CN111490130A - 一种背钝化太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了背钝化太阳能电池制备方法，包括获得太阳能电池的前驱体，前驱体包括由上至下依次层叠的隧穿层、发射极层、P型硅片；将前驱体置于链式或板式机台的炉腔，控制炉腔温度在170℃至190℃之间，并向炉腔内通入臭氧，在前驱体的下表面形成氧化硅层；在氧化硅层的下表面形成钝化层；在隧穿层的上表面形成第一减反层；在钝化层的下表面形成第二减反层，并对第二减反层进行开孔处理，得到处理后减反层；在第一减反层的上表面形成正面电极，并在处理后减反层的下表面形成背面电极。在制备氧化硅层时是用链式或板式热臭氧氧化法形成，有利于P型硅片的运输，且温度在170‑190℃之间，致密度提升，能耗降低。本申请还提供一种电池。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池制备技术领域，特别是涉及一种背钝化太阳能电池及其制备方法。
背景技术
钝化发射极和背面电池(passivated emitter and rear contact，PERC)是光伏行业目前的主流产品，其在背面具有氧化铝和氮化硅叠层钝化结构，通过激光开孔形成金属局部接触，显著降低背表面电流复合密度，提升开路电压，另外，良好的背表面内反射机制增加了对光的吸收，有效提升短路电流。
目前，PERC电池在制备背面的氧化硅膜层时一般采用常温臭氧氧化法或者高温(温度在650℃-750℃之间)热氧氧化法，常温臭氧氧化形成的氧化硅层质量一般、不够致密，对于电池PID(potential induced degradation，电势诱导衰减)的改善和钝化效果提升有限，进而导致PERC电池的效率无法进一步提升，高温热氧氧化法能耗高、操作复杂、成本高。并且，现有技术均是采用管式炉作为氧化设备，与生产产线契合度较低，不利于连续生产及产品品质控制。
因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
发明内容
本申请的目的是提供一种背钝化太阳能电池及其制备方法，以提升电池的效率，降低成本，同时提升生产效率。
为解决上述技术问题，本申请提供一种背钝化太阳能电池制备方法，包括：
获得太阳能电池的前驱体，所述前驱体包括由上至下依次层叠的隧穿层、发射极层、P型硅片；
将所述前驱体置于链式机台或板式机台的炉腔，控制所述炉腔温度在170℃至190℃之间，并向所述炉腔内通入臭氧，在所述前驱体的下表面形成氧化硅层；
在所述氧化硅层的下表面形成钝化层；
在所述隧穿层的上表面形成第一减反层；
在所述钝化层的下表面形成第二减反层，并对所述第二减反层进行开孔处理，得到处理后减反层；
在所述第一减反层的上表面形成正面电极，并在所述处理后减反层的下表面形成背面电极。
可选的，所述获得太阳能电池的前驱体包括：
对所述P型硅片的上表面进行磷掺杂形成发射极层；
去除磷扩散形成的磷硅玻璃，并对所述P型硅片的下表面进行抛光处理；
在所述发射极层的上表面形成所述隧穿层。
可选的，所述在所述发射极层的上表面形成所述隧穿层包括：
利用高温热氧化法、硝酸氧化法、链式热臭氧氧化法、板式热臭氧氧化法、化学气相沉积法中的任一种方法，在所述发射极层的上表面形成所述隧穿层。
可选的，在所述对所述P型硅片的上表面进行磷扩散形成发射极层之前，还包括：
对所述P型硅片的所述上表面进行制绒。
可选的，对所述P型硅片进行制绒的方法为湿法碱制绒或者反应离子刻蚀法。
可选的，在所述去除磷扩散形成的磷硅玻璃之前，还包括：
对所述发射极层进行选择性发射电极掺杂。
可选的，所述在所述隧穿层的上表面形成第一减反层包括：
利用等离子体增强化学气相沉积法，在所述隧穿层的上表面形成所述第一减反层。
可选的，所述在所述氧化硅层的下表面形成钝化层包括：
利用原子层沉积方法，在所述氧化硅层的下表面形成所述钝化层。
