CN111769175A - 一种perc单晶硅太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
一种perc单晶硅太阳能电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111769175A CN111769175A CN201910199066.0A CN201910199066A CN111769175A CN 111769175 A CN111769175 A CN 111769175A CN 201910199066 A CN201910199066 A CN 201910199066A CN 111769175 A CN111769175 A CN 111769175A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- solar cell
- texturing
- perc
- silicon solar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 101001073212 Arabidopsis thaliana Peroxidase 33 Proteins 0.000 title claims abstract description 47
- 101001123325 Homo sapiens Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Proteins 0.000 title claims abstract description 47
- 102100028961 Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Human genes 0.000 title claims abstract description 47
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 13
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 85
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 32
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical class [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 17
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 16
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 15
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 12
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 12
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 10
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 6
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical class [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 3
- 238000011112 process operation Methods 0.000 abstract description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 53
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 53
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 53
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 18
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 6
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 6
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 4
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 4
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
- H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
- H01L31/0682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种PERC单晶硅太阳能电池及其制备方法，属于电池技术技术领域，其包括由上至下依次分布的减反射膜、单晶硅片、钝化膜、保护膜和全铝背场，所述单晶硅片的正面具有的微米级随机倒金字塔绒面结构，所述钝化膜和保护膜上开有贯通所述钝化膜和保护膜的开口，使得开口处单晶硅片的背面可以与全铝背场直接接触。本发明提供的一种PERC单晶硅太阳能电池及其制备方法，其通过简单的工艺操作将倒金字塔绒面结构制备在PERC单晶硅太阳能电池的单晶硅片上，具有操作简单，适用于PERC单晶硅太阳能电池的大规模量产的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术技术领域，特别是涉及一种PERC单晶硅太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池是通过光生伏特效应来实现太阳能和电能之间的能量转换的，由于在上述能量转换的过程中不会产生对于环境有害的物质，且太阳能的储量丰富分布广泛，因此，太阳能电池在推进可再生能源的应用和发展的过程中占据着重要的地位。
局部接触背钝化(PERC)太阳能电池是目前广泛应用的高效太阳能电池之一，其与常规太阳能电池的主要差别在于PERC电池的背面具有钝化膜，并且采用局域的金属接触，可以有效地降低载流子在电池背表面的复合，同时增加了硅片背表面的光反射，有效地降低了长波的光学损失，因此，PERC电池可以有效地提高电池的开路电压和短路电流，从而显著地提高了太阳能电池的光电转换效率。常规的PERC太阳能电池的制备过程主要包括：正面制绒、正面扩散形成PN结、去背结、背面抛光、背面沉积氧化铝或氧化硅薄膜、背面沉积氮化硅薄膜、正面沉积氮化硅减反射膜、背面局域开口、丝网印刷正背面电极和烧结。
对于单晶硅太阳能电池，倒金字塔结构由于具有表面反射率低和结构开阔等优势，是较为理想的绒面结构。然而，由于目前倒金字塔绒面结构的获得需要通过复杂的制备技术如光刻等技术等来实现，使得倒金字塔绒面结构未能够在单晶硅太阳能电池的生产过程中得到广泛的应用。因此，目前PERC单晶硅太阳能电池的绒面结构仍普遍为常规的碱制绒正金字塔绒面结构。然而，由于碱制绒过程中普遍存在加热温度高、反应时间长以及制绒后硅片表面反射率较高等问题，PERC单晶硅太阳能电池的生产工艺仍存在一定的优化空间，其转换效率还可以进一步的提升。因此，如何通过简单的工艺操作将倒金字塔绒面结构应用在PERC单晶硅太阳能电池中是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种PERC单晶硅太阳能电池及其制备方法，其通过简单的工艺操作将倒金字塔绒面结构制备在PERC单晶硅太阳能电池的单晶硅片上，具有操作简单，适用于PERC单晶硅太阳能电池的大规模量产的优点。
特别地，本发明提供了一种PERC单晶硅太阳能电池，包括由上至下依次分布的减反射膜、单晶硅片、钝化膜、保护膜和全铝背场，所述单晶硅片的正面具有的微米级随机倒金字塔绒面结构，所述钝化膜和保护膜上开有贯通所述钝化膜和保护膜的开口，使得开口处单晶硅片的背面可以与全铝背场直接接触。
可选地，所述减反射膜为氮化硅减反射膜，所述单晶硅片的正面还设有栅线电极。
可选地，所述倒金字塔绒面结构的表面光滑，结构开阔；所述倒金字塔绒面结构的塔顶为四边形，四边形的边长为1-15μm，倒金字塔的深度为1-15μm。
可选地，所述钝化膜为氧化铝薄膜或氧化硅薄膜；所述钝化膜的厚度为5-50nm。
可选地，所述保护膜为氮化硅薄膜，所述的氮化硅薄膜的厚度为70-120nm。
本发明还提供了一种PERC单晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
将单晶硅片浸入酸性制绒液中进行表面制绒，得到具有微米级随机倒金字塔绒面结构的单晶制绒片；
单晶制绒片正面扩散形成PN结；
刻蚀去除背结和边结；
单晶制绒片背面进行抛光；
背面沉积钝化膜并退火；
背面沉积保护膜；
正面沉积氮化硅减反射膜；
背面局部开口，并在背面印刷浆料并烧结。
可选地，所述酸性制绒液中包含一种或多种铜金属离子的盐、氢氟酸和氧化剂；
其中，所述铜金属离子的盐为二价铜离子盐，所述铜金属离子的盐包括硝酸铜、氯化铜和硫酸铜中的任一种；所述氧化剂包括双氧水、硝酸和高锰酸钾中的任一种；
