CN112614917A - 一种perc单晶双面太阳能电池背面制备的方法 - Google Patents

一种perc单晶双面太阳能电池背面制备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,包括以下步骤:S1,在硅基底的背面沉积钝化层;S2,使用低能量激光器对钝化层照射激光,使激光照射下的钝化层形成开槽,开槽内的硅基底裸露;S3,在开槽和钝化层表面沉积保护层,保护层为氮化硅薄膜;S4,使用电子浆料烧穿开槽内的保护层,制备背电极,背电极与开槽内的硅基底接触。该PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法在沉积钝化层后立即通过低能量激光进行开槽,减少对硅基底损伤的同时降低能耗,而后沉积保护层,既实现了对钝化层的保护,还对硅基底表面和体内具有修复作用,降低复合中心,提高电池的转化效率。

Description

一种PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法
技术领域
本发明涉及PERC电池背面制备技术领域,特别涉及一种PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法。
背景技术
PERC技术是通过在硅片背面增加一层钝化层(氧化铝或氧化硅),对硅片起到钝化作用,可有效提升少子寿命。为防止钝化层被破坏而影响钝化效果,还会在钝化层外面再镀一层保护层(氮化硅)。由于钝化层为绝缘层,无法与铝背场形成电极通路,因而需要通过激光在硅片背面开槽,使硅基体露出,形成PERC单晶硅太阳能电池的局部表面场。
目前PERC单晶太阳能电池背面制作流程一般为:硅基底背面使用PECVD方法先沉积氧化铝和氮化硅叠层钝化介质膜,然后利用高能量激光器对硅基底背面的特定区域进行照射,根据激光消融原理去除表面特定区域的叠层钝化介质膜,裸露出硅基底;然后在裸露的硅基底区域通过丝网印刷方式制备背面电极,最后完成太阳能电池背面制作过程。这种方法必须使用高能量激光照射硅基底才能将沉积在背面特定区域的叠层钝化介质膜去除,因此在激光消融过程中不可避免地会对硅基底造成损伤,从而在硅基底表面和硅基底体内产生缺陷,影响太阳能电池的电性能,此外,采用高激光能量进行消融时,势必会增加激光器的能耗,从而增加太阳能电池背面制作成本。
因此,有必要对现有的PERC单晶太阳能电池背面的制备方法进行改进。
发明内容
针对上述现有技术,本发明要解决的技术问题是:为了克服现有技术的不足,提供一种能耗低,制作成本低且减少对硅基底损伤的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,包括以下步骤:
S1,在硅基底的背面沉积钝化层;
S2,使用低能量激光器对所述钝化层照射激光,使激光照射下的钝化层形成开槽,所述开槽内的硅基底裸露;
S3,在所述开槽和所述钝化层表面沉积保护层,所述保护层为氮化硅薄膜;
S4,使用电子浆料烧穿所述开槽内的保护层,制备背电极,所述背电极与所述开槽内的硅基底接触。
上述技术方案的制备方法中,首先在硅片的背面沉积钝化层(在硅片沉积钝化层前,硅片的一面已经有PN结,而另一面已经经过抛光处理,相比于有PN结的一面,该面目视更为明亮,通常为硅片的背面)。由于硅片内部和硅片表面的杂质及缺陷会对光伏电池的性能造成负面影响,钝化工序就是通过降低表面载流子的复合来减少缺陷带来的影响,有效提升少子寿命,从而保证电池的效率;在硅片背面沉积钝化层后,立即进行激光开槽,相比于现有技术,由于仅需对单层钝化层进行消融处理,因此仅需低能量的激光即可使其照射区域内的硅基底裸露,一方面大幅度降低了对硅基底的损伤,另一方面低能量激光相比于高能量激光具有低成本和低能耗优势,因此该方法同时起到了降本提效作用;在进行开槽后,在开槽区域和钝化层的表面沉积保护层,保护层一方面能够保护保护作用,防止钝化层被破坏而影响钝化效果,另一方面,保护层可以对裸露的硅基底表面以及其体内进行钝化处理,修复激光开槽过程中对硅片表面及其体内的损伤;保护层沉积完毕后,利用电子浆料烧穿激光开槽处的保护层,制备与硅基底接触的背电极,从而形成PERC太阳能电池的局部背表面场。该PERC单晶太阳能电池的背面制备方法,在钝化层沉积后立即进行使用低能量激光开槽,降低了对硅片的损伤,减少能耗,而后通过沉积保护层对钝化层起到保护作用,对损伤的硅基底起到修复作用,最后使用电子浆料烧穿激光开槽处的钝化层,制备与硅基底接触的背电极,从而完成整个制备过程。
