CN112563347A - Perc太阳能电池选择性发射极、perc太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种PERC太阳能电池选择性发射极、PERC太阳能电池及其制作方法，属于太阳能电池领域。选择性发射极包括硅片以及第一轻掺杂区域、第二轻掺杂区域和激光重掺杂区域，激光重掺杂区域包括多个掺杂层，每个掺杂层包括多段间隔设置的掺杂区，第一轻掺杂区域位于每个掺杂层的掺杂区之间，每个第二轻掺杂区域位于相邻设置的两个掺杂层之间。PERC太阳能电池包括选择性发射极、在正面钝化层表面的正面减反层以及正电极。正电极包括在激光重掺杂区域表面的第一银浆层以及在正面减反层的对应第一轻掺杂区域的表面的第二银浆层，第二银浆层与第一银浆层电性接触。其能够减少激光对硅片的损伤，减少银浆区域复合，提升开压，并提升电池效率。

Description

PERC太阳能电池选择性发射极、PERC太阳能电池及其制作 方法
技术领域
本申请涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种PERC太阳能电池选择性发射极、PERC太阳能电池及其制作方法。
背景技术
太阳能电池在制造过程中，使用激光掺杂技术可以在硅片表面形成具有重掺杂和轻掺杂区域的选择性发射极。但是利用激光掺杂的过程中由于激光急剧的热作用会对硅片产生损伤，激光作用处复合比较严重，影响电池开压，同时破坏了正面的绒面结构，减少电流的吸收，进而影响电池效率的提升。
发明内容
本申请提供了一种PERC太阳能电池选择性发射极、PERC太阳能电池及其制作方法，其能够减少激光对硅片的损伤，并提升电池效率。
本申请实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种PERC太阳能电池选择性发射极，其包括：硅片以及在硅片正面的第一轻掺杂区域、第二轻掺杂区域和激光重掺杂区域，激光重掺杂区域包括沿预设方向间隔设置的多个掺杂层，每个掺杂层包括多段间隔设置的掺杂区，第一轻掺杂区域位于每个掺杂层的掺杂区之间，每个第二轻掺杂区域位于相邻设置的两个掺杂层之间。
第二方面，本申请实施例提供一种PERC太阳能电池，其包括第一方面实施例的PERC太阳能电池选择性发射极以及在第一轻掺杂区域和第二轻掺杂区域表面的正面钝化层、在正面钝化层表面的正面减反层和正电极；
正电极包括在激光重掺杂区域表面的第一银浆层以及在正面减反层的对应第一轻掺杂区域的表面的第二银浆层，第二银浆层与第一银浆层电性接触。
第三方面，本申请实施例提供一种第二方面实施例的PERC太阳能电池的制作方法，包括：
在制绒后的硅片表面进行扩散形成扩散层，对扩散层进行激光掺杂以形成激光重掺杂区域，未进行激光掺杂的扩散层为轻掺杂区域，轻掺杂区域包括第一轻掺杂区域和第二轻掺杂区域；
在激光重掺杂区域和轻掺杂区域表面依次镀正面钝化层和正面减反层；
在正面减反层的对应激光重掺杂区域的表面镀第一银浆层并烧穿正面减反层和正面钝化层，使得第一银浆层与激光重掺杂区域接触，在正面减反层的对应第一轻掺杂区域的表面镀第二银浆层，第二银浆层与第一银浆层电性接触。
本申请实施例的PERC太阳能电池选择性发射极、PERC太阳能电池及其制作方法的有益效果包括：
PERC太阳能电池的激光重掺杂区域是激光处理过的部分，第一轻掺杂区域和第二轻掺杂区域是未经激光处理过的部分，第一轻掺杂区域位于每个掺杂层的掺杂区之间，第一银浆层能够烧穿正面减反层和正面钝化层与激光重掺杂区域接触以形成良好的欧姆接触，第二银浆层不会烧穿正面减反层和正面钝化层从而形成于正面减反层的对应第一轻掺杂区域的表面，且第二银浆层与第一银浆层电性接触，起到连接导出电流的作用。相较于掺杂区为连续设置的方案，本申请实施例的激光掺杂的区域相对较小，能够减少激光对硅片的损伤，减少硅片的表面复合以及激光对绒面的破坏。当掺杂区为连续设置时，银浆层需要烧穿正面钝化层与硅片相接触，相较于银浆层全部与硅片相接触的方案，本申请实施例的第二银浆层只与第一银浆层接触，不与硅片接触，串联电阻较低。本申请实施例的PERC太阳能电池的激光重掺杂区域的设置方式以及第一银浆层和第二银浆层的设置方式，提升了电池效率效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施方式的PERC太阳能电池选择性发射极的结构示意图；
