CN113571604B - 光伏电池及其制备方法、光伏组件 - Google Patents
光伏电池及其制备方法、光伏组件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113571604B CN113571604B CN202111132399.5A CN202111132399A CN113571604B CN 113571604 B CN113571604 B CN 113571604B CN 202111132399 A CN202111132399 A CN 202111132399A CN 113571604 B CN113571604 B CN 113571604B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- doping
- emitter
- region
- doped region
- substrate
- 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.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 118
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 149
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 10
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 9
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 8
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 claims description 7
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 2
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 claims 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 24
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 30
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 24
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 23
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 22
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 4
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 2
- -1 polyethylene octene Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 238000003631 wet chemical etching Methods 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
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes 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
- H01L31/04—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
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/048—Encapsulation of modules
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- 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)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本申请实施例涉及太阳能领域,提供一种光伏电池及其制备方法、光伏组件,方法包括:提供基底;在基底表面依次形成发射极和掺杂源层,发射极和掺杂源层具有相同的掺杂元素;利用激光对掺杂源层的局部区域进行处理,以在与局部区域对应的发射极和基底中依次形成第一掺杂区和损伤区,第一掺杂区具有掺杂元素;去除掺杂源层和损伤区;在第一掺杂区和发射极表面形成钝化层;在钝化层远离发射极的一侧形成具有掺杂元素的掺杂电极;烧结掺杂电极,形成贯穿钝化层的电极,且在电极与第一掺杂区之间形成第二掺杂区,掺杂元素在第二掺杂区中的浓度高于在第一掺杂区中的浓度。本申请实施例至少有利于提高光伏电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本申请实施例涉及太阳能领域,特别涉及一种光伏电池及其制备方法、光伏组件。
背景技术
光伏电池是一种将太阳能转化为电能的半导体器件。由于需要兼备电极与发射极之间的良好的欧姆接触,以及提高在太阳光入射部位的短波段的光谱响应,越来越多的厂家开始应用选择性发射极光伏电池。
选择性发射极光伏电池的主要特点是电极区域高掺杂浓度,光照区域低掺杂浓度,目的是在不降低电极与半导体材料的接触质量的前提下提高硅片表面钝化质量,减少硅片表面复合和发射极的复合,提高蓝光波段的量子响应和电池性能。
目前,选择性发射极光伏电池的核心是制作选择性掺杂结构。但是,由于掺杂工艺的影响,使得选择性掺杂结构的部分区域的复合损伤较大,影响光伏电池的光电转换效率。
发明内容
本申请实施例提供一种光伏电池及其制备方法、光伏组件,至少有利于提高光伏电池的光电转换效率。
本申请实施例提供一种光伏电池的制备方法,包括:提供基底;在所述基底一侧的表面依次形成发射极和掺杂源层,所述发射极和所述掺杂源层具有相同的掺杂元素;利用激光对所述掺杂源层的局部区域进行处理,以在与所述局部区域对应的所述发射极和所述基底中依次形成第一掺杂区和损伤区,所述第一掺杂区具有所述掺杂元素;去除所述掺杂源层和所述损伤区;在所述第一掺杂区和所述发射极表面形成钝化层;在所述钝化层远离所述发射极的一侧形成具有所述掺杂元素的掺杂电极,且所述第一掺杂区在所述基底上的正投影覆盖所述掺杂电极在所述基底上的正投影;烧结所述掺杂电极,形成贯穿所述钝化层的电极,且在所述电极与所述第一掺杂区之间形成第二掺杂区,所述掺杂元素在所述第二掺杂区中的浓度高于在所述第一掺杂区中的浓度。