所述铜金属离子的盐为硝酸铜，浓度为2-200mmol/L；所述氢氟酸的浓度为1-10mol/L；所述氧化剂为双氧水，浓度为0.5-5mol/L；
所述的制绒后具有微米级随机倒金字塔结构的单晶制绒片表面的平均反射率为4-8％。
可选地，所述表面制绒时的温度为20-50℃，制绒时间为2-10min。
可选地，所述钝化膜的沉积采用原子层沉积的方法，退火温度为400-700℃，退火时间为20-40min。
可选地，所述背面局部开口采用激光开槽。
本发明提供的一种PERC单晶硅太阳能电池，包括由上至下依次分布的减反射膜、单晶硅片、钝化膜、保护膜和全铝背场，所述单晶硅片的正面具有的微米级随机倒金字塔绒面结构，所述钝化膜和保护膜上开有贯通所述钝化膜和保护膜的开口，使得开口处单晶硅片的背面可以与全铝背场直接接触。其单晶硅片的正面具有的微米级随机倒金字塔绒面结构，并非常规的正金字塔结构，而是通过金属铜催化刻蚀的方法制备得到的微米级随机倒金字塔绒面结构。该倒金字塔绒面的表面反射率为4-8％，与常规碱制绒的正金字塔绒面相比，反射率降低了约2-6％，显著地增加了光的吸收。
本发明提供的一种PERC单晶硅太阳能电池的制备方法中，其单晶硅片表面的倒金字塔结构的尺寸为微米级，且倒金字塔的表面光滑，不会造成额外的载流子复合。
本发明提供的一种PERC单晶硅太阳能电池的制备方法中，由于所述单晶硅片表面微米级倒金字塔的结构开阔，在印刷电极时，浆料可以与结构形成良好的填充，得到较好的电极接触，进而可以有效地降低电池的串联电阻，提高电池的填充因子。
本发明提供的一种PERC单晶硅太阳能电池的制备方法中，所述的制绒方法为金属铜催化刻蚀，该方法无需采用复杂的掩膜或光刻等复杂的工艺，而只需将单晶硅片浸入到相应的酸性制绒液中反应一定时间后即可获得具有微米级随机倒金字塔绒面结构，该制绒方法仅使用成本较低的金属铜而非贵金属金或银，且操作简单，可以与PERC单晶硅太阳能电池的产线兼容，适用于PERC单晶硅太阳能电池的大规模量产。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1为本发明一个实施例的PERC单晶硅太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明实施例1中单晶制绒片的绒面结构SEM图；
图3为本发明实施例2中单晶制绒片的绒面结构SEM图；
图4为本发明对比例1中单晶制绒片的绒面结构SEM图。
具体实施方式
图1为本发明一个实施例的PERC单晶硅太阳能电池的结构示意图。如图1所示，本发明提供的一种PERC单晶硅太阳能电池，一般性地可以包括由上至下依次分布的减反射膜3、单晶硅片1、钝化膜4、保护膜5和全铝背场6，单晶硅片1的正面具有的微米级随机倒金字塔绒面结构。钝化膜4和保护膜5上开有贯通钝化膜4和保护膜5的开口7，使得开口7处单晶硅片1的背面可以与全铝背场6直接接触。其中，单晶硅片1为P型单晶硅衬底，微米级随机倒金字塔绒面结构通过酸性制绒液中进行制绒得到。
具体地，减反射膜3为氮化硅减反射膜。单晶硅片1的正面还设有栅线电极2。倒金字塔绒面结构的表面光滑，结构开阔。倒金字塔绒面结构的塔顶为四边形，四边形的边长为1-15μm，倒金字塔的深度为1-15μm。微米级随机倒金字塔结构的单晶制绒片表面的平均反射率为4-8％。
可选地，钝化膜4为氧化铝薄膜或氧化硅薄膜。钝化膜4的厚度为5-50nm。保护膜5为氮化硅薄膜。氮化硅薄膜的厚度为70-120nm。
本发明还提供了一种PERC单晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
将单晶硅片1浸入酸性制绒液中进行表面制绒，得到具有微米级随机倒金字塔绒面结构的单晶制绒片；
单晶制绒片正面扩散形成PN结；
刻蚀去除背结和边结；
单晶制绒片背面进行抛光；
背面沉积钝化膜4并退火；
背面沉积保护膜5；
正面沉积氮化硅减反射膜3；
背面局部开口7，并在背面印刷浆料并烧结。
进一步地，酸性制绒液中包含一种或多种铜金属离子的盐、氢氟酸和氧化剂。其中，铜金属离子的盐为二价铜离子盐。铜金属离子的盐包括硝酸铜、氯化铜和硫酸铜等二价铜离子盐中的任一种。氧化剂包括双氧水、硝酸和高锰酸钾等中的任一种。在一个优选的实施方式中，铜金属离子的盐为硝酸铜，浓度为2-200mmol/L；氢氟酸的浓度为1-10mol/L；氧化剂为双氧水，浓度为0.5-5mol/L。制绒后具有微米级随机倒金字塔结构的单晶制绒片表面的平均反射率为4-8％，与常规碱制绒的正金字塔绒面相比，反射率降低了约2-6％，显著地增加了光的吸收。进一步地，在进行酸性表面制绒时的制绒温度为20-50℃，制绒时间为2-10min。
进一步地，钝化膜的沉积采用原子层沉积(ALD)的方法，退火温度为400-700℃，退火时间为20-40min。背面局部开口采用激光开槽。
