CN111403551A - 一种高效单晶硅perc太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法。它包括如下步骤：S1：制绒；S2：扩散；S3：刻蚀；S4：退火；S5：正面印刷掩膜材料，固化；S6：正面SiNx沉积；S7：去除掩膜材料；S8：背面Al2O3/SiNx沉积；S9：背面激光开槽；S10：背电极、背电场印刷烧结；S11：TCO沉积；S12：正面印刷Ag主栅，低温烧结。本发明采用掩膜法制备透明导电薄膜材料来收集传输载流子，替代常规的副栅线，本发明可以大大减少正面Ag栅线的遮光面积，从而大大增加了光的利用率，且减少了载流子传输的串阻，有利于提高PERC太阳能电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种PERC太阳能电池的制备方法，尤其是涉及一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法。
背景技术
目前，PERC晶体硅太阳能电池作为市场上的主流产品，生产工艺日趋成熟和完善，各个电池厂家纷纷扩产。目前单晶PERC太阳能电池的制造流程主要是：制绒——扩散——刻蚀——退火——背面沉积钝化膜——正面沉积减反膜——背面激光——背电极、背电场和正电极印刷——烧结。为提高PERC晶体硅太阳能电池的市场竞争力，就必须不断提高PERC太阳能电池的转换效率。
PERC太阳能电池正电极结构主要由主栅线和副栅线组成，主栅线主要用来传导电流和提供焊接拉力，副栅线主要用来收集光生载流子。目前PERC太阳能电池正面栅线遮光占4%-6%，大大影响了PERC太阳能电池片的受光面积，影响电池片转换效率。因此，如何开发一种高效单晶PERC太阳能电池的制备方法，大大减小PERC太阳能电池正面的遮光面积，提高电池的转换效率，成为研究者关注的重点。
发明内容
本发明提供了一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法；解决现有技术中存在电池正面副栅线遮光影响光电转换率的问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法，包括S1：选用P型硅片为基底材料，进行制绒工序；S2：对硅片进行扩散工序，形成扩散层；S3：对硅片进行刻蚀工序；S4：对硅片进行退火工序；其特征在于：
S5：在硅片的正面印刷掩膜材料并固化，掩膜材料呈栅线状分布。
S6：对硅片的正面进行SiNx沉积工序，制备氮化硅减反膜；
S7：去处掩膜材料，使原本被掩膜材料覆盖的硅片正极露出；
S8：对硅片的背面进行Al2O3/SiNx沉积工序，制备Al2O3/SiNx钝化膜；
S9：对硅片背面的Al2O3/SiNx钝化膜进行激光开孔；
S10：在激光开孔位置进行背电极、背电场印刷烧结；
S11：在硅片的正面进行TCO沉积工序，TCO材料可与S7中露出的硅片正极接触；
S12：在TCO沉积层上印刷银主栅并低温烧结，银主栅与S5中的栅线分布方向垂直。
作为优选，S5中，通过丝网印刷设备在硅片正面印刷掩膜材料并固化，固化温度控制在200-500℃。
作为优选，S6中，减反膜的厚度控制在65-85nm，折射率控制在2-2.5。
作为优选，S8中，钝化膜的厚度控制在80-150nm。
作为优选，S9中，使用激光对背面钝化膜进行开孔，开孔率控制在3%-10%。
作为优选，S10中，通过丝网印刷工艺，使用背银浆料、铝浆料在硅片背面形成银背电极和铝背电场，烧结烘干温度300-800℃。
作为优选，S11中，使用PVD或RPD设备沉积透明导电氧化物材料ITO，ITO的厚度控制在5-120nm。
作为优选，S12中，使用丝网印刷工艺，将银浆印刷在TCO上，并低温烧结，烧结温度控制在200-350℃。
作为优选，在S1中，选用P型硅片为基底材料，使用湿化学法技术，在硅片表面形成绒面，减重控制在0.4g-0.8g，反射率控制在9%-15%。
相比较现有工艺，本发明新增三个工艺步骤：S5、S7、S11，改变常规镀膜顺序及背电极、背电场及正电极的印刷顺序，其他工序保持不变。S5的目的在于：掩膜材料覆盖区域可以防止S6中的氮化硅形成，同时该工序可以除去掩膜材料覆盖区域的氧化硅；S5配合S7，可以让S11中的TCO材料与露出的扩散层接触，TCO材料为透明导电薄膜材料，可用来收集传输载流子，替代常规的副栅线。因此本发明可以减少正面栅线的遮光面积，从而增加了光的利用率，且减少了载流子传输的串阻，有利于提高PERC太阳能电池的转换效率。
因此，本发明相比现有技术具有以下特点：1.本发明采用掩膜法制备透明导电薄膜材料来收集传输载流子，替代常规的副栅线，可有效提高光电转换率。
附图说明
附图1是本发明的工序流程图；
附图2是利用本发明生产的硅电池片沿正面主栅切开的断面结构图；
附图3是利用本发明生产的硅电池片垂直于主栅切开的断面结构图；
附图4是现有电池的制备工序流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：见图1、图2和图3，一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法，包括S1：选用P型硅片1为基底材料，使用湿化学法技术，在硅片表面形成绒面，减重控制在0.4g-0.8g，反射率控制在9%-15%；
S2：对硅片进行低压扩散技术，形成PN结，控制扩散后硅片的方块电阻为90-180Ω/□，使硅片表面形成扩散层2；
S3：对硅片进行刻蚀工序，使用HF/HNO3溶液（比例为1:1.5-3）对扩散后的硅片进行背面抛光和去PSG，刻蚀减重控制在0.2g-0.35g，反射率控制在20%-30%；
S4：对硅片进行退火工序，使用热氧进行退火处理，温度控制在500-800℃；
S5：通过丝网印刷设备在硅片正面印刷呈栅线状分布的掩膜材料并固化，固化温度控制在200-500℃，掩膜材料覆盖区域可以防止S6中的氮化硅形成，同时固化工序可以除去掩膜材料覆盖区域的氧化硅3；
S6：对硅片的正面进行SiNx沉积工序，制备氮化硅减反膜4，用于降低反射率，减反膜的厚度控制在65-85nm，折射率控制在2-2.5；
S7：使用碱性清洗液去处掩膜材料，使原本被掩膜材料覆盖的硅片正极露出；
S8：对硅片的背面进行Al2O3/SiNx沉积工序，制备Al2O3/SiNx钝化膜5，降低硅片背面复合，钝化膜的厚度控制在80-150nm；
S9：对硅片背面的Al2O3/SiNx钝化膜进行激光开孔，使铝硅形成欧姆接触，开孔率控制在3%-10%；
S10：通过丝网印刷工艺，使用背银浆料、铝浆料在硅片背面形成银背电极6和铝背电场7，烧结烘干温度300-800℃，其中银背电极为印刷在S9的开孔处；
S11：使用PVD或RPD设备沉积透明导电氧化物材料ITO，ITO的厚度控制在5-120nm，ITO为TCO沉积材料8中的一种；
S12：使用丝网印刷工艺，将银浆印刷在TCO上，并低温烧结形成正面主栅9，烧结温度控制在200-350℃，正面主栅与S5中的栅线分布方向垂直。
测试本发明实施例1和常规工艺生产的PERC电池的电性能，测试结果如表1所示。由表1可知，本发明实施例1制得的PERC电池的电性能明显优于常规工艺制备的PERC电池，实施例转换效率增益在0.7%以上。
表1： 本发明实施例1和常规工艺制备制得的PERC电池平均电性能参数。
本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域技术人员显而易见的修改将包括在本权利要求的范围之内。
Claims (9)
1.一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法，包括S1：选用P型硅片为基底材料，进行制绒工序；S2：对硅片进行扩散工序，形成扩散层；S3：对硅片进行刻蚀工序；S4：对硅片进行退火工序；其特征在于：
S5：在硅片的正面印刷掩膜材料并固化，掩膜材料呈栅线状分布；
S6：对硅片的正面进行SiNx沉积工序，制备氮化硅减反膜；
S7：去处掩膜材料，使原本被掩膜材料覆盖的硅片正极露出；
S8：对硅片的背面进行Al2O3/SiNx沉积工序，制备Al2O3/SiNx钝化膜；
S9：对硅片背面的Al2O3/SiNx钝化膜进行激光开孔；
S10：在激光开孔位置进行背电极、背电场印刷烧结；
S11：在硅片的正面进行TCO沉积工序，TCO材料可与S7中露出的硅片正极接触；
S12：在TCO沉积层上印刷银主栅并低温烧结，银主栅与S5中的栅线分布方向垂直。
2.根据权利要求1所述的一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:S5中，通过丝网印刷设备在硅片正面印刷掩膜材料并固化，固化温度控制在200-500℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:S6中，减反膜的厚度控制在65-85nm，折射率控制在2-2.5。
4.根据权利要求3所述的一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:S8中，钝化膜的厚度控制在80-150nm。
5.根据权利要求4所述的一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:S9中，使用激光对背面钝化膜进行开孔，开孔率控制在3%-10%。
6.根据权利要求1所述的一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:S10中，通过丝网印刷工艺，使用背银浆料、铝浆料在硅片背面形成银背电极和铝背电场，烧结烘干温度300-800℃。
7.根据权利要求1所述的一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:S11中，使用PVD或RPD设备沉积透明导电氧化物材料ITO，ITO的厚度控制在5-120nm。
8.根据权利要求1所述的一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:S12中，使用丝网印刷工艺，将银浆印刷在TCO上，并低温烧结，烧结温度控制在200-350℃。
9.根据权利要求1所述的一种高效单晶硅PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:在S1中，选用P型硅片为基底材料，使用湿法刻蚀技术，在硅片表面形成绒面，减重控制在0.4g-0.8g，反射率控制在9%-15%。
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