本申请还提供一种背钝化太阳能电池，所述背钝化太阳能电池由上述任一种所述的背钝化太阳能电池制备方法制得，其中，所述背钝化太阳能电池包括由上至下依次层叠的正面电极、第一减反层、隧穿层、发射极层、P型硅片、氧化硅层、钝化层、处理后减反层、背面电极。
可选的，所述氧化硅层的厚度取值范围为1纳米至30纳米，包括端点值。
本申请所提供的一种背钝化太阳能电池制备方法，包括：获得太阳能电池的前驱体，所述前驱体包括由上至下依次层叠的隧穿层、发射极层、P型硅片；将所述前驱体置于链式机台或板式机台的炉腔，控制所述炉腔温度在170℃至190℃之间，并向所述炉腔内通入臭氧，在所述前驱体的下表面形成氧化硅层；在所述氧化硅层的下表面形成钝化层；在所述隧穿层的上表面形成第一减反层；在所述钝化层的下表面形成第二减反层，并对所述第二减反层进行开孔处理，得到处理后减反层；在所述第一减反层的上表面形成正面电极，并在所述处理后减反层的下表面形成背面电极。
可见，本申请中的制备方法在制备氧化硅层时是利用链式或者板式热臭氧氧化法在前驱体的下表面也即P型硅片的下表面形成的，链式或者板式机台有利于P型硅片的运输，与生产产线契合度更高，更利于连续生产及产品品质控制，有利于产线量产；并且形成氧化硅层时温度在170℃至190℃之间，相较于常温臭氧氧化，氧化硅层的致密度得到提升，可以有效改善电池的PID及提升电池效率，相较于高温热氧氧化，本申请所需要的温度低，能耗降低，进而成本降低。此外，本申请还提供一种具有上述优点的背钝化太阳能电池。
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背钝化太阳能电池制备方法的流程图；
图2为太阳能电池的前驱体的获得过程流程图；
图3为本申请实施例所提供的另一种背钝化太阳能电池制备方法的流程图
图4为本申请实施例所提供的一种背钝化太阳能电池结构示意图。
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，现有技术中制备氧化硅膜层时存在致密度不够、无法有效改善PID和提升钝化效果、能耗高，以及与生产产线契合度较低，不适合量产的缺陷。
有鉴于此，本申请提供了一种背钝化太阳能电池制备方法，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种背钝化太阳能电池制备方法的流程图，该方法包括：
步骤S101：获得太阳能电池的前驱体，所述前驱体包括由上至下依次层叠的隧穿层、发射极层、P型硅片。
其中，发射极层形成于P型硅片的上表面，P型硅片的上表面即为背钝化太阳能电池的正面。
需要指出的是，本申请中的硅片主要对于P型硅片而言，但不限于P型硅片。
步骤S102：将所述前驱体置于链式机台或板式机台的炉腔，控制所述炉腔温度在170℃至190℃之间，并向所述炉腔内通入臭氧，在所述前驱体的下表面形成氧化硅层。
具体的，前驱体采用滚轮运输模式进行氧化，氧化形成氧化硅层的时间在60秒至200秒，氧气流量为20L/min至30L/min，利用臭氧发射器将氧气转变为臭氧。
氧化硅层的作用是对背钝化太阳能电池进行钝化，优选地，控制形成氧化硅层的厚度范围在1纳米至30纳米，更优的，厚度1纳米至5纳米，包括端点值，以提升隧穿效果，促进载流子的自由传输，提升背钝化太阳能电池的效率。
可以理解的是，前驱体的下表面也即为P型硅片的下表面。
步骤S103：在所述氧化硅层的下表面形成钝化层。
可选地，利用原子层沉积方法，在所述氧化硅层的下表面形成所述钝化层。
优选地，控制形成钝化层的厚度范围在4纳米至15纳米，包括端点值，以产生优良的钝化效果，提升背钝化太阳能电池的效率。
步骤S104：在所述隧穿层的上表面形成第一减反层。
可选地，利用等离子体增强化学气相沉积法，在所述隧穿层的上表面形成所述第一减反层。当然也可以采用化学气相沉积法形成第一减反膜层，本申请对此不作具体限定。
优选地，控制形成第一减反层的厚度范围在70纳米至120纳米，包括端点值，以最大程度的降低光线的反射，提升对光线的利用率，提高背钝化太阳能电池的效率。