本发明提供的一种PERC单晶硅太阳能电池和制备方法，其单晶硅片的正面具有的微米级随机倒金字塔绒面结构，并非常规的正金字塔结构，而是通过金属铜催化刻蚀的方法制备得到的微米级随机倒金字塔绒面结构。该倒金字塔绒面的表面反射率为4-8％，与常规碱制绒的正金字塔绒面相比，反射率降低了约2-6％，显著地增加了光的吸收。
本发明提供的一种PERC单晶硅太阳能电池和制备方法，其单晶硅片表面的倒金字塔结构的尺寸为微米级，且倒金字塔的表面光滑，不会造成额外的载流子复合。由于所述单晶硅片表面微米级倒金字塔的结构开阔，在印刷电极时，浆料可以与结构形成良好的填充，得到较好的电极接触，进而可以有效地降低电池的串联电阻，提高电池的填充因子。
本发明提供的一种PERC单晶硅太阳能电池和制备方法，所述的制绒方法为金属铜催化刻蚀，该方法无需采用复杂的掩膜或光刻等复杂的工艺，而只需将单晶硅片浸入到相应的酸性制绒液中反应一定时间后即可获得具有微米级随机倒金字塔绒面结构，该制绒方法仅使用成本较低的金属铜而非贵金属金或银，且操作简单，可以与PERC单晶硅太阳能电池的产线兼容，适用于PERC单晶硅太阳能电池的大规模量产。
下面结合具体的实施例进行详细说明。
实施例一：
步骤一：取尺寸为156mm×156mm的p型金刚线切单晶硅片(电阻率为1～3Ωcm)，浸入由硝酸铜、氢氟酸和双氧水组成的酸性制绒液中进行制绒(酸性制绒液中，硝酸铜的浓度为80mmol/L，氢氟酸浓度为4.5mol/L，双氧水的浓度为0.9mol/L)，反应时间为5min，反应温度为30℃，制绒后清洗该单晶硅片去除硅片表面的金属颗粒；
步骤二：对步骤一中制绒后的硅片进行正面扩散，形成PN结；
步骤三：去除硅片在步骤二扩散过程中形成的背结和边结；
步骤四：对步骤三中去除背结和边结后的硅片进行背面抛光；
步骤五：在硅片的背面通过原子层沉积(ALD)的方法在硅片背面沉积5nm的氧化铝薄膜作为钝化层，并在500℃下退火20min；
步骤六：在硅片的背面沉积80nm的氮化硅薄膜作为保护层；
步骤七：在硅片的正面沉积氮化硅减反射层；
步骤八：在硅片的背面采用激光局部开口，开口贯通背面的氧化铝和氮化硅层，并在正背面印刷浆料并烧结。
如图2所示，即为本实施例中制备的单晶制绒片的绒面结构SEM图。
实施例2
步骤一：取尺寸为156mm×156mm的p型金刚线切单晶硅片(电阻率为1～3Ωcm)，浸入由硝酸铜、氢氟酸和双氧水组成的酸性制绒液中进行制绒(酸性制绒液中，硝酸铜的浓度为10mmol/L，氢氟酸浓度为5mol/L，双氧水的浓度为1.2mol/L)，反应时间为3min，反应温度为50℃，制绒后清洗该单晶硅片去除硅片表面的金属颗粒；
步骤二：对步骤一中制绒后的硅片进行正面扩散，形成PN结；
步骤三：去除硅片在步骤二扩散过程中形成的背结和边结；
步骤四：对步骤三中去除背结和边结后的硅片进行背面抛光；
步骤五：在硅片的背面通过原子层沉积(ALD)的方法在硅片背面沉积10nm的氧化铝薄膜作为钝化层，并在400℃下退火30min；
步骤六：在硅片的背面沉积100nm的氮化硅薄膜作为保护层；
步骤七：在硅片的正面沉积氮化硅减反射层；
步骤八：在硅片的背面采用激光局部开口，开口贯通背面的氧化铝和氮化硅层，并在正背面印刷浆料并烧结。
如图3所示，即为本实施例中制备的单晶制绒片的绒面结构SEM图。
实施例3
步骤一：取尺寸为156mm×156mm的p型金刚线切单晶硅片(电阻率为1～3Ωcm)，浸入由硝酸铜、氢氟酸和双氧水组成的酸性制绒液中进行制绒(酸性制绒液中，硝酸铜的浓度为60mmol/L，氢氟酸浓度为6mol/L，双氧水的浓度为1.5mol/L)，反应时间为5min，反应温度为35℃，制绒后清洗该单晶硅片去除硅片表面的金属颗粒；
步骤二：对步骤一中制绒后的硅片进行正面扩散，形成PN结；
步骤三：去除硅片在步骤二扩散过程中形成的背结和边结；
步骤四：对步骤三中去除背结和边结后的硅片进行背面抛光；
步骤五：在硅片的背面通过原子层沉积(ALD)的方法在硅片背面沉积5nm的氧化铝薄膜作为钝化层，并在450℃下退火20min；
步骤六：在硅片的背面沉积80nm的氮化硅薄膜作为保护层；
步骤七：在硅片的正面沉积氮化硅减反射层；
步骤八：在硅片的背面采用激光局部开口，开口贯通背面的氧化铝和氮化硅层，并在正背面印刷浆料并烧结。
实施例4
步骤一：取尺寸为156mm×156mm的p型金刚线切单晶硅片(电阻率为1～3Ωcm)，浸入由硝酸铜、氢氟酸和双氧水组成的酸性制绒液中进行制绒(酸性制绒液中，硝酸铜的浓度为120mmol/L，氢氟酸浓度为4.9mol/L，双氧水的浓度为1.5mol/L)，反应时间为4min，反应温度为25℃，制绒后清洗该单晶硅片去除硅片表面的金属颗粒；
步骤二：对步骤一中制绒后的硅片进行正面扩散，形成PN结；
步骤三：去除硅片在步骤二扩散过程中形成的背结和边结；