优选的,所述步骤S2中,激光功率为15~25W。由于激光仅需消融单层的钝化层使照射区域内的硅基底裸露,因此所需的激光能量小。在进行激光开槽时,激光能量越高,越有利于消融钝化层,使硅基底裸露,但是相应的,在硅片上的刻蚀深度也会加深,从而对硅片产生较大的损伤,导致串联电阻偏大而引起填充因子FF偏低,同时由于激光对硅片腐蚀较深引起的损伤太大,导致开路电压和短路电流下降,使得电池片最终光电转化效率过低;而激光开槽时,激光能量过低,虽然能够减少对硅片的损伤,但是难以保证在开槽后激光照射区域下的硅基底裸露,腐蚀深度浅,导致其开路电压和短路电流均较低,特别是开路电压,极易低于常规单晶电池片的开路电压。因此,为了保证最终电池片产品的光电转换效率,将激光功率确定在15~25W内。
优选的,所述步骤S2中,激光频率为1000~2000kHz。利用激光脉冲作用于沉积层表面,激光释放能量在沉积层上开槽,电池片的光电转换效率随着激光输出频率的逐渐增加呈先升后降的趋势。频率越高,激光能量释放越大,开槽效果也相对较好,但是在频率过高后,由于激光能力被钝化层吸收的同时,少部分溢出的能量也会被硅基底吸收,对硅基片产生损伤,导致电池片的填充因子FF呈下降趋势,影响了电池片效率。因此,为了有利于激光能力的释放,保证开槽效果,并减少对硅基底的损伤,将激光频率确定在1000~2000kHz内。
优选的,激光速度为30000~45000m/s,激光光斑直径为20~30um。由于激光开槽的区域面积大小对PERC太阳能电池的钝化效果有着决定性的影响,激光开槽区域的面积越小,对钝化层的破坏就越少,少子寿命就越高,开路电压也就越高,但若开槽区域面积过小,在制备电极的过程中,电子浆料无法完全渗透激光开槽区域,即无法将开槽区域填满,形成所谓的空洞,空洞内电极无法与硅基底形成良好的接触,影响串联电阻和填充因子,继而影响电池的转换效率;随着激光的移动速度增加,开槽区域的面积也就越小,激光光斑直径的增加,也会导致激光开槽区域的增加,因此为了在钝化层上形成合适尺寸的开槽,既能减少对钝化层的破坏,保障少子寿命,又有利于电极与硅基底的良好接触,开槽时将激光速度控制在30000~45000m/s内,激光光斑直径控制在20~30um内。
优选的,所述钝化层为氧化铝薄膜。氧化铝含有高密度的固定负电荷形成的电场,可以有效减少表面的电子浓度,从而对单晶硅表面有极好的场钝化效应,减少复合,提升开路电压和短路电流,进而保证高效的电池转化效率。因此氧化铝薄膜更适合作为PERC单晶双面太阳能电池的背面钝化膜。
优选的,所述氧化铝薄膜的厚度为3~15nm。由于硅片表面大都粗糙,在钝化层沉积时,粗糙的硅基体表面造成氧化铝薄膜分布不均匀,局部区域的氧化铝薄膜厚度会偏低,因此,为了保证硅片的少子寿命,氧化薄膜的厚度确定在3nm以上,随着氧化铝薄膜厚度的逐渐增加,氧化铝薄膜的覆盖率增加,使得氧化铝薄膜的表面钝化作用体现的更加明显,具体表现在:电池片效率明显提升,开路电压和短路电流逐渐增加,而填充因子基本持平。但是,当氧化铝薄膜厚度超过15nm后,由于本方法中采用低能量激光在钝化层上开槽,因此低能量的激光使得开模部分的氧化铝薄膜消融清除不彻底,影响了后续工艺中背电极与硅基底的欧姆接触,降低了PERC电池片的填充因子,导致电池转换效率随着氧化铝薄膜厚度的增加反而有所降低。因此,为了充分延长硅片少子寿命,同时保证背电极与硅基底的良好接触,确定氧化铝薄膜的沉积厚度在3~15nm内。