相应地,本申请实施例还提供一种光伏电池,包括:基底,在所述基底一侧的表面依次堆叠的发射极和钝化层;第一掺杂区,位于部分所述发射极和部分所述基底中,所述发射极和所述第一掺杂区具有相同的掺杂元素;第二掺杂区,位于所述第一掺杂区远离所述基底的一侧且具有所述掺杂元素,所述掺杂元素在所述第二掺杂区中的浓度高于在所述第一掺杂区中的浓度;具有所述掺杂元素的电极,贯穿所述钝化层和部分所述发射极,且与所述第二掺杂区接触连接。
相应地,本申请实施例还提供一种光伏组件,包括:电池串,由多个上述任一项所述的光伏电池连接形成,或者由多个上述任一项所述的光伏电池的制备方法制备的光伏电池连接形成;封装胶膜,用于覆盖所述电池串的表面;盖板,用于覆盖所述封装胶膜背离所述电池串的表面。
本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点:
一方面,利用激光的加热作用驱使掺杂源层中局部区域的掺杂元素向发射极和基底中扩散,使得与该局部区域对应的发射极和基底中形成第一掺杂区和损伤区,使得掺杂元素在第一掺杂区的浓度高于在发射极中的浓度,以在第一掺杂区和发射极之间形成PN结,以提高发射极对光生载流子的收集效率;另一方面,去除损伤区,有利于降低后续形成的电极与第二掺杂区之间的缺陷态密度,和降低载流子在电极与第二掺杂区交界处的复合损失;又一方面,在去除损伤区时,降低了第一掺杂区远离基底的表面处的掺杂元素的浓度,在掺杂电极中添加掺杂元素,并利用烧结掺杂电极过程中的高温作用,驱使掺杂电极中的掺杂元素向第一掺杂区扩散,以弥补去除损伤区时第一掺杂区表面处掺杂浓度的降低,并在电极与第一掺杂区之间形成第二掺杂区,则掺杂元素在第二掺杂区中的浓度高于在第一掺杂区中的浓度,使得电极与第二掺杂区之间形成良好的欧姆接触。因此,本申请实施例有利于在提高发射极对光生载流子的收集效率的同时,进一步降低载流子在电极与第二掺杂区交界处的复合损失和降低电极与第二掺杂区之间的接触电阻,从而整体提高光伏电池的光电转换效率。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1至图7为本申请一实施例提供的光伏电池的制备方法各步骤对应的结构示意图;
图8至图11为本申请另一实施例提供的光伏电池的制备方法各步骤对应的结构示意图;
图12为本申请再一实施例提供的光伏组件的结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知,光伏电池的光电转换效率有待提高。
经分析发现,在晶体硅光伏电池中,与电极接触的均匀掺杂层无法同时满足以下两个方面的要求:一方面,需要均匀掺杂层中的掺杂元素浓度低,以减少均匀掺杂层中的俄歇复合和借助于复合中心的复合,来提高光伏电池对短波段的光谱响应,其中,复合中心往往是一些具有较深束缚能级(多半处于禁带中央附近)的杂质或缺陷中心;另一方面,需要均匀掺杂层中的掺杂元素浓度高,使硅片与电极之间形成欧姆接触。因此经常采用到局部掺杂技术实现选择性掺杂,对与电极接触的均匀掺杂层进行第二次掺杂,以在提高与电极接触的均匀掺杂层中掺杂元素的浓度的同时,不会提高未与电极接触的均匀掺杂层中掺杂元素的浓度,以提高电池效率。
然而,由于局部掺杂技术,会在硅片表面形成损伤层,损伤层表面的界面态密度高且损伤层中的缺陷密度高,两者均会提高复合中心的密度,使得载流子在损伤层和电极之间传输时的复合损失增大,不利于光伏电池中多数载流子的迁移,从而会降低光伏电池的光电转换效率。
本申请实施例提供一种光伏电池的制备方法,去除损伤区,以降低载流子在电极与第二掺杂区交界处的复合损失,同时,利用烧结掺杂电极过程中的高温作用,驱使掺杂电极中的掺杂元素向第一掺杂区扩散,以弥补去除损伤区时第一掺杂区表面处掺杂元素浓度的降低,并进一步提高第二掺杂区中掺杂元素的浓度,使得电极与第二掺杂区之间形成良好的欧姆接触,以降低电极与第二掺杂区之间的接触电阻,从而整体提高光伏电池的光电转换效率。
下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本申请各实施例中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
图1至图7为本申请一实施例提供的光伏电池的制备方法各步骤对应的结构示意图。需要说明的是,为了图示的简洁,图1至图7中并未绘制基底100和发射极101的绒面。
参考图1,提供基底100;在基底100一侧的表面依次形成发射极101和掺杂源层102,发射极101和掺杂源层102具有相同的掺杂元素。
基底100具有相对的前表面和后表面,对于单面电池来说,前表面可以为受光面,后表面可以为背光面,对于双面电池来说,前表面和后表面都可以为受光面。在一些实施例中,形成有发射极101和掺杂源层102的基底表面为前表面。
在一些实施例中,基底100为硅基底材料,可以包括单晶硅、多晶硅、非晶硅或微晶硅中的一种或多种;在其他实施例中,基底的材料还可以为碳单质、有机材料或多元化合物。多元化合物可以包括但不限于钙钛矿、砷化镓、碲化镉、铜铟硒等材料。此外,基底100的前表面可以设置为金字塔绒面,以降低前表面的光反射,增加对光线的吸收利用率,提升光伏电池的转换效率。
其中,发射极101和掺杂源层102中的掺杂元素可以为P型掺杂元素(如硼、铝、镓、铟或铊等)或者N型掺杂元素(如磷、砷、锑或铋等)。此外,基底100与发射极101之间形成PN结。例如,发射极101包括N型掺杂元素,则基底100包括P型掺杂元素;发射极101包括P型掺杂元素,则基底100包括N型掺杂元素。此外,发射极101的表面可以设置为金字塔绒面,以降低发射极101表面对光线的反射,增加对光线的吸收利用率,提升光伏电池的光电转换效率。
在一些实施例中,形成金字塔绒面的基底100和发射极101可以包括如下步骤:
提供初始基底,对初始基底进行清洗,并采用湿法化学腐蚀的方式在初始基底的一侧的表面制备金字塔绒面,以形成基底100。金字塔绒面可以降低初始基底表面对光线的反射,从而增加初始基底对光线的吸收利用率,提升光伏电池的转换效率。此外,基底100可以为N型半导体或P型半导体,以下以基底100为P型半导体作为示例进行说明。
需要说明的是,本申请实施例中对于制绒的具体操作方式不作限定。例如,可以选用但不限于湿法制绒工艺进行制绒,当初始基底为P型单晶硅时,可以采用碱性溶液例如氢氧化纳溶液进行制绒,由于氢氧化纳溶液的腐蚀具有各向异性,有利于制备得到金字塔状微结构。金字塔状微结构可以是四面体、近似四面体、五面体或近似五面体等结构;此外,制绒工艺还可以是化学刻蚀、激光刻蚀、机械法或等离子刻蚀等,金字塔状微结构使得在丝网印刷金属浆料形成电极时,浆料可以更好地填充于该金字塔状微结构中,获得更优异的电极接触,能够有效降低电池串联电阻,提高填充因子。此外,通过控制金字塔状微结构的形貌,可使得光伏电池的整体折射率降低12%~15%。
此外,在基底100一侧的表面依次形成发射极101和掺杂源层102可以包括如下步骤:
在基底100具有金字塔绒面的表面进行掺杂元素扩散处理。