步骤四：对步骤三中去除背结和边结后的硅片进行背面抛光；
步骤五：在硅片的背面通过原子层沉积(ALD)的方法在硅片背面沉积10nm的氧化铝薄膜作为钝化层，并在400℃下退火20min；
步骤六：在硅片的背面沉积70nm的氮化硅薄膜作为保护层；
步骤七：在硅片的正面沉积氮化硅减反射层；
步骤八：在硅片的背面采用激光局部开口，开口贯通背面的氧化铝和氮化硅层，并在正背面印刷浆料并烧结。
对比例1
步骤一：取尺寸为156mm×156mm的p型金刚线切单晶硅片(电阻率为1～3Ωcm)，对其进行碱制绒，在该单晶硅片表面制备得到随机正金字塔绒面结构；
步骤二：对步骤一中制绒后的硅片进行正面扩散，形成PN结；
步骤三：去除硅片在步骤二扩散过程中形成的背结和边结；
步骤四：对步骤三中去除背结和边结后的硅片进行背面抛光；
步骤五：在硅片的背面通过原子层沉积(ALD)的方法在硅片背面沉积5nm的氧化铝薄膜作为钝化层，并在500℃下退火20min；
步骤六：在硅片的背面沉积80nm的氮化硅薄膜作为保护层；
步骤七：在硅片的正面沉积氮化硅减反射层；
步骤八：在硅片的背面采用激光局部开口，开口贯通背面的氧化铝和氮化硅层，并在正背面印刷浆料并烧结。
如图4所示，即为本对比例中制备的单晶制绒片的绒面结构SEM图。
对比例2
步骤一：取尺寸为156mm×156mm的p型金刚线切单晶硅片(电阻率为1～3Ωcm)，对其进行碱制绒，在该单晶硅片表面制备得到随机正金字塔绒面结构；
步骤二：对步骤一中制绒后的硅片进行正面扩散，形成PN结；
步骤三：去除硅片在步骤二扩散过程中形成的背结和边结；
步骤四：对步骤三中去除背结和边结后的硅片进行背面抛光；
步骤五：在硅片的背面通过原子层沉积(ALD)的方法在硅片背面沉积10nm的氧化铝薄膜作为钝化层，并在400℃下退火30min；
步骤六：在硅片的背面沉积100nm的氮化硅薄膜作为保护层；
步骤七：在硅片的正面沉积氮化硅减反射层；
步骤八：在硅片的背面采用激光局部开口，开口贯通背面的氧化铝和氮化硅层，并在正背面印刷浆料并烧结。
对上述实施例和对比例中得到的PERC单晶硅太阳能电池进行电性能测试，结果如下：
由上述测试结果可以看出，采用本发明方法制备的具有微米级随机倒金字塔绒面结构的PERC单晶硅太阳能电池与常规的具有正金字塔绒面结构的PERC单晶硅太阳能电池相比，由于硅片表面的倒金字塔结构显著地降低了制绒片的反射率，使得该PERC单晶硅太阳能电池的光吸收显著增加，电池的短路电流有明显提升。此外，由于倒金字塔绒面结构较为开阔，电池的电极接触较好，使得电池的填充因子也有所提升。基于以上优势，采用本发明方法制备的PERC单晶硅太阳能电池的转换效率较常规PERC单晶硅太阳能电池的转换效率约有0.05-0.2％的提升。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种PERC单晶硅太阳能电池，其特征在于，包括由上至下依次分布的减反射膜、单晶硅片、钝化膜、保护膜和全铝背场，所述单晶硅片的正面具有的微米级随机倒金字塔绒面结构，所述钝化膜和保护膜上开有贯通所述钝化膜和保护膜的开口，使得开口处单晶硅片的背面可以与全铝背场直接接触。
2.根据权利要求1所述的PERC单晶硅太阳能电池，其特征在于，所述减反射膜为氮化硅减反射膜，所述单晶硅片的正面还设有栅线电极。
3.根据权利要求1所述的PERC单晶硅太阳能电池，其特征在于，所述倒金字塔绒面结构的表面光滑，结构开阔；所述倒金字塔绒面结构的塔顶为四边形，四边形的边长为1-15μm，倒金字塔的深度为1-15μm。
4.根据权利要求1所述的PERC单晶硅太阳能电池，其特征在于，所述钝化膜为氧化铝薄膜或氧化硅薄膜；所述钝化膜的厚度为5-50nm。
5.根据权利要求1所述的PERC单晶硅太阳能电池，其特征在于，所述保护膜为氮化硅薄膜，所述的氮化硅薄膜的厚度为70-120nm。
6.一种PERC单晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将单晶硅片浸入酸性制绒液中进行表面制绒，得到具有微米级随机倒金字塔绒面结构的单晶制绒片；
单晶制绒片正面扩散形成PN结；
刻蚀去除背结和边结；
单晶制绒片背面进行抛光；
背面沉积钝化膜并退火；
背面沉积保护膜；
正面沉积氮化硅减反射膜；
背面局部开口，并在背面印刷浆料并烧结。
7.根据权利要求1所述的PERC单晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述酸性制绒液中包含一种或多种铜金属离子的盐、氢氟酸和氧化剂；
其中，所述铜金属离子的盐为二价铜离子盐，所述铜金属离子的盐包括硝酸铜、氯化铜和硫酸铜中的任一种；所述氧化剂包括双氧水、硝酸和高锰酸钾中的任一种；