优选的,所述步骤S3中,氮化硅薄膜的厚度为75~85nm。在进行保护层沉积时,若保护层的氮化硅薄膜厚度过低,则对钝化层的保护效果较差,在进行丝网印刷时,氮化硅薄膜容易被高温的浆料腐蚀烧穿,影响氧化铝薄膜的钝化效果,导致硅片的少子寿命减低,从而使电池片的转化效率降低;若氮化硅薄膜厚度过高,一方面,丝网印刷过程中电子浆料不易烧穿激光开槽区域内的钝化层,制得的背电极与硅基底的接触差,导致电池片的发电量低下,另一方面,氮化硅薄膜厚度的增加,需要延长沉积时间,导致电池片的制备效率降低,而且还增加了太阳能电池片的制造成本。因此,考虑到后续的丝网印刷、电池制备效率和生产成本,确定氮化硅薄膜的厚度在75~85nm。在沉积保护层时,由于反应气体中含有氢元素,氢元素会与硅片的悬挂键、硅片中缺陷以及复合中心结合,钝化这些悬挂键、缺陷和复合中心,从而使得这些悬挂键、缺陷和复合中心呈现稳态,降低捕捉光生载流子几率,从而增加光生载流子向外输出的概率,因此,沉积的氮化硅薄膜还能对激光开槽区域内的硅基底表面及其体内进行一定的修复,改善电池片的电性能,从而提高电池片的光电转换效率。
优选的,所述步骤S4中的电子浆料为银浆。由于银浆烧结穿透钝化膜的能力强于铝浆和铝银浆对背面钝化膜的穿透能力,因此在制备背电极时,选用银浆制备背电极时,硅片背面的缺陷复合中心相对减少,进而短路电流增加,而背电极位置的欧姆接触几乎不受影响,从而提高电池片的光电转换效率。
优选的,所述背电极的制备方法为丝网印刷法,所述印刷压力为50~80N,印刷电极栅线宽度为80~120um。通过丝网印刷使电子浆料与硅基底形成良好的欧姆接触,从而形成较低的接触电阻;并且通过丝网印刷形成的背电极具有良好的可焊性,能够与镀锡带形成良好的接触,对外输出电流,从而保证发电量。在进行丝网印刷时,印刷压力越大,印刷电极栅线的宽度越大,越有利于电子浆料与保护层的接触,使电子浆料烧穿激光开槽区域中的保护层,形成与硅基底良好接触的背电极;但是随着压力、印刷电极栅线的增大,电子浆料与保护层的接触增多,保护层被烧穿的部分也随之增多,此时对保护层和硅基底的破坏也就越大,导致硅片少子寿命缩短,影响电池片的电性能。因此,为了保证背电极与硅基底良好的接触,降低两者之间的欧姆电阻,同时也为了降低对保护层和硅基底的损伤以保证电池片稳定的电学性能,在通过丝网印刷制备背电极时,将印刷压力控制在50~80N内,印刷电极栅线宽度控制在80~120um内。
优选的,所述步骤S4中,烧结温度为720~850℃,烧结时间为3~10s。制备背电极时,随着温度的升高,烧穿效果越好,电子浆料在750℃以上时,即能烧穿在激光开槽处的保护层,使得电子浆料与硅基底接触,形成背电极,但是温度过高,电子浆料容易烧穿钝化层上的保护层,影响钝化层的钝化效果,缩短硅片少子寿命,形成额外的导电通道,从而导致电池片的开路电压、短路电流、串联电阻以及转换效率大幅度降低,因此选择烧结温度在750~850℃内;烧结时间过短,电子浆料不易烧穿激光开槽区域内的保护层,使得背电极与硅基底接触不良,影响电池片的转换效率;而烧结时间过长,电子浆料会出现过烧结现象,严重时还会破坏硅基底材料,造成缺陷,导致硅片少子寿命缩短,影响电池片的电性能,因此选择烧结时间在3~10s内。
综上所述,本发明PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法与现有技术相比,在沉积钝化层后立即通过低能量激光进行开槽,减少对硅基底损伤的同时降低能耗,而后沉积保护层,既实现了对钝化层的保护,还对硅基底表面和体内具有修复作用,降低复合中心,提高电池的转化效率。
附图说明
图1是本发明PERC单晶双面太阳能电池背面制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示,实施例1的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法包括以下步骤:
(1)沉积钝化层:对经过抛光处理的硅基底背面采用ALD(原子层沉积)方法沉积氧化铝薄膜,氧化铝薄膜的厚度为6nm,折射率为1.65,沉积温度为300℃,沉积时间为35s,沉积压力为1000pa;
(2)激光开槽:利用低能量激光器照射上述硅基底背面的氧化铝薄膜,在氧化铝表面形成开槽区域,使开槽区域内的硅基底裸露,其中激光功率为10W,激光频率为1200kHz,激光速度为35000m/s,激光光斑直径为25um;
(3)沉积保护层:使用PECVD(等离子体气相沉积)方法沉积氮化硅薄膜,氮化硅薄膜的厚度为78nm,折射率为2.10,沉积温度为450℃,沉积时间为450s,沉积压力为1700pa,脉冲开关比为1/15;
