CN113130702A - 一种背接触式太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
一种背接触式太阳能电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113130702A CN113130702A CN202110251502.1A CN202110251502A CN113130702A CN 113130702 A CN113130702 A CN 113130702A CN 202110251502 A CN202110251502 A CN 202110251502A CN 113130702 A CN113130702 A CN 113130702A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- silicon wafer
- sin
- doping
- doped layer
- 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
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 86
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 86
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 86
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 claims description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 5
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 7
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 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
- H01L31/18—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 System
-
- 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
-
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
-
- 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)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种背接触式太阳能电池及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1、在硅片的背面形成交替设置的n+掺杂层和n++掺杂层；S2、在n+掺杂层和n++掺杂层上形成掩膜层；S3、去除部分的掩膜层和n+掺杂层，以形成第一开孔；S4、除去掩膜层，并对电池片半成品的背面进行制绒；S5、对电池片进行退火，并在电池片的正面依次形成Al2O3层和SiNx层；S6、在电池片的背面形成SiNx钝化膜；S7、对第一开孔内的SiNx钝化膜进行刻蚀，形成刻蚀至硅片的开槽；S8、形成N型电极和P型电极。本发明的制备方法工艺简单，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种背接触式太阳能电池及其制备方法。
背景技术
PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)，即钝化发射极和背面电池技术，通过在常规太阳能技术基础上，电池背表面进行介质膜钝化，采用金属局域接触，大大降低背表面少子复合速度，同时提升背表面的光反射。得益于背面钝化层的存在，PERC电池将p-n结间的电势差最大化，这使得电子更稳定的流动，降低了电子的复合，从而提升电池效率。同时，PERC电池工艺简单，与常规电池产线兼容性好，易于大规模量产，是新一代主流高效电池的代表。
PERC电池的核心就是在常规电池基础上增加了全覆盖的背面钝化膜，常用背面钝化材料有氧化铝、氧化硅、氮氧化硅等。与氧化硅、氮化硅等相比，氧化铝膜的固定负电荷密度高达1013/cm2，可提供非常好的场效应钝化作用。业界大多采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积镀膜，可在同一设备中完成氧化铝、氮化硅等多层膜的沉积，但其沉积膜质量要比原子层沉积(ALD)略差，且TMA耗量更高。因此，PECVD沉积氧化铝膜工艺仍需持续改进，以提高光电转化效率，降低生产成本。
PERC电池的生产成本和能量转换效率已经接近极限，因此需研究新的电池结构，提升晶硅太阳能电池片的能量转换效率，降低成本。
背接触电池是一种将电池正负极栅线均放置在电池背面(非受光面)的电池，背接触电池比PERC电池具有更高的能量转换效率，背接触电池的受光面无任何的金属电极遮挡，可增加光吸收，从而有效增加电池的短路电流，使电池的能量转换效率得到提高。