所述铜金属离子的盐为硝酸铜，浓度为2-200mmol/L；所述氢氟酸的浓度为1-10mol/L；所述氧化剂为双氧水，浓度为0.5-5mol/L；
所述的制绒后具有微米级随机倒金字塔结构的单晶制绒片表面的平均反射率为4-8％。
8.根据权利要求7所述的PERC单晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述表面制绒时的温度为20-50℃，制绒时间为2-10min。
9.根据权利要求7所述的PERC单晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钝化膜的沉积采用原子层沉积的方法，退火温度为400-700℃，退火时间为20-40min。
10.根据权利要求7所述的PERC单晶硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述背面局部开口采用激光开槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910199066.0A CN111769175B (zh) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 一种perc单晶硅太阳能电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910199066.0A CN111769175B (zh) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 一种perc单晶硅太阳能电池及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111769175A true CN111769175A (zh) | 2020-10-13 |
| CN111769175B CN111769175B (zh) | 2022-08-26 |
Family
ID=72717943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910199066.0A Active CN111769175B (zh) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 一种perc单晶硅太阳能电池及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111769175B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116445086A (zh) * | 2022-01-06 | 2023-07-18 | 松山湖材料实验室 | 一种抛光添加剂、抛光液、抛光方法和电池的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140069498A1 (en) * | 2011-05-30 | 2014-03-13 | Hanwha Chemical Corporation | Solar cell and method of manufacturing the same |
| WO2014166256A1 (zh) * | 2013-04-12 | 2014-10-16 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 一种晶体硅太阳能电池的绒面结构及其制备方法 |
| CN104195645A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-12-10 | 中国科学院物理研究所 | 用于刻蚀太阳能电池硅片的酸性制绒液、制绒方法、太阳能电池片及其制作方法 |
| CN105845775A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-08-10 | 晋能清洁能源科技有限公司 | Perc晶体硅太阳能电池的背面多层镀膜方法 |
| 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 |
-
2019
- 2019-03-15 CN CN201910199066.0A patent/CN111769175B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140069498A1 (en) * | 2011-05-30 | 2014-03-13 | Hanwha Chemical Corporation | Solar cell and method of manufacturing the same |