图2为本申请实施方式的重掺杂区域、第一轻掺杂区域和第二轻掺杂区域的一种设置位置的示意图；
图3为本申请实施方式的重掺杂区域、第一轻掺杂区域和第二轻掺杂区域的另一种设置位置的示意图；
图4为本申请实施方式的PERC太阳能电池的结构示意图；
图5为本申请实施方式的PERC太阳能电池的制作方法S2步骤后得到的结构；
图6为本申请实施方式的PERC太阳能电池的制作方法S3步骤后得到的结构。
图标：100-选择性发射极；10-PERC太阳能电池；11-硅片；12-扩散层；121-第一轻掺杂区域；122-第二轻掺杂区域；13-重掺杂区域；131-掺杂层；1311-掺杂区；14-正面钝化层；15-正面减反层；161-第一银浆层；162-第二银浆层；17-背面钝化层；171-背面氮化硅层；172-背面氧化铝层；18-铝背场。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在太阳能电池在制造过程中，利用激光掺杂在硅片表面形成重掺杂区域和轻掺杂区域时，激光容易对硅片产生损伤，且容易影响电池效率。申请人研究发现，在进行激光掺杂时，一般是对应栅线区域的位置采用连续的激光光斑进行激光掺杂形成重掺杂区域，并且，在后续印刷银浆时，为了将电流导出，银浆层一般是与硅片的整个中掺杂区域接触，接触电阻较大。申请人在对这种处理方式进行研究时发现，由于激光掺杂的激光光斑是连续的，激光对硅片和绒面的损伤较大，同时会减少电流的吸收，且硅片的表面复合较高，影响电池开压，会影响电池效率；并且，这种处理方式会造成接触电阻较大，也会影响电池效率。
基于此，本申请实施例提供一种PERC太阳能电池选择性发射极100、PERC太阳能电池10及其制作方法，其能够减少激光对硅片11的损伤，并提升电池效率。
以下针对本申请实施例的PERC太阳能电池选择性发射极100、PERC太阳能电池10及其制作方法进行具体说明：
第一方面，本申请实施例提供一种PERC太阳能电池选择性发射极100，其包括硅片11、在硅片11正面的第一轻掺杂区域121、第二轻掺杂区域122和激光重掺杂区域13(参照图1-图3)。
激光重掺杂区域13包括沿预设方向间隔设置的多个掺杂层131，每个掺杂层131包括多段间隔设置的掺杂区1311，第一轻掺杂区域121位于每个掺杂层131的掺杂区1311之间，每个第二轻掺杂区域122位于相邻设置的两个掺杂层131之间(参照图2和图3)。示例性地，如图2和图3所示，预设方向为纵向方向，多个掺杂层131沿纵向方向间隔设置，每个掺杂层131的掺杂区1311沿横向方向间隔设置。示例性地，第一轻掺杂区域121、第二轻掺杂区域122和激光重掺杂区域13可选地为磷掺杂或硼掺杂。
激光重掺杂区域13是激光处理过的部分，第一轻掺杂区域121和第二轻掺杂区域122是未经激光处理过的部分，第一轻掺杂区域121位于每组掺杂层131的掺杂区1311之间。相较于掺杂区1311为连续设置的方案，本申请实施例的激光掺杂的区域相对较小，能够减少激光对硅片11的损伤，减少硅片11的表面复合以及激光对绒面的破坏，从而提升电池效率。
示例性地，硅片11的电阻率为0.1-3.0Ω*cm。该电阻率范围内的硅片11有利于增加PERC太阳能电池10的电池效率。可选地，硅片11的电阻率为0.1Ω*cm、0.5Ω*cm、1Ω*cm、1.5Ω*cm、2Ω*cm、2.5Ω*cm或3Ω*cm。
在一种可能的实施方案中，激光重掺杂区域13和第一轻掺杂区域121的总面积为S，激光重掺杂区域13的面积与S的比例为1-9:10。需要说明的是，激光重掺杂区域13的面积指的是所有的掺杂区1311的面积的总和。总面积S指的是多个掺杂层131与多个掺杂层131的掺杂区1311之间的第一轻掺杂区域121的总面积。
经申请人研究发现，激光重掺杂区域13的面积与S的比例为1-9:10时，能够更好地提升电池效率。示例性地，激光重掺杂区域13的面积与S的比例为1:10、1：5、3：10、2：5、1：2、3：5、7：10、4：5和9:10中的任一者或者任意两者之间的范围。示例性地，激光重掺杂区域13的面积与S的比例为2-3:5。
进一步地，可选地，相邻两个的掺杂层131的掺杂区1311错位设置(参照图3)。经申请人研究发现，该种设置方式能够更好地增加电池效率。可以理解的是，错位设置指的是相邻两个掺杂层131的掺杂区1311可以不重叠，也可以重叠一部分，重叠的部分小于掺杂区1311长度的50％。可以理解的是，相邻两组的掺杂层131的掺杂区1311也可以对位设置(参照图2)。