目前，背接触电池是工业量产转换效率最高的一种电池，其中包括多道掩膜工艺，光刻技术，离子注入技术等，制作工艺复杂，生产成本高。因此，如何开发一种低成本，工艺简单的背接触式太阳能电池，成为研究者关注的重点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种背接触式太阳能电池及其制备方法，工艺简单，成本低。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种背接触式太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在硅片的背面形成交替设置的n+掺杂层和n++掺杂层；
S2、在n+掺杂层和n++掺杂层上形成掩膜层；
S3、采用激光消融方法来去除部分的掩膜层和n+掺杂层，以形成第一开孔，获得电池片半成品；
S4、除去掩膜层，并对电池片半成品的背面进行制绒；
S5、对电池片进行退火，并在电池片的正面依次形成Al2O3层和SiNx层；
S6、在电池片的背面形成SiNx钝化膜；
S7、对第一开孔内的SiNx钝化膜进行刻蚀，形成刻蚀至硅片的开槽；
S8、形成N型电极和P型电极。
作为上述方案的改进，步骤S4中，采用湿法刻蚀技术去除掩膜层，将n+掺杂层和n++掺杂层裸露出来，并对n+掺杂层、n++掺杂层和第一开孔内裸露出来的硅片上进行制绒，以获得电池片。
作为上述方案的改进，步骤S4中，采用HF溶液作为腐蚀液，电池片半成品的减重控制在0.2～0.5g。
作为上述方案的改进，所述掩膜层为SiO2层，其厚度为100～300nm；
所述第一开孔的宽度为200～500nm。
作为上述方案的改进，步骤S1包括：
S11、提供一硅片，并对硅片进行制绒；
S12、对硅片进行背面扩散，在硅片的背面形成n+掺杂层；
S13、对n+掺杂层进行局部重掺，形成n++掺杂层。
作为上述方案的改进，所述n+掺杂层和n++掺杂层交替设置，所述n++掺杂层的掺杂浓度大于n+掺杂层的掺杂浓度。
作为上述方案的改进，所述n+掺杂层的掺杂浓度为2.5*1020～3.5*1020cm-3，所述n++掺杂层的掺杂浓度为2.9*1020～4.0*1020cm-3。
作为上述方案的改进，步骤S7中，采用激光消融的方法来刻蚀SiNx钝化膜，形成开槽，其中，所述开槽沿着第一开孔从SiNx钝化膜刻蚀至硅片；
其中，所述开槽的宽度为32～38μm。
作为上述方案的改进，步骤S8中，采用丝网印刷工艺，将银浆料印刷在n++掺杂层对应的SiNx钝化膜上，其中，银浆料烧穿SiNx钝化膜与n++层形成导电连接，以形成N型电极；
将铝浆料印刷在开槽内，铝浆料中的铝渗透到硅片中形成p+掺杂层，而在开槽内的铝浆料则形成P型电极；
完成步骤S8后，还包括：对电极进行烧结烘干；其中，烧结温度为300～900℃。
相应地，本发明还提供了一种背接触式太阳能电池，其采上述的制备方法制备而得，包括硅片，依次设于硅片正面的Al2O3层和SiNx层，所述硅片的背面设有N型区和P型区，所述P型区设有第一开孔，所述第一开孔刻蚀至硅片内部，所述第一开孔内设有p+掺杂层、SiNx钝化膜和P型电极，所述P型电极贯穿所述SiNx钝化膜与p+掺杂层导电连接，所述N型区设有n+掺杂层、n++掺杂层、SiNx钝化膜和N型电极，所述n+掺杂层和n++掺杂层交替设置在硅片的背面，所述SiNx钝化膜设于n+掺杂层和n++掺杂层上，所述N型电极贯穿所述SiNx钝化膜与n++掺杂层导电连接。
实施本发明，具有如下有益效果：
现有的背接触式太阳能电池在硅片形成N型区结构和P型区结构时，需要采用离子注入设备来实现，本发明采用激光消融代替了离子注入，激光开槽和Al浆印刷代替了硼扩功能。
本发明提供的背接触式太阳能电池的制备方法，工艺简单，与现有的背接触式太阳能电池制备工艺相比，本发明无需增加离子注入设备，也无需进行多次掩膜工艺及硼扩工艺，无需进行多次高温工艺；其中，步骤S2、S3和S4为本发明的新增工艺，其他步骤为PERC太阳能电池的工艺，本发明在PERC工艺的基础上新增激光消融设备，即可形成背接触太阳能电池的P型结构和N型结构，与现有的常规PERC设备兼容，无需增加其他设备，可以大大减少产品换代带来的设备成本，极大的降低了生产成本。
此外，本发明在硅片的背面采用选择性重掺，降低金属栅线接触电阻，提高载流子的收集，提供电池片效率。
进一步地，本发明在采用激光局部消融后再制绒，不仅修复激光损伤，还同时洗去激光消融时残留在表面的掺杂原子，避免漏电，提升电池效率。
附图说明
图1是本发明背接触式太阳能电池的制备方法流程图；
图2是本发明背接触式太阳能电池的结构示意图。
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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
参见图1，本发明提供一种背接触式太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在硅片的背面形成交替设置的n+掺杂层和n++掺杂层；
具体的，步骤S1包括：
S11、提供一硅片，并对硅片进行制绒；
具体的，所述硅片为P型硅片，本申请采用湿法刻蚀技术，在硅片正面形成绒面，为了提高电池的良率，硅片的减重控制在0.4～0.8g，反射率控制在9％～13％。
S12、对硅片进行背面扩散，在硅片的背面形成n+掺杂层；
具体的，采用低压扩散技术对硅片进行背面扩散，以在硅片的背面形成n+掺杂层，其中，扩散后硅片的方块电阻为90-180Ω/□；本申请通过控制背面扩散后硅片的方块电阻来保证太阳能电池的转化效率，若背面扩散后硅片的方块电阻超出此范围，则会降低太阳能电池的转化效率。优选的，扩散后硅片的方块电阻为110-160Ω/□，示例性为110Ω/□、120Ω/□、130Ω/□、140Ω/□、150Ω/□或160Ω/□。
S13、对n+掺杂层进行局部重掺，形成n++掺杂层；
具体的，采用激光掺杂技术或图形化掩膜对n+掺杂层进行局部重掺，以形成n++掺杂层，所述n++掺杂层为硅片背面的重掺杂区；其中，n+掺杂层和n++掺杂层交替设置，n++掺杂层的掺杂浓度大于n+掺杂层的掺杂浓度。
本申请在硅片的背面采用选择性重掺，即对n+掺杂层进行局部重掺形成n++掺杂层，有效降低金属栅线接触电阻，提高载流子的收集，提高太阳能电池片的转换效率。
优选的，n+掺杂层的掺杂浓度为2.5*1020～3.5*1020cm-3，n++掺杂层的掺杂浓度为2.9*1020～4.0*1020cm-3。
S14、对扩散后的硅片进行刻蚀，去除N型硅和PSG；
具体的，采用HF/HNO3混合溶液来刻蚀硅片，以去除四周和饶扩到硅片正面的N型硅和PSG；其中，PSG是指磷硅玻璃，在太阳能电池片的扩散工艺后，硅片表面会形成一层PSG，必须去除。
S2、在n+掺杂层和n++掺杂层上形成掩膜层；
具体的，将形成n+掺杂层和n++掺杂层的硅片加载至PECVD设备中，以在n+掺杂层和n++掺杂层上形成掩膜层，所述掩膜层用于保护硅片背面的n+掺杂层和n++掺杂层，以便于后续的激光消融。其中，所述掩膜层为SiO2层，其厚度为100～300nm。若掩膜层的厚度小于100nm，则后续激光消融时会破坏n++掺杂层的结构；若掩膜层的厚度大于300nm，则影响后续的激光消融步骤，增加激光消融的难度。优选的，所述掩膜层的厚度为150～250nm。
S3、采用激光消融方法来去除部分的掩膜层和n+掺杂层，以形成第一开孔，获得电池片半成品；
具体的，采用激光来消融硅片的非重掺杂区，以去除部分的掩膜层和n+掺杂层，形成第一开孔，并将部分硅片裸露出来，获得电池片半成品；其中，所述第一开孔贯穿所述掩膜层和n+掺杂层，并刻蚀至硅片内。优选的，所述第一开孔的宽度为200～500nm，若第一开孔的宽度大于500nm，则激光损伤过大，影响电池片半成品的结构，且栅线间距也越来越大，影响电流收集；若第一开孔的宽度小于200nm，则对位要求要精准，后续电极印刷时容易印偏，产生漏电。更优的，所述第一开孔的宽度为280～450nm，示例性为280nm、300nm、320nm、350nm、380nm、400nm、420nm、450nm。
为了能够形成宽度为200～500nm的第一开孔，本申请采用皮秒激光设备或纳秒激光设备来照射掩膜层，其中，激光消融的光斑直径为80～120μm。优选的，所述激光消融的光斑直径为90～110μm，示例性为90μm、100μm、110μm。
需要说明的是，设有第一开孔的硅片为P型区，第一开孔以外的硅片为N型区，其中，N型区用于形成N型结构，P型区用于形成P型结构，其中，N型区和P型区交替设置。
S4、除去掩膜层，并对电池片半成品的背面进行制绒，获得电池片；
具体的，采用湿法刻蚀技术去除掩膜层，将n+掺杂层和n++掺杂层裸露出来，并对n+掺杂层、n++掺杂层和第一开孔内裸露出来的硅片上进行制绒，获得电池片。
优选的，本发明采用HF溶液作为腐蚀液，HF溶液在去除掩膜层的同时，可以腐蚀n+掺杂层、n++掺杂层和第一开孔内裸露出来的硅片上，在其表面形成绒面，还可以对激光消融区(第一开孔)进行腐蚀清洗，以获得高质量的电池片。为了获得高质量的电池片，防止刻蚀不足或刻蚀过度，本申请控制电池片半成品的减重控制在0.2～0.5g。优选的，电池片半成品的减重控制在0.3～0.4g。
本发明在完成激光局部消融后进行制绒，不仅可以修复电池片的激光损伤，还可以洗去激光消融时残留在电池片表面的掺杂原子，避免电池片漏电，提升电池的转换效率。
S5、对电池片进行退火，并在电池片的正面依次形成Al2O3层和SiNx层；
具体的，将电池片置于PECVD设备，在电池片的正面依次形成Al2O3层和SiNx层，为了降低电池片表面复合，所述Al2O3层和SiNx层的总厚度为80～150nm。
S6、在电池片的背面形成SiNx钝化膜；
具体的，在n+掺杂层、n++掺杂层和第一开孔裸露出来的硅片上形成SiNx钝化膜，为了实现良好的保护作用，同时不影响电池的转换效率，所述SiNx钝化膜的厚度为60～120nm，折射率为2～2.5。
S7、对第一开孔内的SiNx钝化膜进行刻蚀，形成刻蚀至硅片的开槽；
具体的，采用激光消融的方法来刻蚀SiNx钝化膜，形成开槽，其中，所述开槽沿着第一开孔从SiNx钝化膜刻蚀至硅片。
其中，所述开槽用于形成P型电极，为了使得电极可以采用丝网印刷工艺形成，所述开槽的宽度为32～38μm，示例性为32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm或38μm。
S8、形成N型电极和P型电极；
具体的，采用丝网印刷工艺，将银浆料印刷在n++掺杂层对应的SiNx钝化膜上，其中，银浆料会烧穿SiNx钝化膜与n++层形成导电连接，以形成N型电极；此外，将铝浆料印刷在开槽内，铝浆料中的铝渗透到硅片中形成p+掺杂层，而在开槽内的铝浆料则形成P型电极。
印刷形成电极后，需要对电极进行烧结烘干，以使电极与电池片形成有效结合。优选的，烧结温度为300～900℃。更优的，烧结温度为450～750℃。
现有的背接触式太阳能电池在硅片形成N型区结构和P型区结构时，需要采用离子注入设备来实现，本发明采用激光消融代替了离子注入，激光开槽和Al浆印刷代替了硼扩功能。
本发明提供的背接触式太阳能电池的制备方法，工艺简单，与现有的背接触式太阳能电池制备工艺相比，本发明无需增加离子注入设备，也无需进行多次掩膜工艺及硼扩工艺，无需进行多次高温工艺；其中，步骤S2、S3和S4为本发明的新增工艺，其他步骤为PERC太阳能电池的工艺，本发明在PERC工艺的基础上新增激光消融设备，即可形成背接触太阳能电池的P型结构和N型结构，与现有的常规PERC设备兼容，无需增加其他设备，可以大大减少产品换代带来的设备成本，极大的降低了生产成本。
此外，本发明在硅片的背面采用选择性重掺，降低金属栅线接触电阻，提高载流子的收集，提供电池片效率。
进一步地，本发明在采用激光局部消融后再制绒，不仅修复激光损伤，还同时洗去激光消融时残留在表面的掺杂原子，避免漏电，提升电池效率。
相应的，参见图2，本发明还公开了一种背接触式太阳能电池，其采用上述制备方法制备而得，包括硅片10，依次设于硅片正面的Al2O3层11和SiNx层12，所述硅片10的背面设有N型区和P型区，所述P型区设有第一开孔19，所述第一开孔19刻蚀至硅片10内部，所述第一开孔19内设有p+掺杂层16、SiNx钝化膜15和P型电极18，所述P型电极18贯穿所述SiNx钝化膜15与p+掺杂层16导电连接，所述N型区设有n+掺杂层13、n++掺杂层14、SiNx钝化膜15和N型电极17，所述n+掺杂层13和n++掺杂层14交替设置在硅片10的背面，所述SiNx钝化膜15设于n+掺杂层13和n++掺杂层14上，所述N型电极17贯穿所述SiNx钝化膜15与n++掺杂层14导电连接。
下面以具体实施例进一步说明本发明：
实施例1
本实施例公开了一种背接触式太阳能电池的制备方法，其包括：
S1、在P型硅片的背面形成交替设置的n+掺杂层和n++掺杂层；
S2、在n+掺杂层和n++掺杂层上形成掩膜层，掩膜层的厚度为150nm；
S3、采用皮秒激光设备来照射掩膜层，其中，激光消融光斑直径为80μm，形成宽度为200nm的第一开孔；
S4、采用HF溶液去除掩膜层，并刻蚀n+掺杂层、n++掺杂层和第一开孔内裸露出来的硅片上，减重0.3g；
S5、对电池片进行退火，并在电池片的正面依次形成Al2O3层和SiNx层；
S6、在电池片的背面形成SiNx钝化膜；
S7、对第一开孔内的SiNx钝化膜进行刻蚀，形成刻蚀至硅片的开槽；
S8、形成N型电极和P型电极。
采用该方法形成的背接触式太阳能电池的转换效率为23.5％。现有技术形成的背接触式太阳能电池的转换效率为23％。
实施例2
本实施例公开了一种背接触式太阳能电池的制备方法，其包括：
S1、在P型硅片的背面形成交替设置的n+掺杂层和n++掺杂层；
S2、在n+掺杂层和n++掺杂层上形成掩膜层，掩膜层的厚度为250nm；
S3、采用皮秒激光设备来照射掩膜层，其中，激光消融光斑直径为120μm，形成宽度为400nm的第一开孔；
S4、采用HF溶液去除掩膜层，并刻蚀n+掺杂层、n++掺杂层和第一开孔内裸露出来的硅片上形成绒面，减重0.4g；
S5、对电池片进行退火，并在电池片的正面依次形成Al2O3层和SiNx层；
S6、在电池片的背面形成SiNx钝化膜；
S7、对第一开孔内的SiNx钝化膜进行刻蚀，形成刻蚀至硅片的开槽；
S8、形成N型电极和P型电极。
采用该方法形成的背接触式太阳能电池的转换效率为23.6％。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在硅片的背面形成交替设置的n+掺杂层和n++掺杂层；
S2、在n+掺杂层和n++掺杂层上形成掩膜层；
S3、采用激光消融方法来去除部分的掩膜层和n+掺杂层，以形成第一开孔，获得电池片半成品；
S4、除去掩膜层，并对电池片半成品的背面进行制绒，获得电池片；
S5、对电池片进行退火，并在电池片的正面依次形成Al2O3层和SiNx层；
S6、在电池片的背面形成SiNx钝化膜；
S7、对第一开孔内的SiNx钝化膜进行刻蚀，形成刻蚀至硅片的开槽；
S8、形成N型电极和P型电极。
2.如权利要求1所述的背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S4中，采用湿法刻蚀技术去除掩膜层，将n+掺杂层和n++掺杂层裸露出来，并对n+掺杂层、n++掺杂层和第一开孔内裸露出来的硅片上进行制绒，以获得电池片。
3.如权利要求2所述的背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S4中，采用HF溶液作为腐蚀液，电池片半成品的减重控制在0.2～0.5g。
4.如权利要求1所述的背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述掩膜层为SiO2层，其厚度为100～300nm；
所述第一开孔的宽度为200～500nm。
5.如权利要求1所述的背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S1包括：
S11、提供一硅片，并对硅片进行制绒；
S12、对硅片进行背面扩散，在硅片的背面形成n+掺杂层；
S13、对n+掺杂层进行局部重掺，形成n++掺杂层。
6.如权利要求1或5所述的背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述n+掺杂层和n++掺杂层交替设置，所述n++掺杂层的掺杂浓度大于n+掺杂层的掺杂浓度。
7.如权利要求6所述的背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述n+掺杂层的掺杂浓度为2.5*1020～3.5*1020cm-3，所述n++掺杂层的掺杂浓度为2.9*1020～4.0*1020cm-3。
8.如权利要求1所述的背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S7中，采用激光消融的方法来刻蚀SiNx钝化膜，形成开槽，其中，所述开槽沿着第一开孔从SiNx钝化膜刻蚀至硅片；
其中，所述开槽的宽度为32～38μm。
9.如权利要求1所述的背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S8中，采用丝网印刷工艺，将银浆料印刷在n++掺杂层对应的SiNx钝化膜上，其中，银浆料烧穿SiNx钝化膜与n++层形成导电连接，以形成N型电极；
将铝浆料印刷在开槽内，铝浆料中的铝渗透到硅片中形成p+掺杂层，而在开槽内的铝浆料则形成P型电极；
完成步骤S8后，还包括：对电极进行烧结烘干；其中，烧结温度为300～900℃。
10.一种背接触式太阳能电池，其特征在于，其采用权利要求1～9任一项所述的制备方法制备而得，包括硅片，依次设于硅片正面的Al2O3层和SiNx层，所述硅片的背面设有N型区和P型区，所述P型区设有第一开孔，所述第一开孔刻蚀至硅片内部，所述第一开孔内设有p+掺杂层、SiNx钝化膜和P型电极，所述P型电极贯穿所述SiNx钝化膜与p+掺杂层导电连接，所述N型区设有n+掺杂层、n++掺杂层、SiNx钝化膜和N型电极，所述n+掺杂层和n++掺杂层交替设置在硅片的背面，所述SiNx钝化膜设于n+掺杂层和n++掺杂层上，所述N型电极贯穿所述SiNx钝化膜与n++掺杂层导电连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110251502.1A CN113130702B (zh) | 2021-03-08 | 2021-03-08 | 一种背接触式太阳能电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110251502.1A CN113130702B (zh) | 2021-03-08 | 2021-03-08 | 一种背接触式太阳能电池及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113130702A true CN113130702A (zh) | 2021-07-16 |
| CN113130702B CN113130702B (zh) | 2022-06-24 |
Family
ID=76772791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110251502.1A Active CN113130702B (zh) | 2021-03-08 | 2021-03-08 | 一种背接触式太阳能电池及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113130702B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115000247A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-09-02 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 内部钝化的背接触perc电池片的制作方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7883343B1 (en) * | 2003-04-10 | 2011-02-08 | Sunpower Corporation | Method of manufacturing solar cell |
| CN102201481A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-09-28 | 合肥海润光伏科技有限公司 | 一种新型ibc结构n型硅异质结电池及制备方法 |
| CN102856328A (zh) * | 2012-10-10 | 2013-01-02 | 友达光电股份有限公司 | 太阳能电池及其制作方法 |
| US20130164879A1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Peter J. Cousins | Hybrid polysilicon heterojunction back contact cell |
| CN103794679A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-05-14 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 一种背接触太阳能电池的制备方法 |
| US20150027522A1 (en) * | 2011-11-16 | 2015-01-29 | Trina Solar Energy Development Pte Ltd | All-black-contact solar cell and fabrication method |
