CN112054085A - 一种高效ibc电池结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于公开一种高效IBC电池结构及其制备方法，它包括N型单晶硅基体，在N型单晶硅基体的正面依次设置有前表面N+掺杂层和减反射层，在N型单晶硅基体的背面设置有背表面N+掺杂层和背表面P+掺杂层，背表面N+掺杂层和背表面P+掺杂层的背面分别设置有第一背表面钝化层和第二背表面钝化层，第一背表面钝化层背面连接有负电极，第二背表面钝化层背面连接有正电极，在背表面P+掺杂层中设置有P++掺杂区；与现有技术相比，通过在正电极接触的正上方P型区表面离子注入硼，其余P型区域低掺杂硼，形成选择性发射极，可以有效降低P型发射极区域中的少子复合率，同时降低靠近正电极的发射极区域中的串联电阻，从而提升电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池结构及其制备方法，特别涉及一种高效IBC电 池结构及其制备方法。
背景技术
目前，随着化石能源消耗的不断增长和地球生态环境的日益恶化,世界各 国都在积极寻找一种可持续发展且对生态环境无污染的新能源。
太阳能作为一种高效无污染的新能源,已成为了当今能源结构中一个重要 的组成部分。太阳能电池是利用光电效应直接把光能转化为电能，属于清洁能 源。太阳能电池原料为太阳光照，不仅分布广，更重要的是它源源不断，永远 不会枯竭。
N型IBC太阳能电池是目前转换效率最高的产业化太阳能电池之一，该电 池以n型单晶硅为衬底，p-n结和金属电极全部以叉指形状置于电池背面，正 面没有电极遮光，并且通过表面制绒和增加减反射层来提高电池对光的吸收， 获得了非常高的短路电流和光电转换效率。
现有IBC电池的技术方案为：首先对硅片进行清洗制绒，然后对电池前表 面进行减反射和钝化处理，其次在电池背面通过掩膜技术分别进行硼掺杂和磷 掺杂，最后在电池背面丝网印刷正极和负极，经过高温烧结最终制成电池片。
现有IBC太阳电池中，发射极通常采用较高浓度的掺杂，目的是降低发射 极与正电极之间的接触电阻，从而降低其串联电阻，但是过高的掺杂浓度或造 成电池发射极区域少子复合增大，使得少子寿命随之降低，导致电池短路电流 密度和转换效率下降。
因此，特别需要一种高效IBC电池结构及其制备方法，以解决上述现有存 在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效IBC电池结构及其制备方法，针对现有技 术的不足，有效地降低P型发射极区域中的少子复合率，同时降低靠近正电极 的发射极区域中的串联电阻，从而在现有IBC电池基础上提升电池的转换效率。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种高效IBC电池结构，其特征在于，它包括N型 单晶硅基体，在所述N型单晶硅基体的正面依次设置有前表面N+掺杂层和减反 射层，在所述N型单晶硅基体的背面设置有背表面N+掺杂层和背表面P+掺杂 层，所述背表面N+掺杂层和背表面P+掺杂层的背面分别设置有第一背表面钝 化层和第二背表面钝化层，所述第一背表面钝化层背面连接有负电极，所述第 二背表面钝化层背面连接有正电极，在所述背表面P+掺杂层中设置有P++掺杂 区。
在本发明的一个实施例中，所述前表面N+掺杂层的厚度为0.01-0.1μm， 掺杂后方阻为70-160Ωcm。
在本发明的一个实施例中，所述减反射层的厚度为40-80nm，折射率为 1.8-2.5。
在本发明的一个实施例中，所述背表面N+掺杂层的厚度为0.01-0.1μm， 掺杂后方阻为70-160Ωcm。
在本发明的一个实施例中，所述背表面P+掺杂层的厚度为0.01-0.1μm， 掺杂后方阻为120-160Ωcm。
在本发明的一个实施例中，所述P++掺杂区的厚度为0.01-0.2nm，掺杂后 方阻为80-120Ωcm。
在本发明的一个实施例中，所述第一背表面钝化层的厚度为40-80nm。
在本发明的一个实施例中，所述第二背表面钝化层的厚度为40-80nm。
第二方面，本发明提供一种高效IBC电池结构的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤：
S1、选择N型单晶硅片作为基体，并进行双面制绒处理，N型单晶硅片的 厚度为140-180μm，电阻率为1-10Ω/□；
S2、利用掩膜工艺在P区中心位置(电极正上方区域)离子注入硼；
S3、进行RCA清洗，去除金属离子和表面损伤；
S4、使用低压高温扩散炉在基体背面进行硼扩散，扩散温度为800-1100℃， 扩散时间为10-50分钟，扩散后背表面P+掺杂层的方块电阻为120-160Ω/□， P++掺杂区的方块电阻为80-120Ω/□，结深为0.01-0.2μm；
S5、使用PECVD设备在基体背面沉积氮化硅膜，膜厚为40-80nm；
S6、使用激光开槽设备对基体背表面N型BSF区域进行开槽；
S7、使用低压高温扩散炉对硅片进行双面磷扩散，扩散温度为800-1100℃， 扩散时间为10-50分钟，扩散后N+掺杂层的方块电阻为70-160Ω/□，结深为 0.01-0.1μm；
S8、使用PECVD设备在硅片正反面沉积氮化硅膜，膜厚为40-80nm，折射 率为1.8-2.5；
S9、对硅片进行丝网印刷银浆和铝浆形成正电极和负电极；
S10、放入烧结炉进行烧结，烧结温度为700-1000℃，最终得到IBC电池。
本发明的高效IBC电池结构及其制备方法，与现有技术相比，通过在正电 极接触的正上方P型区表面离子注入硼，其余P型区域低掺杂硼，形成选择性 发射极，可以有效降低P型发射极区域中的少子复合率，同时降低靠近正电极 的发射极区域中的串联电阻，从而提升电池的转换效率，实现本发明的目的。
本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清 楚地了解。
附图说明
图1为本发明的高效IBC电池结构的结构示意图；
图2为本发明的高效IBC电池结构的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例
如图1所示，本发明的高效IBC电池结构，它包括N型单晶硅基体1，在 N型单晶硅基体1的正面依次设置有前表面N+掺杂层2和减反射层3，在N型 单晶硅基体1的背面设置有背表面N+掺杂层4和背表面P+掺杂层6，背表面 N+掺杂层4和背表面P+掺杂层6的背面分别设置有第一背表面钝化层5和第二 背表面钝化层8，第一背表面钝化层5背面连接有负电极10，第二背表面钝化 层8背面连接有正电极9，在背表面P+掺杂层6中设置有P++掺杂区7。
在本实施例中，前表面N+掺杂层2的厚度为0.01-0.1μm，掺杂后方阻为 70-160Ωcm。
在本实施例中，减反射层3的厚度为40-80nm，折射率为1.8-2.5。
在本实施例中，背表面N+掺杂层4的厚度为0.01-0.1μm，掺杂后方阻为 70-160Ωcm；背表面P+掺杂层6的厚度为0.01-0.1nm，掺杂后方阻为120-160 Ωcm。
在本实施例中，P++掺杂区7的厚度为0.01-0.2μm，掺杂后方阻为80-120 Ωcm。
在本实施例中，第一背表面钝化层5的厚度为40-80nm；第二背表面钝化 层8的厚度为40-80nm。
如图2所示，本发明的高效IBC电池结构的制备方法，包括如下步骤：
S1、选择N型单晶硅片作为基体，并进行双面制绒处理，N型单晶硅片的 厚度为140-180μm，电阻率为1-10Ω/□；
S2、利用掩膜工艺在P区中心位置(电极正上方区域)离子注入硼；
S3、进行RCA清洗，去除金属离子和表面损伤；