(4)制备背电极:使用电子浆料并采用丝网印刷方法烧穿开槽内的保护层,制备背电极,背电极与开槽内的硅基底接触,其中印刷压力为65N,印刷速度为350mm/s,版间距(网板与硅片之间的距离)为1.2mm,烧结温度为800℃,烧结时间为5s,印刷电极栅线宽度为90um,电子浆料为银浆。
实施例2
实施例2的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法基于实施例1,区别在于,提高步骤(2)中的激光速度,降低激光功率,缩小激光光斑直径,即包括以下步骤:
(1)沉积钝化层:对经过抛光处理的硅基底背面采用ALD(原子层沉积)方法沉积氧化铝薄膜,氧化铝薄膜的厚度为6nm,折射率为1.65,沉积温度为300℃,沉积时间为35s,沉积压力为1000pa;
(2)激光开槽:利用低能量激光器照射上述硅基底背面的氧化铝薄膜,在氧化铝表面形成开槽区域,使开槽区域内的硅基底裸露,其中激光功率为8W,激光频率为1200kHz,激光速度为40000m/s,激光光斑直径为22um;
(3)沉积保护层:使用PECVD(等离子体气相沉积)方法沉积氮化硅薄膜,氮化硅薄膜的厚度为78nm,折射率为2.10,沉积温度为450℃,沉积时间为450s,沉积压力为1700pa,脉冲开关比为1/15;
(4)制备背电极:使用电子浆料并采用丝网印刷方法烧穿开槽内的保护层,制备背电极,背电极与开槽内的硅基底接触,其中印刷压力为65N,印刷速度为350mm/s,版间距(网板与硅片之间的距离)为1.2mm,烧结温度为800℃,烧结时间为5s,印刷电极栅线宽度为90um,电子浆料为银浆。
实施例3
实施例3的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法基于实施例1,区别在于,延长步骤(3)中的沉积时间以增加氮化硅薄膜的厚度,即包括以下步骤:
(1)沉积钝化层:对经过抛光处理的硅基底背面采用ALD(原子层沉积)方法沉积氧化铝薄膜,氧化铝薄膜的厚度为6nm,折射率为1.65,沉积温度为300℃,沉积时间为35s,沉积压力为1000pa;
(2)激光开槽:利用低能量激光器照射上述硅基底背面的氧化铝薄膜,在氧化铝表面形成开槽区域,使开槽区域内的硅基底裸露,其中激光功率为10W,激光频率为1200kHz,激光速度为35000m/s,激光光斑直径为25um;
(3)沉积保护层:使用PECVD(等离子体气相沉积)方法沉积氮化硅薄膜,氮化硅薄膜的厚度为80nm,折射率为2.10,沉积温度为450℃,沉积时间为480s,沉积压力为1700pa,脉冲开关比为1/15;
(4)制备背电极:使用电子浆料并采用丝网印刷方法烧穿开槽内的保护层,制备背电极,背电极与开槽内的硅基底接触,其中印刷压力为65N,印刷速度为350mm/s,版间距(网板与硅片之间的距离)为1.2mm,烧结温度为800℃,烧结时间为5s,印刷电极栅线宽度为90um,电子浆料为银浆。
实施例4
实施例4的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法基于实施例1,区别在于,增加步骤(4)中的印刷压力并增加印刷电极栅线宽度,即包括以下步骤:
(1)沉积钝化层:对经过抛光处理的硅基底背面采用ALD(原子层沉积)方法沉积氧化铝薄膜,氧化铝薄膜的厚度为6nm,折射率为1.65,沉积温度为300℃,沉积时间为35s,沉积压力为1000pa;
(2)激光开槽:利用低能量激光器照射上述硅基底背面的氧化铝薄膜,在氧化铝表面形成开槽区域,使开槽区域内的硅基底裸露,其中激光功率为10W,激光频率为1200kHz,激光速度为35000m/s,激光光斑直径为25um;
(3)沉积保护层:使用PECVD(等离子体气相沉积)方法沉积氮化硅薄膜,氮化硅薄膜的厚度为78nm,折射率为2.10,沉积温度为450℃,沉积时间为450s,沉积压力为1700pa,脉冲开关比为1/15;
(4)制备背电极:使用电子浆料并采用丝网印刷方法烧穿开槽内的保护层,制备背电极,背电极与开槽内的硅基底接触,其中印刷压力为70N,印刷速度为350mm/s,版间距(网板与硅片之间的距离)为1.2mm,烧结温度为800℃,烧结时间为5s,印刷电极栅线宽度为100um,电子浆料为银浆。