请参照图4，第二方面，本申请实施例提供一种PERC太阳能电池10，其包括第一方面实施例的PERC太阳能电池选择性发射极100以及正电极、在第一轻掺杂区域121和第二轻掺杂区域122表面的正面钝化层14、在正面钝化层14表面的正面减反层15。
其中，正电极包括在激光重掺杂区域13表面的第一银浆层161以及在正面减反层15的对应第一轻掺杂区域121的表面的第二银浆层162，第二银浆层162与第一银浆层161电性接触。
第二银浆层162与第一银浆层161电性接触，起到连接导出电流的作用。相较于银浆层全部与硅片11相接触的方案，本申请实施例的第二银浆层162只与第一银浆层161接触，不与硅片11接触，串联电阻较低，从而提升了电池效率效率。
示例性地，正面减反层15为氮化硅层，正面镀化层为二氧化硅层。
其中，PERC太阳能电池10的背面还具有背面钝化层17和铝背场18，背面钝化层17形成于硅片11的背面，背面钝化层17具有开槽，铝背场18形成于背面钝化层17表面和开的槽内并与硅片11背面接触。可选地，背面钝化层17包括背面氮化硅层171和背面氧化铝层172，背面氧化铝层172形成于硅片11背面，背面氮化硅层171形成于背面氧化铝层172表面。
第三方面，本申请实施例提供一种第一方面实施例的PERC太阳能电池10的制作方法，包括：
S1:在制绒后的硅片11表面进行扩散形成扩散层12，对扩散层12进行激光掺杂以形成激光重掺杂区域13，未进行激光掺杂的扩散层12为轻掺杂区域，轻掺杂区域包括第一轻掺杂区域121和第二轻掺杂区域122。其中，激光重掺杂区域13包括沿预设方向间隔设置的多个掺杂层131，每个掺杂层131包括多段间隔设置的掺杂区1311，第一轻掺杂区域121位于每个掺杂层131的掺杂区1311之间，每个第二轻掺杂区域122位于相邻设置的两个掺杂层131之间(参照图1-图3)。
S2:在激光重掺杂区域13和轻掺杂区域表面依次镀正面钝化层14和正面减反层15(参照图5)。
S3:在正面减反层15的对应激光重掺杂层131区域的表面镀第一银浆层161并烧穿正面减反层15和正面钝化层14，使得第一银浆层161与激光重掺杂层131区域接触，在正面减反层15的对应第一轻掺杂区域121的表面镀第二银浆层162，第二银浆层162与第一银浆层161电性接触(参照图6)。
PERC太阳能电池10的激光重掺杂区域13是激光处理过的部分，第一轻掺杂区域121和第二轻掺杂区域122是未经激光处理过的部分，第一银浆层161能够烧穿正面减反层15和正面钝化层14与激光重掺杂区域13接触以形成良好的欧姆接触，第二银浆层162不会烧穿正面减反层15和正面钝化层14而形成于正面减反层15的对应第一轻掺杂区域121的表面，且第二银浆层162与第一银浆层161电性接触，起到连接导出电流的作用。相较于掺杂区1311为连续设置的方案，本申请实施例的激光掺杂的区域相对较小，能够减少激光对硅片11的损伤，提升电池效率。相较于银浆层全部与硅片11相接触的方案，本申请实施例的第二银浆层162只与第一银浆层161接触，不与硅片11接触，串联电阻较低，提升了电池效率效率。
示例性地，激光掺杂的激光频率为10-1000KHZ，激光带速为1000-300000m/h。可选地，激光频率为10KHZ、30KHZ、50KHZ、100KHZ、200KHZ、400KHZ、500KHZ、800KHZ或1000KHZ。可选地，激光带速为1000m/h、3000m/h、5000m/h、8000m/h、10000m/h、30000m/h、50000m/h、80000m/h、10000m/h、200000m/h和300000m/h中的任一者或者任意两者之间的范围。可以理解的是，激光带速指的是激光在单位时间内扫过的长度。
在一种可能的实施方案中，第一银浆层161的浆料中含有5～10wt％的氧化物，第二银浆层162的浆料中含有0～2wt％的氧化物，氧化物包括PbO、B2O3、SiO2、BiO3和ZnO中的至少一种。
第一银浆层161的浆料中含有5～10wt％的氧化物，氧化物包括PbO、B2O3、SiO2、BiO3和ZnO中的至少一种，这些氧化物在烧结过程中会烧穿正面钝化层14和正面减反层15，钝化作用减弱，通过这些氧化物烧穿正面钝化层14和正面减反层15使得第一银浆层161与激光重掺杂区域13接触，能够导出电流。第二银浆层162的浆料中含有少量的氧化物或者不含有这些氧化物，第二银浆层162不会破坏正面钝化层14和正面减反层15，不仅能够起到连接导出电流的作用，而且能够提升开压的作用。