步骤S105：在所述钝化层的下表面形成第二减反层，并对所述第二减反层进行开孔处理，得到处理后减反层。
具体的，利用激光进行开孔处理，优选的，利用皮秒激光器，开孔的宽度在20微米至100微米之间，包括端点值。
第二减反层的厚度在60纳米至150纳米之间，具体厚度根据背钝化太阳能电池为单面电池还是双面电池而定，已为本领领域技术人员所熟知，此处不再详细赘述。
需要说明的是，对于单面背钝化太阳能电池而言，在得到处理后减反层之后，还需要在处理后减反层的下表面形成铝背层。
步骤S106：在所述第一减反层的上表面形成正面电极，并在所述处理后减反层的下表面形成背面电极。
具体的，采用丝网印刷方式印刷正面电极浆料、背面电极浆料，然后进行烧结形成正面电极和背面电极。
本申请中的制备方法在制备氧化硅层时是利用链式或者板式热臭氧氧化法在前驱体的下表面也即P型硅片的下表面形成的，链式或者板式机台有利于P型硅片的运输，与生产产线契合度更高，更利于连续生产及产品品质控制，有利于产线量产；并且形成氧化硅层时温度在170℃至190℃之间，相较于常温臭氧氧化，氧化硅层的致密度得到提升，可以有效改善电池的PID及提升电池效率，相较于高温热氧氧化，本申请所需要的温度低，能耗降低，进而成本降低。
下面对太阳能电池的前驱体的获得过程进行进一步阐述，请参见图2，所述获得太阳能电池的前驱体包括：
步骤S1011：对所述P型硅片的上表面进行磷掺杂形成发射极层。
可选的，在本申请的一个实施例中采用扩散法形成发射极层，但是本申请对此并不做具体限定，在本申请的其他事实例中还可以采用离子注入法形成发射电极层。其中，发射电极层的方阻在60ohm/sq至150ohm/sq。
步骤S1012：去除磷扩散形成的磷硅玻璃，并对所述P型硅片的下表面进行抛光处理。
步骤S1013：在所述发射极层的上表面形成所述隧穿层。
可选的，所述在所述发射极层的上表面形成所述隧穿层包括：
利用高温热氧化法、硝酸氧化法、链式热臭氧氧化法、板式热臭氧氧化法、化学气相沉积法中的任一种方法，在所述发射极层的上表面形成所述隧穿层。
需要说明的是，链式热臭氧氧化法和板式热臭氧氧化法的温度在170℃至190℃之间，具体制备过程请参考上述实施例中的步骤S102，此处不再详细阐述。高温热氧化法、硝酸氧化法、化学气相沉积法具体制备过程已为本领域技术人员所熟知，此处也不再详细阐述。
优选地，在本申请的一个实施例中，在所述对所述P型硅片的上表面进行磷扩散形成发射极层之前，还包括：
对所述P型硅片的所述上表面进行制绒。
可选的，对所述P型硅片进行制绒的方法为湿法碱制绒或者反应离子刻蚀法等等。
制绒的目的是提高P型硅片的陷光效果，增加对光线的利用率。
图3为本申请实施例所提供的另一种背钝化太阳能电池制备方法的流程图，该方法包括：
步骤S201：对所述P型硅片的所述上表面进行制绒。
步骤S202：对所述P型硅片的上表面进行磷掺杂形成发射极层。
步骤S203：对所述发射极层进行选择性发射电极掺杂。
具体的，在正面电极与P型硅片接触部位进行高浓度掺杂，而在正面电极以外的区域进行低浓度掺杂，形成选择性发射极结构，提升背钝化太阳能电池的开压。
步骤S204：去除磷扩散形成的磷硅玻璃，并对所述P型硅片的下表面进行抛光处理。
步骤S205：在所述发射极层的上表面形成所述隧穿层。
步骤S206：将所述前驱体置于链式机台或板式机台的炉腔，控制所述炉腔温度在170℃至190℃之间，并向所述炉腔内通入臭氧，在所述前驱体的下表面形成氧化硅层。
步骤S207：在所述氧化硅层的下表面形成钝化层。
步骤S208：在所述隧穿层的上表面形成第一减反层。
步骤S209：在所述钝化层的下表面形成第二减反层，并对所述第二减反层进行开孔处理，得到处理后减反层。
步骤S210：在所述第一减反层的上表面形成正面电极，并在所述处理后减反层的下表面形成背面电极。