对比例1
对比例1的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法基于实施例1,区别在于,将实施例1的步骤(2)和步骤(3)的顺序进行调换,即包括以下步骤:
(1)沉积钝化层:对经过抛光处理的硅基底背面采用ALD(原子层沉积)方法沉积氧化铝薄膜,氧化铝薄膜的厚度为6nm,折射率为1.65,沉积温度为300℃,沉积时间为35s,沉积压力为1000pa;
(2)沉积保护层:使用PECVD(等离子体气相沉积)方法沉积氮化硅薄膜,氮化硅薄膜的厚度为78nm,折射率为2.10,沉积温度为450℃,沉积时间为450s,沉积压力为1700pa,脉冲开关比为1/15;
(3)激光开槽:利用低能量激光器照射上述硅基底背面的氮化硅薄膜,在氮化硅表面形成开槽区域,其中激光功率为15W,激光频率为1200kHz,激光速度为35000m/s,激光光斑直径为20um;
(4)制备背电极:使用电子浆料并采用丝网印刷方法烧穿开槽内的保护层和钝化层,制备背电极,背电极与开槽内的硅基底接触,其中印刷压力为65N,印刷速度为350mm/s,版间距(网板与硅片之间的距离)为1.2mm,烧结温度为800℃,烧结时间为5s,印刷电极栅线宽度为90um,电子浆料为银浆。
对比例2
对比例2的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法基于实施例1,区别在于,将实施例1的步骤(2)和步骤(3)的顺序进行调换,并增大激光器的功率,即包括以下步骤:
(1)沉积钝化层:对经过抛光处理的硅基底背面采用ALD(原子层沉积)方法沉积氧化铝薄膜,氧化铝薄膜的厚度为6nm,折射率为1.65,沉积温度为300℃,沉积时间为35s,沉积压力为1000pa;
(2)沉积保护层:使用PECVD(等离子体气相沉积)方法沉积氮化硅薄膜,氮化硅薄膜的厚度为78nm,折射率为2.10,沉积温度为450℃,沉积时间为450s,沉积压力为1700pa,脉冲开关比为1/15;
(3)激光开槽:利用高能量激光器照射上述硅基底背面的氧化铝薄膜,在氧化铝表面形成开槽区域,使开槽区域内的硅基底裸露,其中激光功率为25W,激光频率为1200kHz,激光速度为35000m/s,激光光斑直径为30um;
(4)制备背电极:使用电子浆料并采用丝网印刷方法烧穿开槽内的保护层,制备背电极,背电极与开槽内的硅基底接触,其中印刷压力为65N,印刷速度为350mm/s,版间距(网板与硅片之间的距离)为1.2mm,烧结温度为800℃,烧结时间为5s,印刷电极栅线宽度为90um,电子浆料为银浆。
对按照实施例1-4和对比例1-2方法进行背面制备的电池片进行测试,对比数据如下表所示:
Figure BDA0002874620530000111
将上述各表项的数据进行比对:
(1)对照实施例1和对比例1,实施例1中仅需消融单层氧化铝薄膜,而对比例1还需要额外消融氮化硅薄膜,因此对比例1的激光功率高于实施例1的激光功率,实施例1更加节能,此外,对比例1对硅片的刻蚀深度浅,并且激光开槽区域面积小,因此在制备背电极时,银浆无法完全渗透激光开槽区域,使得背电极难以与激光开槽区域内的硅基底形成良好的欧姆接触,因此实施例1制得的电池片开路电压和短路电流均大于对比例1制得的电池片开路电压和短路电压,最终实施例1制得的电池片转换效率远高于对比例1制得的电池片转换效率;
(2)对照实施例1和对比例2,实施例1中仅需消融单层氧化铝薄膜,而对比例2还需要额外消融氮化硅薄膜,因此对比例2的激光功率高于实施例2的激光功率,对比例2中虽然有足够的激光功率保证能够消融氧化铝和氮化硅,激光光斑直径也增大,使得银浆制得的背电极能够与硅基底充分接触,但是对比例2中激光对硅片和钝化层造成了较大的损伤和破坏,进而缩短了硅片的少子寿命;而反观对比例1,较小的光斑直径减少了对硅片和钝化层的破坏,且在沉积保护层时,反应气体中的氢元素钝化了硅片的悬挂键、缺陷以及复合中心,降低了捕捉光生载流子几率,从而增加了光生载流子向外输出的概率,最终使得实施例1制得的电池片的串联电阻降低,而填充因子增加,保证实施例1的电池片转换效率高于对比例2的电池片转换效率;
(3)对照实施例1和实施例2,实施例2减小了激光功率和激光光斑直径,并增加了激光速度,从而使得在激光卡槽时实施例2的激光开槽区域更小,减少了对钝化层和硅片的损伤和破坏,但是由于激光开槽区域小,激光开槽区域中硅基底裸露的少,导致实施例2中背电极与硅基底的欧姆接触效果较差,因此实施例2制得的电池片转换效率略低于实施例1制得的电池片转换效率;
(4)对照实施例1和实施例3,实施例3中的保护层沉积时间略高于实施例1中的保护层沉积时间,使得实施例3中的氮化硅薄膜厚度略高于实施例1中的氮化硅薄膜厚度,在进行保护层沉积时,沉积气体中含有的氢元素钝化了硅片的悬挂键、缺陷和复合中心,使得沉积保护层起到了对硅片表面和体内的修复作用,改善了制备的电池片的电学性能,从而保证实施例3制备的电池片转换效率高于实施例1制备电池片转换效率;
(5)对照实施例1和实施例4,实施例4增加了印刷压力,并拓宽了电极栅线宽度,使得丝网印刷时有更多的银浆烧穿激光开槽区域的保护层,保证了背电极与激光开槽区中的硅基底有着更加良好的欧姆接触,从而形成了更低的接触电阻,因此,实施例4制备的电池片填充因子和转换效率均高于实施例1制备的电池片填充因子和转换效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,在硅基底的背面沉积钝化层;
S2,使用低能量激光器对所述钝化层照射激光,使激光照射下的钝化层形成开槽,所述开槽内的硅基底裸露;
S3,在所述开槽和所述钝化层表面沉积保护层,所述保护层为氮化硅薄膜;
S4,使用电子浆料烧穿所述开槽内的保护层,制备背电极,所述背电极与所述开槽内的硅基底接触。
2.根据权利要求1所述的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,其特征在于:所述步骤S2中,激光功率为15~25W。
3.根据权利要求2所述的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,其特征在于:所述步骤S2中,激光频率为1000~2000kHz。
4.根据权利要求3所述的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,其特征在于:所述步骤S2中,激光速度为30000~45000m/s,激光光斑直径为20~30um。
5.根据权利要求1所述的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,其特征在于:所述钝化层为氧化铝薄膜。
6.根据权利要求5所述的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,其特征在于:所述氧化铝薄膜的厚度为3~15nm。
7.根据权利要求1所述的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,其特征在于:所述步骤S3中,氮化硅薄膜的厚度为75~85nm。
8.根据权利要求7所述的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,其特征在于:所述步骤S4中的电子浆料为银浆。
9.根据权利要求8所述的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,其特征在于:所述背电极的制备方法为丝网印刷法,所述印刷压力为50~80N,印刷电极栅线宽度为80~120um。
10.根据权利要求9所述的PERC单晶双面太阳能电池背面制备的方法,其特征在于:所述步骤S4中,烧结温度为720~850℃,烧结时间为3~10s。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104218113A (zh) * 2014-09-15 2014-12-17 奥特斯维能源(太仓)有限公司 一种n型perc晶体硅太阳能电池及其制备方法
CN105702803A (zh) * 2015-12-21 2016-06-22 合肥晶澳太阳能科技有限公司 一种制造高效率多晶电池的工艺