示例性地，第一银浆层161的浆料中含有5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％的氧化物。示例性地，第二银浆层162的浆料中含有0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.7wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.7wt％或2wt％的氧化物。可选地，第二银浆层162的浆料中也可以不含上述氧化物。
进一步地，在一种可能的实施方案中，第一银浆层161和第二银浆层162的浆料中均含有60～90wt％的银粉。第一银浆层161和第二银浆层162的浆料中银粉的含量较高，能够起到较好的导电作用。示例性地，第一银浆层161中的浆料中含有60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或90wt％的银粉。示例性地，第二银浆层162中的浆料中含有60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或90wt％的银粉。
示例性地，银粉的粒径为0.1～4um。该粒径范围的银粉有利于附着在激光重掺杂层131区域表面和第一轻掺杂区域121的表面。可选地，银粉的粒径为0.1um、0.3um、0.5um、0.8um、1um、2um、3um或4um。
其中，第一银浆层161和第二银浆层162的浆料中还含有有机载体，有机载体包括增稠剂、溶剂、表面活性剂和触变剂，示例性地第一银浆层161和第二银浆层162的浆料中的有机载体为10～30wt％。
以下结合实施例对本申请的PERC太阳能电池选择性发射极100、PERC太阳能电池10及其制作方法作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种PERC太阳能电池，其制作工艺包括：
在制绒后的硅片表面进行扩散形成扩散层，对扩散层进行激光掺杂以形成激光重掺杂区域，未进行激光掺杂的扩散层为轻掺杂区域，轻掺杂区域包括第一轻掺杂区域和第二轻掺杂区域，激光重掺杂区域包括竖向间隔设置的多个掺杂层，每个掺杂层包括多段横向间隔设置的掺杂区，第一轻掺杂区域位于每个掺杂层的掺杂区之间，每个第二轻掺杂区域位于相邻设置的两个掺杂层之间。相邻两组的掺杂层的掺杂区对位设置，激光重掺杂区域和第一轻掺杂区域的总面积为S，激光重掺杂区域的面积与S的比例为1:2。
在激光重掺杂区域和轻掺杂区域表面依次镀正面钝化层和正面减反层。
在正面减反层的对应激光重掺杂层区域的表面镀第一银浆层并烧穿正面减反层和正面钝化层，使得第一银浆层与激光重掺杂区域接触，在正面减反层的对应第一轻掺杂区域的表面镀第二银浆层，第二银浆层与第一银浆层电性接触。
在硅片背面形成背面钝化层，对背面钝化层进行开槽，在背面钝化层表面和开的槽内形成铝背场，并使得铝背场与硅片背面接触，形成的PERC太阳能电池如图4所示。
实施例2
本实施例提供一种PERC太阳能电池，其制作工艺与实施例1基本相同，其不同之处仅在于本实施例的相邻两组的掺杂层的掺杂区错位设置(参照图3)。
实施例3
本实施例提供一种PERC太阳能电池，其制作工艺与实施例1基本相同，其不同之处仅在于激光重掺杂区域的面积与S的比例不同，本实施例的激光重掺杂区域的面积与S的比例为1:9。
实施例4
本实施例提供一种PERC太阳能电池，其制作工艺与实施例1基本相同，其不同之处仅在于激光重掺杂区域的面积与S的比例不同，本实施例的激光重掺杂区域的面积与S的比例为2:3。
实施例5
本实施例提供一种PERC太阳能电池，其制作工艺与实施例1基本相同，其不同之处仅在于激光重掺杂区域的面积与S的比例不同，本实施例的激光重掺杂区域的面积与S的比例为0.5:9.5。
对比例1
对比例提供一种PERC太阳能电池，其制作工艺包括：
在制绒后的硅片表面进行扩散形成扩散层，对扩散层进行激光掺杂以形成激光重掺杂区域，未进行激光掺杂的扩散层为轻掺杂区域，激光重掺杂区域包括竖向间隔设置的多个掺杂层，每个掺杂层由连续设置的掺杂区组成。
在激光重掺杂区域和轻掺杂区域表面依次镀正面钝化层和正面减反层。
在正面减反层的对应激光重掺杂区域的表面镀第一银浆层并烧穿正面减反层和正面钝化层，使得第一银浆层与激光重掺杂区域接触。其中，第一银浆层的浆料与实施例1的第一银浆层的浆料相同。
在硅片背面形成背面钝化层，对背面钝化层进行开槽，在背面钝化层表面和开的槽内形成铝背场，并使得铝背场与硅片背面接触。
试验例1
选用halm在线I-V测试系统，在25℃、AM 1.5、1个标准太阳的条件下测试实施例1～实施例5以及对比例1制得的PERC太阳能电池10的开路电压、短路电流、填充因子和转换效率，其结果如表1所示。
表1.实施例1～5以及对比例1的PERC太阳能电池10的性能测试结果
Figure BDA0002860390290000111
从表1的结果可以看出，实施例1的PERC太阳能电池的开路电压、短路电流、填充因子和电池效率均优于对比例1的PERC太阳能电池。实施例1-实施例4与实施例5的结果进行比较，实施例1-实施例4的PERC太阳能电池的转换效率优于实施例5，说明本申请实施例1-实施例4的激光重掺杂区域的面积与S的比例更有利于提高PERC太阳能电池的转换效率。
以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PERC太阳能电池选择性发射极，其特征在于，包括：
硅片；以及
在所述硅片正面的第一轻掺杂区域、第二轻掺杂区域和激光重掺杂区域，所述激光重掺杂区域包括沿预设方向间隔设置的多个掺杂层，每个所述掺杂层包括多段间隔设置的掺杂区，所述第一轻掺杂区域位于每个所述掺杂层的所述掺杂区之间，每个所述第二轻掺杂区域位于相邻设置的两个所述掺杂层之间。
2.根据权利要求1所述的PERC太阳能电池选择性发射极，其特征在于，所述激光重掺杂区域和所述第一轻掺杂区域的总面积为S，所述激光重掺杂区域的面积与S的比例为1-9:10。
3.根据权利要求2所述的PERC太阳能电池选择性发射极，其特征在于，所述激光重掺杂区域的面积与S的比例为2-3:5。
4.根据权利要求1-3任一项所述的PERC太阳能电池选择性发射极，其特征在于，相邻两个的所述掺杂层的所述掺杂区错位设置。
5.根据权利要求1-3任一项所述的PERC太阳能电池选择性发射极，其特征在于，所述硅片的电阻率为0.1-3.0Ω*cm。
6.一种PERC太阳能电池，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的PERC太阳能电池选择性发射极；以及
在所述第一轻掺杂区域和所述第二轻掺杂区域表面的正面钝化层；
在所述正面钝化层表面的正面减反层；
正电极，所述正电极包括在所述激光重掺杂区域表面的第一银浆层以及在所述正面减反层的对应所述第一轻掺杂区域的表面的第二银浆层，所述第二银浆层与所述第一银浆层电性接触。
7.一种如权利要求6所述的PERC太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
在制绒后的硅片表面进行扩散形成扩散层，对所述扩散层进行激光掺杂以形成所述激光重掺杂区域，未进行所述激光掺杂的所述扩散层为轻掺杂区域，所述轻掺杂区域包括所述第一轻掺杂区域和所述第二轻掺杂区域；
在所述激光重掺杂区域和所述轻掺杂区域表面依次镀正面钝化层和正面减反层；
在所述正面减反层的对应所述激光重掺杂区域的表面镀第一银浆层并烧穿所述正面减反层和所述正面钝化层，使得所述第一银浆层与所述激光重掺杂区域接触，在所述正面减反层的对应所述第一轻掺杂区域的表面镀第二银浆层，所述第二银浆层与所述第一银浆层电性接触。
8.根据权利要求7所述的PERC太阳能电池的制作方法，其特征在于，第一银浆层的浆料中含有5～10wt％的氧化物，所述第二银浆层的浆料中含有0～2wt％的氧化物，所述氧化物包括PbO、B2O3、SiO2、BiO3和ZnO中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的PERC太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一银浆层和所述第二银浆层的所述浆料中均含有60～90wt％的银粉。
10.根据权利要求9所述的PERC太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述银粉的粒径为0.1～4um。
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