| CN204834653U (zh) * | 2015-08-06 | 2015-12-02 | 黄河水电光伏产业技术有限公司 | 基于p型硅衬底的背接触式太阳能电池 |
| CN105529379A (zh) * | 2014-09-30 | 2016-04-27 | 上海晶玺电子科技有限公司 | 掺杂方法 |
| CN106531816A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-22 | 中国科学院微电子研究所 | 一种背结背接触太阳能电池 |
| CN107785456A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-03-09 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种背接触太阳能电池的制备方法 |
| CN209087883U (zh) * | 2018-12-25 | 2019-07-09 | 浙江晶科能源有限公司 | P型背接触型太阳能电池 |
| CN111864008A (zh) * | 2019-04-15 | 2020-10-30 | 江苏顺风光电科技有限公司 | P型异质结全背电极接触晶硅光伏电池制备方法 |
-
2021
- 2021-03-08 CN CN202110251502.1A patent/CN113130702B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7883343B1 (en) * | 2003-04-10 | 2011-02-08 | Sunpower Corporation | Method of manufacturing solar cell |
| CN102201481A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-09-28 | 合肥海润光伏科技有限公司 | 一种新型ibc结构n型硅异质结电池及制备方法 |
| US20150027522A1 (en) * | 2011-11-16 | 2015-01-29 | Trina Solar Energy Development Pte Ltd | All-black-contact solar cell and fabrication method |
| US20130164879A1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Peter J. Cousins | Hybrid polysilicon heterojunction back contact cell |
| US20140096821A1 (en) * | 2012-10-10 | 2014-04-10 | Au Optronics Corp. | Solar cell and method for making thereof |
| CN102856328A (zh) * | 2012-10-10 | 2013-01-02 | 友达光电股份有限公司 | 太阳能电池及其制作方法 |
| CN103794679A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-05-14 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 一种背接触太阳能电池的制备方法 |
| CN105529379A (zh) * | 2014-09-30 | 2016-04-27 | 上海晶玺电子科技有限公司 | 掺杂方法 |
| CN204834653U (zh) * | 2015-08-06 | 2015-12-02 | 黄河水电光伏产业技术有限公司 | 基于p型硅衬底的背接触式太阳能电池 |
| CN106531816A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-22 | 中国科学院微电子研究所 | 一种背结背接触太阳能电池 |
| CN107785456A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-03-09 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种背接触太阳能电池的制备方法 |
| CN209087883U (zh) * | 2018-12-25 | 2019-07-09 | 浙江晶科能源有限公司 | P型背接触型太阳能电池 |
| CN111864008A (zh) * | 2019-04-15 | 2020-10-30 | 江苏顺风光电科技有限公司 | P型异质结全背电极接触晶硅光伏电池制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115000247A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-09-02 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 内部钝化的背接触perc电池片的制作方法 |