| WO2014166256A1 (zh) * | 2013-04-12 | 2014-10-16 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 一种晶体硅太阳能电池的绒面结构及其制备方法 |
| CN104195645A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-12-10 | 中国科学院物理研究所 | 用于刻蚀太阳能电池硅片的酸性制绒液、制绒方法、太阳能电池片及其制作方法 |
| CN105845775A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-08-10 | 晋能清洁能源科技有限公司 | Perc晶体硅太阳能电池的背面多层镀膜方法 |
| 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 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 梁学勤 等: "单晶硅小金字塔绒面及其对太阳电池性能的影响", 《材料导报B:研究篇》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116445086A (zh) * | 2022-01-06 | 2023-07-18 | 松山湖材料实验室 | 一种抛光添加剂、抛光液、抛光方法和电池的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111769175B (zh) | 2022-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110828583B (zh) | 正面局域钝化接触的晶硅太阳电池及其制备方法 | |
| CN108666393B (zh) | 太阳能电池的制备方法及太阳能电池 | |
| JP2023159201A (ja) | 太陽電池及びその製造方法、太陽電池モジュール | |
| WO2015043028A1 (zh) | 一种双面透光的局部铝背场太阳能电池及其制备方法 | |
| US20120037224A1 (en) | Solar battery cell and method of manufacturing the same | |
| CN111599895A (zh) | 一种晶硅太阳能钝化接触电池的制备方法 | |
| CN111816714A (zh) | 一种激光硼掺杂背钝化太阳能电池及其制备方法 | |
| CN110634973A (zh) | 一种新型晶硅太阳电池及其制备方法 | |
| CN114497288A (zh) | 栅线嵌入选择性重掺杂区域的异质结太阳能电池制造方法 | |
| JP2011061020A (ja) | 裏面コンタクト型太陽電池素子およびその製造方法 | |
| CN210443566U (zh) | 太阳能电池 | |
| CN115020507A (zh) | 一种选择性钝化接触电池及其制备方法 | |
| CN109461782A (zh) | P型背接触型太阳能电池及其制作方法 | |
| TW201232793A (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
| CN117059681B (zh) | 太阳能电池及其制造方法、光伏组件 | |
| CN114050105A (zh) | 一种TopCon电池的制备方法 | |
| CN111769175B (zh) | 一种perc单晶硅太阳能电池及其制备方法 | |
| TWI415280B (zh) | Light power device and manufacturing method thereof | |
| CN105957921A (zh) | 一种利用印刷技术制备n型硅ibc太阳电池的方法 | |
| CN117727807A (zh) | 异质结太阳能电池及其制备方法和光伏组件 | |
| CN111640807B (zh) | 具有v型槽绒面结构的制绒片及其制备方法和应用 | |
| CN114725225A (zh) | 一种高效p型ibc电池及其制备方法 | |
| CN115207169B (zh) | P型ibc太阳能电池片及其制备方法、电池组件和光伏系统 | |
| CN102522453B (zh) | 一种场效应晶体硅太阳能电池的制作方法 | |
| CN115101621A (zh) | 一种P-topcon电池及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |