位于所述重掺杂区上并与所述重掺杂区形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：位于所述重掺杂区宽度方向两侧的所述缓冲掺杂区的宽度介于所述重掺杂区宽度的1/4～3/4之间。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：位于所述重掺杂区宽度方向两侧的所述缓冲掺杂区的宽度相同或不同。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述重掺杂区的宽度为所述电极宽度的0.8倍～1.2倍。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述轻掺杂区的方阻为130ohm±20ohm，所述缓冲掺杂区的方阻为100ohm±20ohm，所述重掺杂区的方阻为60ohm±10ohm。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述硅片为P型硅，所述扩散层为磷扩散层；或所述硅片为N型硅，所述扩散层为硼扩散层。
7.一种太阳能电池片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
提供制绒后的硅片，在硅片的表面进行扩散，形成轻掺杂区；
在所述硅片的第一区域内进行掺杂，形成缓冲掺杂区；
在所述硅片的第二区域内进行掺杂，形成重掺杂区；
其中，所述第二区域位于所述第一预定区域内，且轻掺杂区的方阻＞缓冲掺杂区的方阻＞重掺杂区的方阻。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于：形成缓冲掺杂区的步骤具体为：在第一区域内，使用激光光束照射掺杂，激光功率为10W～20W，激光照射频率1000KHZ～2000KHZ，激光扫描速度30m/s～50m/s，激光光束的直径为第一区域的宽度±10um。
9.根据权利要求7所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于：形成重掺杂区的步骤具体为：在第二区域内，使用激光光束照射掺杂，激光功率20W～30W，频率1000KHZ～2000KHZ，扫描速度30m/s～50m/s，激光光束的直径为第二区域的宽度±10um。
10.根据权利要求7所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于：位于所述第二区域宽度方向两侧的所述第一区域的宽度介于所述第二区域宽度的1/4～3/4之间。
11.根据权利要求7所述的太阳能电池片，其特征在于：位于所述第二区域宽度方向两侧的所述第一区域的宽度相同或不同。
12.根据权利要求7所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于：太阳能电池片的制备方法还包括如下步骤：在所述重掺杂区上方制备电极。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述重掺杂区的宽度为所述电极宽度的0.8倍～1.2倍。
14.根据权利要求7所述的太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述轻掺杂区的方阻为130ohm±20ohm，所述缓冲掺杂区的方阻为100ohm±20ohm，所述重掺杂区的方阻为60ohm±10ohm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112786719A (zh) * 2020-12-24 2021-05-11 隆基绿能科技股份有限公司 太阳电池及电池组件
CN114078977A (zh) * 2020-12-18 2022-02-22 帝尔激光科技(无锡)有限公司 太阳能电池选择性发射极的制备方法和制备设备

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