| CN115000247B (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-04 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 内部钝化的背接触perc电池片的制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113130702B (zh) | 2022-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109888061B (zh) | 一种碱抛光高效perc电池及其制备工艺 | |
| CN110838536A (zh) | 具有多种隧道结结构的背接触太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102969399B (zh) | Mwt太阳能电池及其制作方法 | |
| CN112490304A (zh) | 一种高效太阳能电池的制备方法 | |
| CN106653942A (zh) | 一种n型单晶硅双面电池的制作方法 | |
| CN209232797U (zh) | 硅基太阳能电池及光伏组件 | |
| CN110690297A (zh) | 一种p型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102683493A (zh) | N型晶体硅双面背接触太阳电池的制备方法 | |
| CN115207137A (zh) | 一种联合钝化背接触电池及其制备方法 | |
| CN113644142A (zh) | 一种具有钝化接触的太阳能电池及其制备方法 | |
| CN111063759A (zh) | 一种太阳能电池的制备工艺 | |
| CN111816714A (zh) | 一种激光硼掺杂背钝化太阳能电池及其制备方法 | |
| CN111477720A (zh) | 一种钝化接触的n型背结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN210349847U (zh) | 一种p型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池 | |
| CN115458612A (zh) | 一种太阳电池及其制备方法 | |
| CN115483298A (zh) | 一种N型晶体硅TOPCon电池结构及其制备方法 | |
| CN115274913B (zh) | 一种带有钝化接触结构的ibc太阳电池的制备方法及电池、组件和系统 | |
| US20230361227A1 (en) | Laminated passivation structure of solar cell and preparation method thereof | |
| CN113130702B (zh) | 一种背接触式太阳能电池及其制备方法 | |
| CN219696463U (zh) | 太阳能电池 | |
| CN115692516A (zh) | 一种新型topcon电池及其制作方法 | |
| JP5645734B2 (ja) | 太陽電池素子 | |
| CN113659033A (zh) | 一种p型背接触太阳能电池的制备方法 | |
| CN107611197B (zh) | 一种ibc电池及其制备方法 | |
| CN219371038U (zh) | 一种太阳能电池背面结构及n-tbc背接触太阳能电池 |
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 | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220720 Address after: 322009 no.655, Haopai Road, Suxi Town, Yiwu City, Jinhua City, Zhejiang Province Patentee after: ZHEJIANG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee after: Guangdong aixu Technology Co.,Ltd. Patentee after: Tianjin Aixu Solar Energy Technology Co.,Ltd. Patentee after: Zhuhai Fushan aixu Solar Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 322009 no.655, Haopai Road, Suxi Town, Yiwu City, Jinhua City, Zhejiang Province Patentee before: ZHEJIANG AIKO SOLAR ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee before: Guangdong aixu Technology Co.,Ltd. Patentee before: Tianjin Aixu Solar Energy Technology Co.,Ltd. |