CN111710730A - 一种新型p型晶体硅太阳电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型P型晶体硅太阳能电池的制备方法，包括对P型单晶硅片的正面制绒，和形成磷掺杂面，制备选择性发射极；且采用单卡位单插的方式放置，在P型单晶硅片的正面和背面同时形成AlOx层，然后在背面沉积SiNx层。本发明通过在正面形成全覆盖的AlOx层且位于SiNx层上方，实现了折射率的变化次序，更有利于光线的全反射，增加电池对入射光的有效吸收，且有利于降低金属区域的接触电阻率，提升电池的填充因子，提升电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种新型P型晶体硅太阳电池及其制备方法。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在所有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳能电池中，硅太阳能电池相比其他类型的太阳能电池，有着优异的电学性能和机械性能，在光伏领域占据着重要的地位。因此，研发高性能的硅太阳能电池已经成为各国光伏企业的主要研究方向。
目前，P型PERC晶体硅太阳电池将AlOx钝化层引入在P型晶体硅电池的背面，提升了P型晶体硅电池的光电转换效率；在制备中，通常采用化学气相沉积(CVD)方式在P型晶体硅电池的背面制备，在P型晶体硅电池背面沉积AlOx的同时，P型晶体硅电池的的正面(磷掺杂面)的部分区域也将沉积AlOx薄层，并将在后续由SiNx减反层覆盖；而AlOx层对P型电池的正面(磷掺杂面)没有钝化作用，正面的部分区域覆盖AlOx层，部分区域未覆盖AlOx层，会在正面不同区域形成不同的金属浆料接触特性，造成电池的光电转换效率损失。
而且在正面覆盖AlOx薄层的区域，从硅片到空气，依次为晶体硅、AlOx层、SiNx层，其中晶体硅折射率为3.3，AlOx折射率为1.7，SiNx折射率为2。晶体硅、AlOx层、SiNx层的折射率变化顺序为3.3、1.7、2，不符合光线全反射所需的折射率由高到低的变化规律，在一定程度影响晶体硅太阳电池对入射光的有效吸收，影响电池的光电转换效率。
因此，亟待通过优化P型晶体硅电池制备方法产生一种提升电池光电转换效率的P型晶体硅太阳电池。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种新型P型晶体硅太阳能电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：
S1、对P型单晶硅片的正面制绒，在所述正面形成陷光绒面；
S2、在所述P型单晶硅片的正面进行磷扩散形成磷掺杂面，形成PN结作为选择性发射极；
S3、清洗所述P型单晶硅片的背面的氧化层，并利用强酸或强碱溶液抛光所述背面，所述背面为电池的非磷掺杂面；
S4、对所述P型单晶硅片的背面进行氧化，形成SiO2氧化层；
S6、在所述正面沉积SiNx层；
S7、所述P型单晶硅片采用单卡位单插的方式放置，在所述正面和背面同时形成AlOx层，
S8、在所述背面沉积SiNx层；
S9、在所述背面开槽；
S10、在所述正面和背面形成金属电极。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述S1之前还包括去除硅片表面杂质及机械损伤。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述P型单晶硅片包括P型硅片、P型硅片经过硼重掺后的P+硅片以及N型硅片经过硼掺杂后的P型硅片。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述S4中氧化方法具体包括采用浓硝酸氧化、臭氧氧化或热氧化进行氧化处理。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述氧化处理具体包括采用质量浓度为65％-75％的浓硝酸氧化硅片的表面，控制温度为20-120℃，反应时间不超过10min，完成浓硝酸氧化；采用浓度为10～500ppm的臭氧氧化硅片的表面，控制温度为20-100℃，反应时间不超过10min，完成臭氧氧化；在氧气或者氮氧混合气氛围中对硅片表面进行加热，氧气体积浓度为10％-100％，控制温度为500-800℃，时间不超过30min，完成热氧化。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述S2中磷扩散具体包括在去除绕镀后的P型单晶硅片表面通过POCl3液态扩散源热在正面进行磷扩散以形成发射极PN结。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述方法还包括在所述磷扩散后，去除所述正面的磷硅玻璃。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述步骤S7中AlOx层厚度为1-4nm。
