CN114068731A - 一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114068731A
CN114068731A CN202111449503.3A CN202111449503A CN114068731A CN 114068731 A CN114068731 A CN 114068731A CN 202111449503 A CN202111449503 A CN 202111449503A CN 114068731 A CN114068731 A CN 114068731A
Authority
CN
China
Prior art keywords
conductive
layer
film layer
solar cell
back contact
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.)
Pending
Application number
CN202111449503.3A
Other languages
English (en)
Inventor
谢志刚
谢艺峰
黄巍辉
张超华
林锦山
林朝晖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Goldstone Fujian Energy Co Ltd
Original Assignee
Goldstone Fujian Energy Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Goldstone Fujian Energy Co Ltd filed Critical Goldstone Fujian Energy Co Ltd
Priority to CN202111449503.3A priority Critical patent/CN114068731A/zh
Publication of CN114068731A publication Critical patent/CN114068731A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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
    • H01L31/072Semiconductor 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 heterojunction type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池制造方法包括如下步骤,步骤A,在半导体基板的第一主面的一部分设置表面覆盖绝缘膜层的第一导电型膜层,以形成第一导电型的第一导电区;步骤B,在经步骤A处理后的半导体基板的第一主面上形成第二导电型膜层;步骤C,采用激光非连续性蚀刻或激光线性蚀刻方式除去覆盖在第一导电区内部区域的部分第二导电型膜层;步骤D,采用化学蚀刻方式除去未覆盖第二导电型膜层的绝缘膜层。本发明的目的在于提供一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制造方法,能够降低激光损伤,减少热衰减影响,提升光电转化效率。

Description

一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制 造方法
技术领域
本发明涉及一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制造方法。
背景技术
美国SunPower是首先在国际上推出量产背接触电池及组件后,基于背接触技术在发电效率和外观上的独特优势,Panasonic异质结部门从2014开始,陆续投入异质结低温背接触技术的发展,但是目前为止,背接触技术工艺路线较复杂,频繁的电池表面接触对表面钝化造成损伤不利于降低电池的生产成本和提升量产效率,据估算每增加一道印刷工艺,电池绝对效率较低0.2%,并且背面电极开口的技术以油墨印刷和化学蚀刻为主,降本的空间比较有限。背接触技术在量产推广上的关键是减少生产步骤,减少机械接触带来的效率损伤,而激光开口的大量应用可以达到这个目的。但由于以非晶硅为主的异质结本身是低温工艺(低于200度),所生长膜层对激光的热效应较敏感,如何降低激光开口所带来的热衰减效应是背接触技术的重要研发课题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制造方法,能够降低激光损伤,减少热衰减影响,提升光电转化效率。
本发明的目的通过如下技术方案实现:
一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池,它包括半导体基板、设置在半导体基板的第一主面的一部分的第一导电型膜层、设置在第一导电型膜层上的绝缘膜层以及设置在绝缘膜层和半导体基板的第一主面的其他部分的第二导电型膜层;与半导体基板的第一主面直接接触的第一导电型膜层构成第一导电区,与半导体基板的第一主面直接接触的第二导电型膜层构成第二导电区;所述覆盖第一导电区的第二导电型膜层上开设有暴露第一导电区的线槽或多个沉孔。
一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池制造方法包括如下步骤,
步骤A,在半导体基板的第一主面的一部分设置表面覆盖绝缘膜层的第一导电型膜层,以形成第一导电型的第一导电区;
步骤B,在经步骤A处理后的半导体基板的第一主面上形成第二导电型膜层;
步骤C,采用激光非连续性蚀刻或激光线性蚀刻方式除去覆盖在第一导电区内部区域的部分第二导电型膜层;
步骤D,采用化学蚀刻方式除去未覆盖第二导电型膜层的绝缘膜层。
较之现有技术而言,本发明的优点在于:
(1)覆盖第一导电区的第二导电型膜层仅进行尽量低限度的激光开口,既保证第一导电区与电极的导电接触,又能够减少工序,控制激光损伤,提升光电转化效率。
(2)通过设置激光吸收牺牲层,不仅能够对激光进行吸收,减少激光对第一导电型膜层的损伤,而且可以作为腐蚀掩膜,以便去除第一导电区以外的第一导电型膜层,并保护第一导电区的第一绝缘层。
(3)N型导电薄膜层采用含有掺氧型或非掺氧型微晶层,利用N型导电微晶的载流子迁移率和有效掺杂都相对N型非晶膜层有显著改变,可以极大提升N型收集电极的电子的横向收集能力,使得N型电极的开口率可以大幅下降。
附图说明
图1为本发明太阳能电池单元的一制造工序的截面示意图。
图2为本发明太阳能电池单元的一制造工序的截面示意图。
图3为本发明太阳能电池单元的一制造工序的截面示意图。
图4为本发明太阳能电池单元的一制造工序的截面示意图。
图5为本发明太阳能电池单元的一制造工序的截面示意图。
图6为本发明太阳能电池单元的一制造工序的截面示意图。
图7为本发明太阳能电池单元的一制造工序的截面示意图。
图8为本发明太阳能电池单元的一制造工序的截面示意图。
图9为本发明太阳能电池单元的一制造工序的截面示意图。
图10为本发明太阳能电池单元的一制造工序的局部示意图。
图11为本发明太阳能电池单元的一制造工序的局部示意图。
图12为本发明太阳能电池单元的一制造工序的局部示意图。
图13为本发明太阳能电池单元的一制造工序的局部示意图。
图14为本发明太阳能电池单元实施例的第一主面的结构示意图,金属栅线电极42、47为交叉指状结构,图9为本图中B-B截面示意图。
图15为本发明太阳能电池单元实施例的第一主面的结构示意图,金属栅线电极设计为半片对称方式,在电池单元制作完成后通过激光切割分为两个半片,制作为半片组件。
图16为本发明太阳能电池单元另一实施例的结构简图。
具体实施方式
一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池,它包括半导体基板、设置在半导体基板的第一主面的一部分的第一导电型膜层、设置在第一导电型膜层上的绝缘膜层以及设置在绝缘膜层和半导体基板的第一主面的其他部分的第二导电型膜层;与半导体基板的第一主面直接接触的第一导电型膜层构成第一导电区,与半导体基板的第一主面直接接触的第二导电型膜层构成第二导电区;所述覆盖第一导电区的第二导电型膜层上开设有暴露第一导电区的线槽或多个沉孔。
所述多个沉孔构成在覆盖第一导电区的第二导电型膜层上开设的暴露第一导电型膜层的一列以上孔洞队列,相邻沉孔互相不接触。所述沉孔为圆型、椭圆型或矩形。
所述第一导电型膜层包括以半导体基板的第一主面为基底从底到面依次形成的第一钝化层和第一半导体层;所述第二导电型膜层包括以半导体基板的第一主面为底面从底到面依次形成的第二钝化层和第二半导体层。
所述第一导电型膜层包括N型导电膜层,所述N型导电膜层至少包括含氧掺杂或不含氧掺杂的微晶层;所述第二导电型膜层为P型导电膜层。
所述含氧掺杂微晶层的厚度为40-200埃,光学折射率在2.2-3.1之间。
所述半导体基板为N型掺杂的铸锭单晶或多晶硅片。
所述绝缘膜层包括设置在第一导电型膜层上的第一绝缘层以及设置在第一绝缘层上的激光吸收牺牲层。
所述激光吸收牺牲层为非晶硅薄膜。
所述背接触异质结太阳能电池还包括设置在第一导电区上且与第一导电型膜层电连接的第一导电层、设置在第一导电层上的第一电极、设置在第二导电区上且与第二导电型膜层电连接的第二导电层以及设置在第二导电层上的第二电极;所述第一导电层与第二导电层之间设有绝缘分隔槽。
所述第一导电层和第二导电层均包括透明导电膜和金属导电膜。
所述透明导电膜为含氢、氧化锡、氧化钛、氧化锌或氧化镓掺杂的氧化铟薄膜;掺杂的氢、氧化锡、氧化钛、氧化锌或氧化镓的质量百分比为0-10%。
所述第一电极和/或第二电极均包括铜栅电极以及在铜栅电极上用化学锡覆盖或电镀锡覆盖形成的保护锡层;所述保护锡层厚度为100纳米到5微米。
所述背接触异质结太阳能电池还包括在半导体基板的第二主面依次形成第三钝化膜层和第三光学减反层。
一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:它包括如下步骤,
步骤A,在半导体基板的第一主面的一部分设置表面覆盖绝缘膜层的第一导电型膜层,以形成第一导电型的第一导电区;
步骤B,在经步骤A处理后的半导体基板的第一主面上形成第二导电型膜层;
步骤C,采用激光非连续性蚀刻或激光线性蚀刻方式除去覆盖在第一导电区内部区域的部分第二导电型膜层;
步骤D,采用化学蚀刻方式除去未覆盖第二导电型膜层的绝缘膜层。
所述步骤A的具体方法为,
a1,在半导体基板的第一主面依次形成第一导电型膜层、第一绝缘层和激光吸收牺牲层;
a2,采用激光蚀刻方式去除第一导电区以外区域的激光吸收牺牲层;
a3,采用化学蚀刻方式去除未覆盖激光吸收牺牲层的第一绝缘层和第一导电型膜层,以形成表面附着有绝缘膜层的第一导电区。
所述激光吸收牺牲层的具体工艺为以第一绝缘层为基底沉积形成非晶硅薄膜。
所述第一导电型膜层为N型导电膜层,所述第一导电型膜层沉积工艺包括形成掺氧型或非掺氧型微晶层;所述第二导电型膜层为P型导电膜层。
所述掺氧型微晶层的成膜速度控制在0.2-2埃/秒,成膜厚度为40-200埃,成膜后光学折射率在2.2-3.1之间。
所述第一导电型膜层由以半导体基板的第一主面为基底从底到面依次形成第一钝化层和第一半导体层构成;所述第二导电型膜层由以半导体基板的第一主面为底面从底到面依次形成第二钝化层和第二半导体层构成。
所述步骤B还包括在半导体基板的第二主面依次形成第三钝化膜层和第三光学减反层。
所述步骤C的具体方法为,采用激光非连续性蚀刻除去覆盖在第一导电区中间区域的部分第二导电型膜层,使得覆盖在第一导电区的第二导电型膜层形成暴露绝缘膜层的孔洞队列,相邻孔洞互相不接触,孔洞队列由一列以上孔洞构成。
所述步骤C中,激光为脉冲式,脉冲宽度小于20纳秒;激光在硅片背面形成的光斑为圆型、椭圆型或矩形;激光经过空间整形为平顶激光。
它还包括如下步骤,
步骤E,经步骤D处理后,在第一导电区和第二导电区表面形成导电层;
步骤F,在导电层上采用印刷方式设置抗沉积层,形成待沉积的电极图形;
步骤G,在导电层的未遮盖抗沉积层的区域表面形成电极;
步骤H,对抗沉积层及其覆盖的导电层区域采用激光蚀刻方式或激光蚀刻与化学蚀刻相结合方式进行开槽;所述开槽在第一导电区和第二导电区之间形成分隔绝缘;
步骤I,采用化学蚀刻方式去除抗沉积层及其覆盖的导电层。
所述步骤E的具体方法为,在经步骤D处理后的半导体基板的第一主面上依次制作透明导电膜和金属导电膜,以形成导电层。
所述透明导电膜为含氢、氧化锡、氧化钛、氧化锌或氧化镓掺杂的氧化铟薄膜;掺杂的氢、氧化锡、氧化钛、氧化锌或氧化镓的质量百分比为0-10%。
所述含氢掺杂的氧化铟薄膜的制备工艺为,采用纯氧化铟作为靶材,然后在工艺气体中导入氢气或水蒸气,通过物理气相沉积形成氢掺杂的氧化铟薄膜。
所述步骤F的具体方法为,在经步骤E处理获得的导电层上印刷抗电镀油墨。
所述步骤G的具体方法为,在经步骤C处理后的第一导电区和第二导电区上采用电镀方式制作第一导电区电极和第二导电区电极。
所述步骤G的具体工艺为,通过浸没式或水平电刷接触的方式形成电镀铜栅电极,在铜栅电极之上用化学锡覆盖或电镀锡覆盖的方式形成100纳米到5微米的保护锡层。
所述步骤H的具体方法为,经步骤G处理后,采用激光蚀刻方式在抗沉积层上开槽,然后采用化学蚀刻方式对已开槽区域的导电层进行蚀刻,以在第一导电区和第二导电区之间形成绝缘槽。
下面结合说明书附图和实施例对本发明内容进行详细说明:
如图1至图15所示为本发明提供的一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制造方法的实施例示意图。