在一些实施例中,基底100为P型单晶硅基底,对基底100具有金字塔绒面的前表面进行磷扩散处理,形成N型发射极,N型发射极占据基底100前表面的部分表层空间,即N型发射极为磷元素含量较高的基底100。需要说明的是,磷扩散处理还会同时在发射极101远离基底100的表面形成掺杂源层102,掺杂缘层102的材料为磷硅玻璃。后续可以利用局部区域的掺杂源层102对与该局部区域对应的发射极101和基底100进行第二掺杂,且其他区域的掺杂源层102可以作为进行其他工艺制程时的掩膜层。
在实际应用场景中,由于基底100是双片插入一个卡槽中进行磷扩散处理,即一个基底100的后表面与另一基底100的后表面相靠,则两个基底100的后表面之间会存在缝隙,使得在基底100的前表面形成发射极101和掺杂源层102的过程中,会在基底100侧面以及后表面的边缘形成不必要且不均匀的发射极(未图示)和掺杂源层(未图示)。后续在对基底100的后表面进行碱抛光处理工艺的步骤中,可以将不必要的掺杂源层去除。其中,磷扩散处理所使用的磷源包括三氯氧磷。
其中,在基底100指向发射极101的方向上,发射极101的厚度可以为100nm~2000nm,掺杂源层102的厚度可以为20nm~80nm。
参考图2,利用激光对掺杂源层102的局部区域进行处理,以在与局部区域对应的发射极101和基底100中依次形成第一掺杂区111和损伤区103,第一掺杂区111具有与剩余发射极101相同的掺杂元素。
以下以掺杂元素可以为磷元素为示例进行详细说明。
利用激光能量密度高的特点,将激光照射区域中的掺杂源层102中的磷元素激活,即使更多磷元素处于电活性,且使得激光照射区域的温度迅速提升,促进处于电活性状态的磷元素的扩散,从而提高第一掺杂区111中磷元素的浓度,以提高第一掺杂区111的导电性,以降低后续形成的电极与第一掺杂区111之间的传输电阻。
在一些实施例中,激光的能量密度为103W/cm3~105W/cm3,激光的脉冲宽度为1ps~500ns。如此,有利于使得激光照射区域的能量增加,将掺杂源层102中更多的磷元素被激活,并扩散至发射极101中,增加部分发射极101中磷元素的掺杂浓度,以将该部分发射极101转换为第一掺杂区111和损伤区103。因此,磷元素在第一掺杂区111中的浓度高于在剩余未被激光处理的发射极101中的浓度,以在第一掺杂区111和剩余发射极101之间形成PN结。如此,一方面,保证无需与电极接触的发射极101中的磷元素的浓度较低,以减少发射极101中的俄歇复合和借助于复合中心的复合,和提高光伏电池对短波段的光谱响应,从而有利于提高发射极101对光生载流子的收集效率;另一方面,提高第一掺杂区111中磷元素的浓度,便于后续在第一掺杂区111的基础上形成第二掺杂区。
需要说明的是,在对掺杂源层102的局部区域进行激光处理时,由于激光能量密度分布的不均匀性,激光中间区域能量密度偏高,边缘区域能量密度偏低,激光能量密度低的区域处于加热状态,而部分激光能量密度高的区域会处于熔化状态,即受激光作用的部分发射极101会处于熔化状态,熔化状态的发射极101(例如晶硅层)冷却后会形成非晶结构,存在大量的表面悬挂键,从而在第一掺杂区111远离基底100的一侧形成损伤区103,且损伤区103表面的界面态密度高以及损伤区103中的缺陷密度高。此外,激光的刻蚀作用会将该局部区域部分厚度的掺杂源层102去除。
在一些实施例中,参考图2,损伤区103包括经过激光处理后的掺杂源层以及由被激光损伤的部分发射极构成的损伤层121。为了便于描述,将经过激光处理后的掺杂源层设定为介质层112,需要说明的是,由于激光的刻蚀作用,在基底100指向发射极101的方向上,介质层112的厚度小于未经过激光处理的掺杂源层102,且介质层112的材料的主要成分为氧化硅,即介质层112的材料特性与未经过激光处理的掺杂源层102的材料特性不同。需要说明的是,在另一些实施例中,由于激光的刻蚀作用,经过激光处理后的掺杂源层的局部区域可以均被去除,因此局部区域的掺杂源层和发射极经过激光处理后,由被激光损伤的部分发射极构成的损伤层会暴露在外。
在一些实施例中,在基底100指向发射极101的方向上,第一掺杂区111的厚度可以为100nm~800nm,具体可以是200nm、300nm、400nm、500nm、600nm或700nm等。需要说明的是,此处第一掺杂区111的厚度指的是未被后续掺杂电极中掺杂元素掺杂时第一掺杂区111的厚度,后续经历掺杂电极中掺杂元素的掺杂后,部分第一掺杂区111会转换为第二掺杂区,则剩余第一掺杂区111的厚度会降低。
在垂直于基底100指向发射极101方向的方向上,第一掺杂区111的宽度大于等于100um。例如,第一掺杂区111的宽度可以为100um~120um,第一掺杂区111的宽度在该范围内,有利于后续形成电极时,电极与第一掺杂区111的对准,若第一掺杂区111的宽度小于100um,容易造成电极与第一掺杂区111之间的错位,若第一掺杂区111的宽度大于120um,会降低未经过激光处理的发射极101在整个光伏电池中的占比,从而会降低发射极101对光生载流子的收集效率。第一掺杂区111的宽度具体可以是105um、110um或115um等。
其中,第一掺杂区111的方阻低于100Ω,例如,第一掺杂区111的方阻可以为70Ω~100Ω,具体可以是75Ω、80Ω、85Ω、90Ω或95Ω。
在一些实施例中,在基底100指向发射极101的方向上,损伤区103的厚度小于100nm,例如,损伤区103的厚度可以为10nm~100nm,具体可以是20nm、40nm、60nm或者80nm。
结合参考图2至图4,去除掺杂源层102和损伤区103。
在一些实施例中,去除掺杂源层102和损伤区103可以包括如下步骤:
以未经过激光处理的掺杂源层102为掩膜,采用碱性溶液去除损伤区103,碱性溶液中碱的质量浓度为2%~30%,去除损伤区103的反应温度为25℃~80℃,反应时间为2min~40min;去除剩余掺杂源层102。
其中,由于损伤区103表面以及内部的缺陷较多,即复核中心的数量多,去除损伤区103有利于降低后续形成的电极与第二掺杂区之间的缺陷态密度,从而降低载流子在电极与第二掺杂区交界处的复合损失,以提高光伏电池的光电转换效率。
需要说明的是,当损伤区103包括介质层112和损伤层121时,由于介质层112的材料特性与未经过激光处理的掺杂源层102的材料特性不同,介质层112的材料的主要成分为氧化硅,因而能够以掺杂源层102为掩膜,采用碱性溶液将介质层112和损伤层121一同去除,以露出第一掺杂区111远离基底100的表面。
在一些实施例中,碱性溶液的刻蚀深度为10nm~150nm。其中,可以通过透射电子显微镜观察经过刻蚀溶液处理后的第一掺杂区111表面以确定最终的刻蚀深度,需要说明的是,在透射电子显微镜的观察下,损伤区103被完全去除时的第一掺杂区111的表面没有非晶结构。此外,碱性溶液可以采用氢氧化钾溶液。
在一些实施例中,去除损伤区103后露出的第一掺杂区111表面处的掺杂元素的浓度不低于1×1019atoms/cm3。
在一些实施例中,参考图3,在去除损伤区103之后,在去除剩余掺杂源层102之前,制备方法还可以包括:对去除损伤区103后露出的第一掺杂区111表面进行氧化处理,形成保护层131。其中,可以采用臭氧对第一掺杂区111的表面进行氧化处理,以形成保护层131。
在后续在碱抛光工艺中去除剩余掺杂源层时,刻蚀液首先会与保护层131接触,则保护层131可以保护第一掺杂区111,避免第一掺杂区111被刻蚀液腐蚀或者降低第一掺杂区111被刻蚀液腐蚀的程度,以将大部分的第一掺杂区111保留下来。在其他实施例中,在去除损伤区之后,也可以不形成保护层,后续在碱抛光工艺中直接去除剩余掺杂源层。
在一些实施例中,在基底100一侧的表面依次形成发射极101和掺杂源层102的步骤中,掺杂源层102还形成于与发射极101正对的基底100的另一侧的表面和基底100侧面,且第一掺杂区111表面还具有保护层131。该种情况下,去除剩余掺杂源层102的工艺可以包括:采用碱抛光工艺,去除所有掺杂源层102和保护层131。
需要说明的是,碱抛光工艺中,进行碱抛光处理的设备具有很多槽体。在一些实施例中,在去除损伤区103之后,可以先采用包含氢氟酸和硝酸的混合溶液的槽体,去除与发射极101正对的基底100的另一侧的表面和基底100侧面的发射极101和掺杂源层102,然后采用包含氢氟酸溶液的槽体,去除发射极101表面的掺杂源层102和保护层131。在另一些实施例中,在去除损伤区103之前,采用包含氢氟酸和硝酸的混合溶液的槽体,去除与发射极101正对的基底100的另一侧的表面和基底100侧面的发射极101和掺杂源层102,然后在去除损伤区103之后,采用包含氢氟酸溶液的槽体,去除发射极101表面的掺杂源层102和保护层131。
上述两种实施例中,掺杂源层102和保护层131均包括含有磷元素的氧化硅材料,第一掺杂区111包括含有磷元素的硅材料,由于氢氟酸溶液会与氧化硅层反应,但不会与硅材料层反应,因而可以采用氢氟酸溶液去除发射极101表面的掺杂源层102和保护层131,且保留第一掺杂区111。其中,氢氟酸溶液中氢氟酸的质量浓度可以为5%,去除发射极101表面的掺杂源层102和保护层131所需的反应时间可以为0.5min~2min。
参考图4至图5,在第一掺杂区111和发射极101表面形成钝化层104;
其中,钝化层104可以为单层结构或叠层结构,钝化层104的材料包括氧化铝、二氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种。钝化层104一方面有利于降低钝化层104与发射极101之间界面处的界面态密度较小,有利于降低多数载流子和少数载流子在此界面处的复合损失,另一方面,有利于使得钝化层104与发射极101之间产生较大的能带弯曲,阻碍少数载流子迁移到发射极101表面,降低发射极101表面少数载流子的浓度,从而有利于降低多数载流子和少数载流子在发射极101表面的复合概率,且阻碍少数载流子的迁移,但不影响多数载流子的迁移,从而有利于实现载流子的选择性传输,有利于使更多的多数载流子传输至光伏电池的电极。上述两方面均有利于提高光伏电池的光电转换效率。
需要说明的是,在一些实施例中,制备方法还可以包括:在与基底100前表面相对的后表面形成背面钝化层(未图示)。其中,背面钝化层可以为单层结构或叠层结构,背面钝化层的材料包括氧化铝、氮化硅或氮氧化硅中的至少一种。其中,背面钝化层与钝化层104对整个光伏电池的作用效果类似,在此不做赘述。
制备方法还可以包括:对背面钝化层进行图形化处理,以暴露出基底100的局部后表面,为后续背面电极与基底100直接接触做准备,其中,可以采用皮秒脉冲激光或纳秒脉冲激光对背面钝化层进行图形化处理;在暴露的基底100的局部后表面形成背面电极,其中,可以采用丝网印刷工艺形成背面电极。
参考图5至图6,在钝化层104远离发射极101的一侧形成具有与第一掺杂区111中相同的掺杂元素的掺杂电极105,且第一掺杂区111在基底100上的正投影覆盖掺杂电极105在基底100上的正投影。
其中,在掺杂电极105加入掺杂元素,例如,加入磷元素,为后续在烧结掺杂电极105的过程中,利用较高的烧结温度,驱使掺杂电极105中的掺杂元素扩散进第一掺杂区111中。此外,第一掺杂区111在基底100上的正投影覆盖掺杂电极105在基底100上的正投影,有利于保证掺杂电极105与第一掺杂区111对准,避免掺杂电极105与第一掺杂区111之间的错位,以提高掺杂电极105与第一掺杂区111间的接触面积。
在一些实施例中,掺杂电极105中掺杂元素的质量浓度为0.01%~1%。例如,掺杂电极105中磷元素的质量浓度可以为0.01%~1%,此外,掺杂电极105中银元素的质量浓度80%~90%,有利于在保证掺杂电极105具有良好的导电性的同时,后续为第一掺杂区111提供磷元素。其中,形成掺杂电极105的方法包括丝网印刷,且每一钝化层104上用于形成掺杂电极105的浆料的重量可以为30mg~100mg,具体可以是50 mg、70mg或90mg等。
参考图6至图7,烧结掺杂电极105,形成贯穿钝化层104的电极115,且在电极115与第一掺杂区111之间形成第二掺杂区141,掺杂元素在第二掺杂区141中的浓度高于在第一掺杂区111中的浓度。
在烧结掺杂电极105的过程中,利用较高的烧结温度,驱使掺杂电极105中的掺杂元素扩散进第一掺杂区111中,以将部分厚度的第一掺杂区111转换为第二掺杂区141,即第二掺杂区141在既包含原来第一掺杂区111中的掺杂元素,又包含掺杂电极105中扩散而来的掺杂元素,使得掺杂元素在第二掺杂区141中的浓度高于在第一掺杂区111中的浓度,提高第二掺杂区141的导电性,以使得电极115与第二掺杂区141之间形成良好的欧姆接触,降低电极115与第二掺杂区141之间的接触电阻,从而有利于使更多的多数载流子传输至光伏电池的电极115,以提高光伏电池的光电转换效率。
此外,由于在去除损伤区103时,将第一掺杂区111远离基底100的部分顶端去除,降低了第一掺杂区111远离基底100的表面处的掺杂元素的浓度,在掺杂电极105中添加掺杂元素,并利用烧结掺杂电极105过程中的高温作用,驱使掺杂电极105中的掺杂元素向第一掺杂区111扩散,以弥补去除损伤区103时第一掺杂区111表面处掺杂浓度的降低,并形成表面处掺杂元素浓度高的第二掺杂区141,保证电极115与第二掺杂区141之间形成良好的欧姆接触。
在一些实施例中,烧结掺杂电极105的烧结温度可以为750℃~850℃,烧结温度在该范围内,有利于保证形成掺杂电极105的浆料良好的流动性和对钝化层104良好的腐蚀能力,以促使浆料穿过钝化层104与第一掺杂区111直接接触,且该温度范围内,掺杂电极105中掺杂元素具有良好的迁移速率,有利于驱使更多的掺杂元素扩散至第一掺杂区111中,以最终形成电极115和第二掺杂区141。此外,掺杂电极105中掺杂元素是通过热扩散的方式进入第一掺杂区111以形成第二掺杂区141,则不会对第二掺杂区141造成损伤,即不会提高第二掺杂区141中的缺陷态密度。
在一些实施例中,第二掺杂区141与电极115相接触的表面处的掺杂元素浓度大于5×1019atoms/cm3,在基底100指向发射极101的方向上,第二掺杂区141的厚度低于100nm。在第二掺杂区141远离基底100的表面往第二掺杂区141内的100nm的深度内,掺杂元素的浓度对于电极115和第二掺杂区141之间的接触性能影响较大,因而,利用烧结过程的高温作用,提高第二掺杂区141中掺杂元素的浓度,有利于保证电极115和第二掺杂区141之间良好的欧姆接触,以及降低电极115和第二掺杂区141之间的接触电阻,从而提高光伏电池的光电转换效率。
其中,第二掺杂区141的方阻小于第一掺杂区111的方阻。在一些实施例中,第一掺杂区111的方阻不高于100Ω,第二掺杂区141的方阻不高于70Ω。
综上所述,去除损伤区103,有利于降低载流子在电极115与第二掺杂区141交界处的复合损失,同时,利用烧结掺杂电极105过程中的高温作用,驱使掺杂电极105中的掺杂元素向第一掺杂区111扩散,以弥补去除损伤区103时第一掺杂区111表面处掺杂元素浓度的降低,并进一步提高第二掺杂区141中掺杂元素的浓度,使得电极115与第二掺杂区141之间形成良好的欧姆接触,以降低电极115与第二掺杂区141之间的接触电阻,从而整体提高光伏电池的光电转换效率。此外,第一掺杂区111和第二掺杂区141中掺杂元素浓度均大于发射极101中掺杂元素浓度,使得第一掺杂区111和第二掺杂区141与发射极101之间形成PN结,以提高发射极101对光生载流子的收集效率,从而提高光伏电池的光电转换效率。
本申请另一实施例还提供一种光伏电池的制备方法,图8至图11为本申请另一实施例提供的光伏电池的制备方法各步骤对应的结构示意图。
参考图8,提供基底200;在基底200一侧的表面依次形成发射极201和掺杂源层(未图示);利用激光对掺杂源层的局部区域进行处理,以在与局部区域对应的发射极201和基底200中依次形成第一掺杂区211和损伤区(未图示);去除掺杂源层和损伤区。上述步骤与前述实施例相同,在此不做赘述。
继续参考图8,在去除损伤区之后,在后续形成钝化层之前,制备方法还包括:对去除损伤区后露出的第一掺杂区211表面进行掺杂,形成第三掺杂区251。
其中,由于没有被激光作用的发射极201表面具有掺杂源层,可以用于保护发射极201,避免发射极201被进一步掺杂,且第一掺杂区211表面暴露在外,因而可以在对第一掺杂区211直接进行掺杂元素的掺杂形成第三掺杂区251,以提高第三掺杂区251中掺杂元素的同时,保证发射极201内较低的掺杂元素浓度,以减少发射极201中的俄歇复合和借助于复合中心的复合,和提高光伏电池对短波段的光谱响应。
在一些实施例中,对去除损伤区后露出的第一掺杂区211表面的工艺包括管式热扩散工艺或者离子注入工艺,且第三掺杂区251表面处的掺杂元素浓度大于1×1020atoms/cm3,在基底200指向发射极201的方向上,第三掺杂区251的厚度为200nm~1000nm,具体可以是400nm、600nm、800nm。需要说明的是,此处第三掺杂区251的厚度指的是未被后续掺杂电极中掺杂元素掺杂时第三掺杂区251的厚度,后续经历掺杂电极中掺杂元素的掺杂后,部分第三掺杂区251会转换为第二掺杂区,则剩余第三掺杂区251的厚度会降低。
在一些实施例中,形成第二掺杂区之后,剩余第三掺杂区251的厚度可以为50nm~200nm。
需要说明的是,图8至图11中以第三掺杂区251仅位于发射极201内,即第三掺杂区251底面不低于发射极201底面为示例,在实际应用中,第三掺杂区251可以位于发射极201和基底200内,即第三掺杂区251底面可以低于发射极201底面,或者,第三掺杂区251底面可以低于第一掺杂区211底面。
参考图9至图11,在第一掺杂区211和发射极201表面形成钝化层204;在钝化层204远离发射极201的一侧形成具有掺杂元素的掺杂电极205;烧结掺杂电极205,形成贯穿钝化层204的电极215,且在电极215与第一掺杂区211之间形成第二掺杂区241,需要说明的是,当在形成第二掺杂区241之前,在第一掺杂区211的基础上形成第三掺杂区251的情况下,第二掺杂区241具体是在电极215与第三掺杂区251之间形成。上述步骤与前述实施例相同,在此不做赘述。
如此,不仅在去除损伤区之后,对第一掺杂区211进行掺杂元素的掺杂以形成第三掺杂区251,还在烧结掺杂电极的过程中,对第三掺杂区251进行掺杂元素的掺杂以形成第二掺杂区241,因而,不仅掺杂元素在第二掺杂区241中的浓度高于在第一掺杂区211中的浓度,而且掺杂元素在第二掺杂区241中的浓度高于在第三掺杂区251中的浓度。一方面,有利于进一步提高掺杂元素在第二掺杂区241中的浓度,以进一步提高第二掺杂区241的导电性,以使得电极215与第二掺杂区241之间形成良好的欧姆接触,降低电极215与第二掺杂区241之间的接触电阻;另一方面,有利于避免为进一步提高掺杂元素在第二掺杂区241中的浓度,在掺杂电极205中掺杂入更多的掺杂元素,影响形成的电极215的导电性,即有利于在保证电极215良好导电性的同时,通过直接对第一掺杂区211进行掺杂元素的掺杂,进一步提高掺杂元素在第二掺杂区241中的浓度,两方面共同作用,有利于进一步降低电极215和第二掺杂区241之间的接触电阻,使更多的多数载流子传输至光伏电池的电极215,从而提高光伏电池的光电转换效率。
在一些实施例中,掺杂元素在第二掺杂区241中的浓度可以为3×1020atoms/cm3。
综上所述,对第一掺杂区211先后进行了两次掺杂元素的掺杂以形成第二掺杂区241,在保证电极215良好导电性的同时,有利于进一步提高掺杂元素在第二掺杂区241中的浓度,以进一步提高第二掺杂区241的导电性,以使得电极215与第二掺杂区241之间形成良好的欧姆接触,降低电极215与第二掺杂区241之间的接触电阻,使更多的多数载流子传输至光伏电池的电极215,从而提高光伏电池的光电转换效率。此外,第一掺杂区211、第三掺杂区251以及第二掺杂区241中掺杂元素浓度均大于发射极201中掺杂元素浓度,使得第一掺杂区211、第三掺杂区251以及第二掺杂区241与发射极201之间形成PN结,以提高发射极201对光生载流子的收集效率,从而提高光伏电池的光电转换效率。
本申请又一实施例还提供一种光伏电池,通过上述任一实施例中提供的制备方法形成。
以下将结合两个实施例对本申请又一实施例提供的光伏电池进行详细说明。
在一些实施例中,参考图7,光伏电池包括:基底100,在基底100一侧的表面依次堆叠的发射极101和钝化层104;第一掺杂区111,位于部分发射极101和部分基底100中,发射极101和第一掺杂区111具有相同的掺杂元素;第二掺杂区141,位于第一掺杂区111远离基底100的一侧且具有和第一掺杂区111中相同的掺杂元素,掺杂元素在第二掺杂区141中的浓度高于在第一掺杂区111中的浓度;具有与第一掺杂区111中相同掺杂元素的电极115,贯穿钝化层104和部分发射极101,且与第二掺杂区141接触连接。