另一方面，本发明还公开了一种新型P型晶体硅太阳能电池，所述P型晶体硅电池包括一P型单晶硅片，所述P型单晶硅片依次包括正面结构、晶体硅层和背面结构；所述正面结构在依次远离所述晶体硅层的方向上依次为磷掺杂层、正面SiNx层和全覆盖AlOx层；在所述磷掺杂层形成有选择性发射极。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述背面结构在依次远离所述晶体硅层的方向上依次为背面AlOx层和背面SiNx层。
作为本发明实施方式的进一步改进，在所述正面和背面形成金属电极的具体方式采用丝网印刷方法，印刷Ag或Ag/Al浆料，制作电极并进行烧结。
本发明具有以下有益效果：
1、现有技术中硅片采取背靠背的方式，在硅片的非磷扩散面沉积AlOx层，而本发明涉及的P型单晶硅片的正面AlOx层全覆盖且位于SiNx层上方，使得折射率的变化次序，由优化前的3.3、1.7、2.1变为优化后的3.3、2.1、1.7，更有利于光线的全反射，增加电池对入射光的有效吸收；
2、本发明涉及的新型P型晶体硅电池正面，一定厚度的AlOx层位于SiNx层上方，有利于降低金属区域的接触电阻率，提升电池的填充因子(FF)，从而提升电池的光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种新型P型晶体硅太阳能电池的结构示意图；
图中示例表示为：1-正面结构；11-磷掺杂层；12-正面SiNx层；13-全覆盖AlOx层；14-选择性发射层；15-陷光绒面；2-晶体硅层；3-背面结构；31-背面AlOx层；32-背面SiNx层；4-金属电极。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明的目的在于提供一种新型P型晶体硅太阳能电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：
S1、对P型单晶硅片的正面制绒，在正面形成陷光绒面；
S2、在P型单晶硅片的正面进行磷扩散形成磷掺杂面，形成PN结作为选择性发射极；
S3、清洗P型单晶硅片的背面的氧化层，并利用强酸或强碱溶液抛光背面，背面为电池的非磷掺杂面；
S4、对P型单晶硅片的背面进行氧化，形成SiO2氧化层；
S6、在正面沉积SiNx层；
S7、P型单晶硅片采用单卡位单插的方式放置，在正面和背面同时形成AlOx层，
S8、在背面沉积SiNx层；
S9、在背面开槽；
S10、在正面和背面形成金属电极。
可选地，S1之前还包括去除硅片表面杂质及机械损伤。
在本发明实施例中，P型单晶硅片包括P型硅片、P型硅片经过硼重掺后的P+硅片以及N型硅片经过硼掺杂后的P型硅片。
具体地，S4中氧化方法具体包括采用浓硝酸氧化、臭氧氧化或热氧化进行氧化处理。
其中，氧化处理具体包括采用质量浓度为65％-75％的浓硝酸氧化硅片的表面，控制温度为20-120℃，反应时间不超过10min，完成浓硝酸氧化；采用浓度为10～500ppm的臭氧氧化硅片的表面，控制温度为20-100℃，反应时间不超过10min，完成臭氧氧化；在氧气或者氮氧混合气氛围中对硅片表面进行加热，氧气体积浓度为10％-100％，控制温度为500-800℃，时间不超过30min，完成热氧化。
其中，S2中磷扩散具体包括在去除绕镀后的P型单晶硅片表面通过POCl3液态扩散源热在正面进行磷扩散以形成发射极PN结。
在磷扩散操作之后，去除所述正面的磷硅玻璃。
作为本发明实施方式的进一步改进，所述步骤S7中AlOx层厚度为1-4nm。
实施例2
本发明实施例还公开了一种新型P型晶体硅太阳能电池，P型晶体硅电池包括一P型单晶硅片，如图1所示，P型单晶硅片依次包括正面结构1、晶体硅层2和背面结构3；正面结构1在依次远离晶体硅层2的方向上依次为磷掺杂层11、正面SiNx层12和全覆盖AlOx层13；在磷掺杂层11形成有选择性发射极14。