S4、使用低压高温扩散炉在基体背面进行硼扩散，扩散温度为800-1100℃， 扩散时间为10-50分钟，扩散后背表面P+掺杂层的方块电阻为120-160Ω/□， P++掺杂区的方块电阻为80-120Ω/□，结深为0.01-0.2μm；
S5、使用PECVD设备在基体背面沉积氮化硅膜，膜厚为40-80nm；
S6、使用激光开槽设备对基体背表面N型BSF区域进行开槽；
S7、使用低压高温扩散炉对硅片进行双面磷扩散，扩散温度为800-1100℃， 扩散时间为10-50分钟，扩散后N+掺杂层的方块电阻为70-160Ω/□，结深为 0.01-0.1μm；
S8、使用PECVD设备在硅片正反面沉积氮化硅膜，膜厚为40-80nm，折射 率为1.8-2.5；
S9、对硅片进行丝网印刷银浆和铝浆形成正电极和负电极；
S10、放入烧结炉进行烧结，烧结温度为700-1000℃，最终得到IBC电池。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种高效IBC电池结构，其特征在于，它包括N型单晶硅基体，在所述N型单晶硅基体的正面依次设置有前表面N+掺杂层和减反射层，在所述N型单晶硅基体的背面设置有背表面N+掺杂层和背表面P+掺杂层，所述背表面N+掺杂层和背表面P+掺杂层的背面分别设置有第一背表面钝化层和第二背表面钝化层，所述第一背表面钝化层背面连接有负电极，所述第二背表面钝化层背面连接有正电极，在所述背表面P+掺杂层中设置有P++掺杂区。
2.如权利要求1所述的高效IBC电池结构，其特征在于，所述前表面N+掺杂层的厚度为0.01-0.1μm，掺杂后方阻为70-160Ωcm。
3.如权利要求1所述的高效IBC电池结构，其特征在于，所述减反射层的厚度为40-80nm，折射率为1.8-2.5。
4.如权利要求1所述的高效IBC电池结构，其特征在于，所述背表面N+掺杂层的厚度为0.01-0.1μm，掺杂后方阻为70-160Ωcm。
5.如权利要求1所述的高效IBC电池结构，其特征在于，所述背表面P+掺杂层的厚度为0.01-0.1μm，掺杂后方阻为120-160Ωcm。
6.如权利要求1所述的高效IBC电池结构，其特征在于，所述P++掺杂区的厚度为0.01-0.2μm，掺杂后方阻为80-120Ωcm。
7.如权利要求1所述的高效IBC电池结构，其特征在于，所述第一背表面钝化层的厚度为40-80μm。
8.如权利要求1所述的高效IBC电池结构，其特征在于，所述第二背表面钝化层的厚度为40-80μm。
9.一种高效IBC电池结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、选择N型单晶硅片作为基体，并进行双面制绒处理，N型单晶硅片的厚度为140-180μm，电阻率为1-10Ω/□；
S2、利用掩膜工艺在P区中心位置(电极正上方区域)离子注入硼；
S3、进行RCA清洗，去除金属离子和表面损伤；
S4、使用低压高温扩散炉在基体背面进行硼扩散，扩散温度为800-1100℃，扩散时间为10-50分钟，扩散后背表面P+掺杂层的方块电阻为120-160Ω/□，P++掺杂区的方块电阻为80-120Ω/□，结深为0.01-0.2μm；
S5、使用PECVD设备在基体背面沉积氮化硅膜，膜厚为40-80nm；
S6、使用激光开槽设备对基体背表面N型BSF区域进行开槽；
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115172478A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-10-11 | 浙江晶科能源有限公司 | 太阳能电池及光伏组件 |
| CN115172478B (zh) * | 2022-07-28 | 2024-01-23 | 浙江晶科能源有限公司 | 太阳能电池及光伏组件 |
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