请参见图4，本申请还提供一种背钝化太阳能电池，所述背钝化太阳能电池由上述任一种所述的背钝化太阳能电池制备方法制得，其中，所述背钝化太阳能电池包括由上至下依次层叠的正面电极1、第一减反层2、隧穿层3、发射极层4、P型硅片5、氧化硅层6、钝化层7、处理后减反层8、背面电极9。
隧穿层3为氧化硅层6，优选地，隧穿层3的厚度范围在1纳米至4纳米，包括端点值，以利于电子或者空穴的传输，提高隧穿效率。
第一减反层2和处理后减反层8均为氮化硅层，优选地，第一减反层2的厚度范围在70纳米至120纳米，包括端点值，以最大程度的降低光线的反射，提升对光线的利用率，提高背钝化太阳能电池的效率；第二减反层的厚度在60纳米至150纳米之间，具体厚度根据背钝化太阳能电池为单面电池还是双面电池而定。
钝化层7为氧化铝层，优选地，钝化层7的厚度范围在4纳米至15纳米，包括端点值，以产生优良的钝化效果，提升背钝化太阳能电池的效率。
优选地，所述氧化硅层6的厚度取值范围为1纳米至30纳米，包括端点值，以提升隧穿效果，促进载流子的自由传输，提升背钝化太阳能电池的效率。
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背钝化太阳能电池及其制备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)
1.一种背钝化太阳能电池制备方法，其特征在于，包括：
获得太阳能电池的前驱体，所述前驱体包括由上至下依次层叠的隧穿层、发射极层、P型硅片；
将所述前驱体置于链式机台或板式机台的炉腔，控制所述炉腔温度在170℃至190℃之间，并向所述炉腔内通入臭氧，在所述前驱体的下表面形成氧化硅层；
在所述氧化硅层的下表面形成钝化层；
在所述隧穿层的上表面形成第一减反层；
在所述钝化层的下表面形成第二减反层，并对所述第二减反层进行开孔处理，得到处理后减反层；
在所述第一减反层的上表面形成正面电极，并在所述处理后减反层的下表面形成背面电极。
2.如权利要求1所述的背钝化太阳能电池制备方法，其特征在于，所述获得太阳能电池的前驱体包括：
对所述P型硅片的上表面进行磷掺杂形成发射极层；
去除磷扩散形成的磷硅玻璃，并对所述P型硅片的下表面进行抛光处理；
在所述发射极层的上表面形成所述隧穿层。
3.如权利要求2所述的背钝化太阳能电池制备方法，其特征在于，所述在所述发射极层的上表面形成所述隧穿层包括：
利用高温热氧化法、硝酸氧化法、链式热臭氧氧化法、板式热臭氧氧化法、化学气相沉积法中的任一种方法，在所述发射极层的上表面形成所述隧穿层。
4.如权利要求3所述的背钝化太阳能电池制备方法，其特征在于，在所述对所述P型硅片的上表面进行磷扩散形成发射极层之前，还包括：
对所述P型硅片的所述上表面进行制绒。
5.如权利要求4所述的背钝化太阳能电池制备方法，其特征在于，对所述P型硅片进行制绒的方法为湿法碱制绒或者反应离子刻蚀法。
6.如权利要求5所述的背钝化太阳能电池制备方法，其特征在于，在所述去除磷扩散形成的磷硅玻璃之前，还包括：
对所述发射极层进行选择性发射电极掺杂。
7.如权利要求1所述的背钝化太阳能电池制备方法，其特征在于，所述在所述隧穿层的上表面形成第一减反层包括：
利用等离子体增强化学气相沉积法，在所述隧穿层的上表面形成所述第一减反层。
8.如权利要求1所述的背钝化太阳能电池制备方法，其特征在于，所述在所述氧化硅层的下表面形成钝化层包括：
利用原子层沉积方法，在所述氧化硅层的下表面形成所述钝化层。
9.一种背钝化太阳能电池，其特征在于，所述背钝化太阳能电池由如权利要求1至8任一项所述的背钝化太阳能电池制备方法制得，其中，所述背钝化太阳能电池包括由上至下依次层叠的正面电极、第一减反层、隧穿层、发射极层、P型硅片、氧化硅层、钝化层、处理后减反层、背面电极。
10.如权利要求9所述的背钝化太阳能电池，其特征在于，所述氧化硅层的厚度取值范围为1纳米至30纳米，包括端点值。
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