在本发明实施例中，背面结构3在依次远离晶体硅层2的方向上依次为背面AlOx层31和背面SiNx层32。
作为本发明实施方式的进一步改进，在所述正面和背面形成金属电极的具体方式采用丝网印刷方法，印刷Ag或Ag/Al浆料，制作电极并进行烧结。
本发明具有以下有益效果：
1、现有技术中硅片采取背靠背的方式，在硅片的非磷扩散面沉积AlOx层，而本发明涉及的P型单晶硅片的正面AlOx层全覆盖且位于正面SiNx层上方，使得折射率的变化次序，由优化前的3.3、1.7、2.1变为优化后的3.3、2.1、1.7，更有利于光线的全反射，增加电池对入射光的有效吸收；
2、本发明涉及的新型P型晶体硅电池正面，一定厚度的AlOx层位于SiNx层上方，有利于降低金属区域的接触电阻率，提升电池的填充因子(FF)，从而提升电池的光电转换效率。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、对P型单晶硅片的正面制绒，在所述正面形成陷光绒面；
S2、在所述P型单晶硅片的正面进行磷扩散形成磷掺杂面，形成PN结作为选择性发射极；
S3、清洗所述P型单晶硅片的背面的氧化层，并利用强酸或强碱溶液抛光所述背面，所述背面为电池的非磷掺杂面；
S4、对所述P型单晶硅片的背面进行氧化，形成SiO2氧化层；
S6、在所述正面沉积SiNx层；
S7、所述P型单晶硅片采用单卡位单插的方式放置，在所述正面和背面同时形成AlOx层，
S8、在所述背面沉积SiNx层；
S9、在所述背面开槽；
S10、在所述正面和背面形成金属电极。
2.根据权利要求1所述的新型P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述S1之前还包括去除硅片表面杂质及机械损伤。
3.根据权利要求1所述的新型P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述P型单晶硅片包括P型硅片、P型硅片经过硼重掺后的P+硅片以及N型硅片经过硼掺杂后的P型硅片。
4.根据权利要求1所述的新型P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述S4中氧化方法具体包括采用浓硝酸氧化、臭氧氧化或热氧化进行氧化处理。
5.根据权利要求4所述的新型P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述氧化处理具体包括采用质量浓度为65％-75％的浓硝酸氧化硅片的表面，控制温度为20-120℃，反应时间不超过10min，完成浓硝酸氧化；采用浓度为10～500ppm的臭氧氧化硅片的表面，控制温度为20-100℃，反应时间不超过10min，完成臭氧氧化；在氧气或者氮氧混合气氛围中对硅片表面进行加热，氧气体积浓度为10％-100％，控制温度为500-800℃，时间不超过30min，完成热氧化。
6.根据权利要求1所述的新型P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述S2中磷扩散具体包括在去除绕镀后的P型单晶硅片表面通过POCl3液态扩散源热在正面进行磷扩散以形成发射极PN结。
7.根据权利要求1所述的新型P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法还包括在所述磷扩散后，去除所述正面的磷硅玻璃。
8.根据权利要求1所述的新型P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中AlOx层厚度为1-4nm。
9.一种新型P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述P型晶体硅电池包括一P型单晶硅片，所述P型单晶硅片依次包括正面结构、晶体硅层和背面结构；所述正面结构在依次远离所述晶体硅层的方向上依次为磷掺杂层、正面SiNx层和全覆盖AlOx层；在所述磷掺杂层形成有选择性发射极。
10.根据权利要求9所述的新型P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述背面结构在依次远离所述晶体硅层的方向上依次为背面AlOx层和背面SiNx层。
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