CN109755329A (zh) * 2018-12-11 2019-05-14 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种太阳能电池的制备方法
CN109786508A (zh) * 2019-01-21 2019-05-21 南通苏民新能源科技有限公司 一种双面电池的制备方法
CN109980051A (zh) * 2019-04-29 2019-07-05 浙江晶科能源有限公司 P型全背接触晶硅电池的制作系统及方法
CN110164985A (zh) * 2019-06-04 2019-08-23 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
CN110718605A (zh) * 2018-07-12 2020-01-21 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 太阳能电池片的烧结方法、降低其光致衰减的方法及得到的太阳能电池片
CN110890445A (zh) * 2019-12-09 2020-03-17 通威太阳能(眉山)有限公司 提升perc电池光电转换效率的方法
CN111613688A (zh) * 2019-07-15 2020-09-01 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种叉指型背接触太阳电池结构及其制造方法
CN112071947A (zh) * 2019-06-10 2020-12-11 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种p型叉指背接触太阳电池制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104218113A (zh) * 2014-09-15 2014-12-17 奥特斯维能源(太仓)有限公司 一种n型perc晶体硅太阳能电池及其制备方法
CN105702803A (zh) * 2015-12-21 2016-06-22 合肥晶澳太阳能科技有限公司 一种制造高效率多晶电池的工艺
CN110718605A (zh) * 2018-07-12 2020-01-21 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 太阳能电池片的烧结方法、降低其光致衰减的方法及得到的太阳能电池片
CN109755329A (zh) * 2018-12-11 2019-05-14 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种太阳能电池的制备方法
CN109786508A (zh) * 2019-01-21 2019-05-21 南通苏民新能源科技有限公司 一种双面电池的制备方法
CN109980051A (zh) * 2019-04-29 2019-07-05 浙江晶科能源有限公司 P型全背接触晶硅电池的制作系统及方法
CN110164985A (zh) * 2019-06-04 2019-08-23 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
CN112071947A (zh) * 2019-06-10 2020-12-11 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种p型叉指背接触太阳电池制备方法
CN111613688A (zh) * 2019-07-15 2020-09-01 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种叉指型背接触太阳电池结构及其制造方法
CN110890445A (zh) * 2019-12-09 2020-03-17 通威太阳能(眉山)有限公司 提升perc电池光电转换效率的方法

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