其中,掺杂元素在第二掺杂区141中的浓度高于在第一掺杂区111中的浓度,有利于提高第二掺杂区141的导电性,以使得电极115与第二掺杂区141之间形成良好的欧姆接触,降低电极115与第二掺杂区141之间的接触电阻,从而有利于使更多的多数载流子传输至光伏电池的电极115,以提高光伏电池的光电转换效率。在一些实施例中,第一掺杂区111的方阻低于100Ω,第二掺杂区141的方阻低于70Ω。
在一些实施例中,第二掺杂区141与电极115相接触的表面处的掺杂元素浓度可以大于5×1019atoms/cm3,在基底100指向发射极101的方向上,第二掺杂区141的厚度可以低于100nm。
在一些实施例中,钝化层104可以为单层结构或叠层结构,钝化层104的材料可以包括氧化铝、二氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种。
其中,光伏电池还可以包括:背面钝化层,位于与基底100前表面相对的后表面。在一些实施例中,背面钝化层可以为单层结构或叠层结构,背面钝化层的材料包括氧化铝、氮化硅或氮氧化硅中的至少一种。
在另一些实施例中,参考图11,光伏电池包括:基底200,在基底200一侧的表面依次堆叠的发射极201和钝化层204;第一掺杂区211,至少位于部分基底200中,发射极201和第一掺杂区211具有相同的掺杂元素;第二掺杂区241,位于第一掺杂区211远离基底200的一侧且具有和第一掺杂区211中相同的掺杂元素,掺杂元素在第二掺杂区241中的浓度高于在第一掺杂区211中的浓度;具有与第一掺杂区211中相同掺杂元素的电极215,贯穿钝化层204和部分发射极201,且与第二掺杂区241接触连接。
其中,光伏电池还包括:第三掺杂区251,位于第二掺杂区241靠近基底100的一侧。
在一些实施例中,第三掺杂区251可以位于第一掺杂区211和第二掺杂区241之间,第二掺杂区241中掺杂元素的浓度不仅高于第一掺杂区211中掺杂元素的浓度,还高于第三掺杂区251中掺杂元素的浓度,因此,在保证电极215良好导电性的同时,有利于进一步提高掺杂元素在第二掺杂区241中的浓度,以进一步提高第二掺杂区241的导电性,以使得电极215与第二掺杂区241之间形成良好的欧姆接触,降低电极215与第二掺杂区241之间的接触电阻,使更多的多数载流子传输至光伏电池的电极215,从而提高光伏电池的光电转换效率。
需要说明的是,图11中以第一掺杂区211位于部分发射极201和部分基底200中,第三掺杂区251仅位于发射极201内为示例,在实际应用中,第一掺杂区211可以仅位于部分基底100中,第三掺杂区251可以位于部分发射极201和部分基底200中。
其中,在基底200指向发射极201的方向上,第三掺杂区251的厚度可以为50nm~200nm,具体可以是70nm、100nm、130nm或者160nm等。
综上所述,第二掺杂区241中掺杂元素的浓度高于第三掺杂区251中掺杂元素的浓度,有利于提高第二掺杂区241的导电性,以使得电极215与第二掺杂区241之间形成良好的欧姆接触,降低电极215与第二掺杂区241之间的接触电阻,使更多的多数载流子传输至光伏电池的电极215,从而提高光伏电池的光电转换效率。此外,掺杂元素在发射极201中的浓度远小于在第二掺杂区241中的浓度,有利于减少发射极201中的俄歇复合和借助于复合中心的复合,和提高光伏电池对短波段的光谱响应。此外,第一掺杂区211、第三掺杂区251以及第二掺杂区241中掺杂元素浓度均大于发射极201中掺杂元素浓度,使得第一掺杂区211、第三掺杂区251以及第二掺杂区241与发射极201之间形成PN结,以提高发射极201对光生载流子的收集效率,从而提高光伏电池的光电转换效率。
本申请再一实施例还提供一种光伏组件,光伏组件用于将接收的光能转化为电能。图12为本申请再一实施例提供的光伏组件的结构示意图。
参考图12,光伏组件包括电池串(未标示)、封装胶膜140以及盖板150;电池串由多个光伏电池130连接形成,光伏电池130可以为前述的任一光伏电池(包括但不限于如图7或图11所示的光伏电池电池),或者可以为前述的任一光伏电池的制备方法制备的光伏电池,相邻光伏电池130之间通过导电带(未图示)电连接,同时,相邻光伏电池130之间的位置关系既可以是部分层叠,也可以是相互拼接;封装胶膜140可以为乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)胶膜、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)胶膜或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)胶膜等有机封装胶膜,封装胶膜140覆盖在电池串的表面以密封;盖板150可以为玻璃盖板或塑料盖板等透明或半透明盖板,盖板150覆盖在封装胶膜140背离电池串的表面。
在一些实施例中,盖板150上设置有陷光结构以增加入射光的利用率,不同盖板150的陷光结构可以不同。光伏组件具有较高的电流收集能力和较低的载流子复合率,可实现较高的光电转换效率;同时,光伏组件正面呈现暗蓝色甚至黑色,可应用于更多场景中。
在一些实施例中,封装胶膜140和盖板150仅位于光伏电池130的前表面,避免位于后表面的封装胶膜140和盖板150对较弱的光线造成进一步阻隔和削弱;同时,光伏组件还可以采用侧边全包围式封装,即采用封装胶膜140完全包覆光伏组件的侧边,以防止光伏组件在层压过程中发生层压偏移的现象,以及避免外部环境通过光伏组件的侧边影响光伏电池的性能,例如水汽侵入。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本申请的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本申请的精神和范围。任何本领域技术人员,在不脱离本申请的精神和范围内,均可作各自更动与修改,因此本申请的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。
Claims (14)
1.一种光伏电池的制备方法,其特征在于,包括:
提供基底;
在所述基底一侧的表面依次形成发射极和掺杂源层,所述发射极和所述掺杂源层具有相同的掺杂元素;
利用激光对所述掺杂源层的局部区域进行处理,以在与所述局部区域对应的所述发射极和所述基底中形成第一掺杂区和损伤区,所述第一掺杂区具有所述掺杂元素;
去除所述掺杂源层和所述损伤区;
在所述第一掺杂区和所述发射极表面形成钝化层;
在所述钝化层远离所述发射极的一侧形成具有所述掺杂元素的掺杂电极,且所述第一掺杂区在所述基底上的正投影覆盖所述掺杂电极在所述基底上的正投影;
烧结所述掺杂电极,形成贯穿所述钝化层的电极,且在所述电极与所述第一掺杂区之间形成第二掺杂区,所述掺杂元素在所述第二掺杂区中的浓度高于在所述第一掺杂区中的浓度;
其中,在去除所述损伤区之后,在形成所述钝化层之前,所述制备方法还包括:对去除所述损伤区后露出的所述第一掺杂区表面进行掺杂,形成具有所述掺杂元素的第三掺杂区。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述激光的能量密度为103W/cm3~105W/cm3,所述激光的脉冲宽度为1ps~500ns。
3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,在所述基底指向所述发射极的方向上,所述第一掺杂区的厚度为100nm~800nm,在垂直于所述基底指向所述发射极方向的方向上,所述第一掺杂区的宽度大于等于100um。
4.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,在所述基底指向所述发射极的方向上,所述损伤区的厚度小于100nm。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述损伤区包括经过激光处理后的所述掺杂源层,去除所述掺杂源层和所述损伤区的步骤包括:
以未经过激光处理的所述掺杂源层为掩膜,采用碱性溶液去除所述损伤区,所述碱性溶液中碱的质量浓度为2%~30%,去除所述损伤区的反应温度为25℃~80℃,反应时间为2min~40min;
去除剩余所述掺杂源层。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,在去除所述损伤区之后,在去除剩余所述掺杂源层之前,还包括:对去除所述损伤区后露出的所述第一掺杂区表面进行氧化处理,形成保护层。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在所述基底一侧的表面依次形成所述发射极和所述掺杂源层的步骤中,所述掺杂源层还形成于与所述发射极正对的所述基底的另一侧的表面和所述基底侧面;去除剩余所述掺杂源层的工艺包括:采用碱抛光工艺,去除所有所述掺杂源层和所述保护层。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,烧结所述掺杂电极的步骤中,烧结温度为750℃~850℃,所述掺杂电极中所述掺杂元素的质量浓度为0.01%~1%。
9.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第二掺杂区与所述电极相接触的表面处的所述掺杂元素浓度大于5×1019atoms/cm3,在所述基底指向所述发射极的方向上,所述第二掺杂区的厚度低于100nm。
10.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,对去除所述损伤区后露出的所述第一掺杂区表面进行掺杂的工艺包括管式热扩散工艺或者离子注入工艺,且所述第三掺杂区表面处的所述掺杂元素浓度大于1×1020atoms/cm3,在所述基底指向所述发射极的方向上,所述第三掺杂区的厚度为200nm~1000nm。
11.一种光伏电池,其特征在于,包括:
基底,在所述基底一侧的表面依次堆叠的发射极和钝化层;
第一掺杂区,至少位于部分所述基底中,所述发射极和所述第一掺杂区具有相同的掺杂元素;
第二掺杂区,位于所述第一掺杂区远离所述基底的一侧且具有所述掺杂元素,所述掺杂元素在所述第二掺杂区中的浓度高于在所述第一掺杂区中的浓度;
第三掺杂区,位于所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间且具有所述掺杂元素,且所述掺杂元素在所述第二掺杂区中的浓度高于在所述第三掺杂区中的浓度;
具有所述掺杂元素的电极,贯穿所述钝化层和部分所述发射极,且与所述第二掺杂区接触连接。
12.如权利要求11所述的光伏电池,其特征在于,所述第二掺杂区与所述电极相接触的表面处的所述掺杂元素浓度大于5×1019atoms/cm3,在所述基底指向所述发射极的方向上,所述第二掺杂区的厚度低于100nm。
13.如权利要求11所述的光伏电池,其特征在于,所述钝化层为单层结构或叠层结构,所述钝化层的材料包括氧化铝、二氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种。
14.一种光伏组件,其特征在于,包括:
电池串,由多个权利要求11至13中任一项所述的光伏电池连接形成,或者由多个权利要求1至10中任一项所述的光伏电池的制备方法制备的光伏电池连接形成;
封装胶膜,用于覆盖所述电池串的表面;
盖板,用于覆盖所述封装胶膜背离所述电池串的表面。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111132399.5A CN113571604B (zh) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | 光伏电池及其制备方法、光伏组件 |
CN202111599558.2A CN114464689B (zh) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | 光伏电池及其制备方法、光伏组件 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111132399.5A CN113571604B (zh) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | 光伏电池及其制备方法、光伏组件 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111599558.2A Division CN114464689B (zh) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | 光伏电池及其制备方法、光伏组件 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113571604A CN113571604A (zh) | 2021-10-29 |
CN113571604B true CN113571604B (zh) | 2022-01-25 |
Family
ID=78174685
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111132399.5A Active CN113571604B (zh) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | 光伏电池及其制备方法、光伏组件 |
CN202111599558.2A Active CN114464689B (zh) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | 光伏电池及其制备方法、光伏组件 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111599558.2A Active CN114464689B (zh) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | 光伏电池及其制备方法、光伏组件 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (2) | CN113571604B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114975642B (zh) * | 2022-01-28 | 2024-02-27 | 浙江晶科能源有限公司 | 光伏电池以及光伏组件 |
CN115000213B (zh) * | 2022-06-30 | 2023-11-21 | 浙江晶科能源有限公司 | 光伏电池及其制造方法、光伏组件 |
CN114975652B (zh) * | 2022-07-25 | 2022-12-23 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种光伏电池及光伏电池的制造方法 |
CN115172477B (zh) * | 2022-07-26 | 2023-08-25 | 浙江晶科能源有限公司 | 太阳能电池及光伏组件 |
CN116722060A (zh) | 2022-09-28 | 2023-09-08 | 浙江晶科能源有限公司 | 太阳能电池及光伏组件 |
CN115692534B (zh) * | 2022-12-14 | 2023-03-28 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种太阳能电池及光伏组件 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102487102B (zh) * | 2010-12-03 | 2014-07-09 | 上海凯世通半导体有限公司 | 太阳能电池及其制备方法 |
TW201316523A (zh) * | 2011-10-07 | 2013-04-16 | Univ Nat Taiwan | 點接觸式太陽能電池結構 |
CN202585438U (zh) * | 2011-12-27 | 2012-12-05 | 广东爱康太阳能科技有限公司 | 一种选择性发射极太阳电池 |
CN103489938A (zh) * | 2012-06-13 | 2014-01-01 | 厦门索纳新能源有限公司 | 一种渐变结构的选择性发射极太阳电池及其制作方法 |
CN102738258A (zh) * | 2012-07-09 | 2012-10-17 | 中利腾晖光伏科技有限公司 | 一种激光掺杂选择性发射极式太阳能电池 |
JP6207414B2 (ja) * | 2014-01-31 | 2017-10-04 | 三菱電機株式会社 | 光起電力素子およびその製造方法 |
CN104795127A (zh) * | 2015-03-30 | 2015-07-22 | 无锡帝科电子材料科技有限公司 | 一种导电浆料及其在n型硅片太阳能电池中的应用 |
TWI688109B (zh) * | 2018-10-26 | 2020-03-11 | 財團法人工業技術研究院 | 太陽能電池 |
-
2021
- 2021-09-27 CN CN202111132399.5A patent/CN113571604B/zh active Active
- 2021-09-27 CN CN202111599558.2A patent/CN114464689B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113571604A (zh) | 2021-10-29 |
CN114464689A (zh) | 2022-05-10 |
CN114464689B (zh) | 2024-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113571604B (zh) | 光伏电池及其制备方法、光伏组件 | |
EP4235805A1 (en) | Solar cell, method for preparing the same, and photovoltaic module | |
EP4293729A1 (en) | Method for preparing solar cell and solar cell, photovoltaic module | |
JP7073566B1 (ja) | 太陽電池及び光起電力モジュール | |
US20230066259A1 (en) | Solar cell, method for producing same and solar cell module | |
CN115172477B (zh) | 太阳能电池及光伏组件 | |
CN115985980B (zh) | 一种太阳能电池及光伏组件 | |
CN115148828B (zh) | 太阳能电池、光伏组件及太阳能电池的制备方法 | |
CN113675289B (zh) | 光伏电池及其制备方法、光伏组件 | |
CN116404071A (zh) | 一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件 | |
US20230402553A1 (en) | Solar cell and photovoltaic module | |
EP3435426B1 (en) | Solar cell, solar cell module, and method for manufacturing solar cell | |
CN218730968U (zh) | 太阳能电池及光伏组件 | |
CN218769554U (zh) | 一种太阳能电池以及光伏组件 | |
CN117374169B (zh) | 背接触太阳能电池的制备方法及背接触太阳能电池 | |
CN220543926U (zh) | 太阳能电池和光伏组件 | |
CN117712194B (zh) | 太阳能电池及光伏组件 | |
CN117727822A (zh) | 太阳能电池、太阳能电池的制造方法及光伏组件 | |
CN116914019A (zh) | 太阳能电池制备方法、太阳能电池及光伏组件 | |
CN118053924A (zh) | 太阳能电池及其制备方法、叠层电池和光伏组件 | |
CN117594703A (zh) | 太阳能电池的制备方法及太阳能电池、光伏组件 | |
CN116914028A (zh) | 太阳能电池及其制造方法、光伏组件 | |
CN117712193A (zh) | 太阳能电池及其制备方法、光伏组件 | |
CN117995923A (zh) | 太阳能电池的形成方法、太阳能电池及光伏组件 | |
TW201511307A (zh) | 太陽能電池及其製造方法與太陽能電池模組 |
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 |