传统上全背接触电极技术需要较高的高体少子寿命,电子引出区和空穴引出区交替分布,在光致电流产生的少子复合消失之前及时引出,才可以产生较高的发电转化效率和短路电流。如图14、15所示的交叉指状电极结构。所以传统上背接触电池普遍采用高性能的N型直拉单晶(CZ)硅片,成本较为高昂。近年来,铸锭单晶(cast mono)经过合适的表面预处理,可以达到和直拉单晶类似的高体少子寿命。改良后的铸锭单晶硅片同样适于高转化效率的电池技术,例如异质结(HIT/HJT/HDT)和TopCon技术。本发明涉及的异质结背接触电池采用的硅基片涵盖常规直拉单晶和铸锭单晶硅片。
直拉单晶或铸锭单晶晶锭经过金刚线或砂浆切割,形成厚度为130-250微米的硅片00。虽然铸锭单晶的单晶比例较高,但是电池内部仍有较大比例的多晶晶界和晶格缺陷。如果使用的基片为铸锭单晶硅片,在导入异质结生产工艺之前,需要经过不同温度段的预处理以达到吸杂和悬挂键饱和的效果。经过预处理的硅片,首先经历槽式溶液预清洁,除去表面的有机污染和大型颗粒。然后用碱液去损伤和制绒,形成粗糙化的陷光结构,再经历RCA清洁(或等效于RCA清洁的溶液配方),最后是HF溶液去表面氧化层,去离子水清洁及表面干燥去水过程。
如图1所示,在所述硅片上形成第一导电型膜层(包括11、12),在第一导电型膜层上形成绝缘膜层13(包括第一绝缘层和激光吸收牺牲层)。具体工艺如下:
在溶液清洁之后,是PECVD镀膜制备表面钝化膜层11(非掺杂型)和掺杂膜层12。PECVD设备电源采用13.56MHz、26MHz或40MHz,优选地采用13.56MHz。本征型非晶硅膜层11的工艺气体包含硅烷(SiH4)、氢气(H2)、CO2和甲烷(CH4)的全部或几种组合。制备N型掺杂膜层的工艺气体包含SiH4、H2、CO2、磷烷(PH3)全部或几种组合。本发明背接触电池采用部分开口,通过较低的激光开口比例来控制激光的加工损伤。再者,N型掺杂膜层采用含氧型微晶或非含氧型微晶。含氧型微晶膜层包含三个阶段工艺:(1)首先是高H2/SiH4比例的非含氧型孵育层,目的是促进微晶态的形成;(2)含氧型微晶层,含氧型微晶μc-SiOx:H(N)的成膜速度控制在0.2-2埃/秒,优选地在0.6-0.8埃/秒;含氧型微晶μc-SiOx:H(N)在成膜面上的厚度为40-200埃,优选地为60-120埃;(3)非含氧型的接触层,目的是降低和TCO膜层之间的接触电阻。
在第一导电型膜层(11、12)和第二导电型膜层(26、27)之间有通过PECVD方式沉积的绝缘膜层,以防止器件的漏电。第一绝缘层为氮化硅、二氧化硅、氧化硅、氮氧化硅的全部或几种组合。为了激光加工的便利,在第一绝缘层之上有非晶硅薄膜,作为激光吸收的牺牲膜层和后续绝缘层的腐蚀掩模。第一绝缘层和激光吸收牺牲层如图1所示的13。
如图2所示,在所述硅片上用第一次激光工艺(LASER Ablation)移除表面的激光吸收牺牲层,再用化学腐蚀方式移除暴露的第一绝缘层,及之下的第一导电型膜层(包括11、12),形成P型电极开口区域,仍然覆盖在绝缘膜层下的第一导电型膜层构成第一导电区29,P型电极开口区域构成第二导电区24。采用脉冲式激光,优选地采用绿光且脉冲宽度在20纳秒以下的激光器,移除部分区域组合膜层13(在激光刻画之后施加含氢氟酸的湿法腐蚀)。
如图3所示,所述的硅片通过PECVD的方式在正面形成钝化膜层21、非晶或微晶膜层22、减反层23;在背面形成第二半导体膜层(含非晶层26和P型掺杂层27)。经过化学清洗,所述硅片在背面采用PECVD方式沉积第二半导体膜层(本征型非晶硅26和P型掺杂非晶硅27)。PECVD设备电源采用13.56MHz、26MHz或40MHz,优选地采用13.56MHz。本征型非晶硅膜层26的工艺气体包含硅烷(SiH4)、氢气(H2)、CO2和甲烷(CH4)的全部或几种组合。制备P型掺杂膜层27的工艺气体包含SiH4、H2、CO2、乙硼烷(B2H6)或TMB的全部或几种组合。如图3所示,硅片的正面镀膜顺序是本征型非晶硅21,非晶或含氧型微晶膜层22,及氮化硅减反膜层。正面(受光面)本征型非晶硅21的工艺气体包含硅烷(SiH4)、氢气(H2)、CO2和甲烷(CH4)的全部或几种组合。
如图4所示,所述的N型硅片通过LASER ablation的方式在局部表面移除第二导电型膜层26、27,通过化学湿法腐蚀的方式在该局部表面移除绝缘膜层13,在该表面形成N型电极的开口区域28。为了避免激光损伤(包括温升导致的热损伤和干涉造成的局部能量过高),优选地,硅片00的背面为采用化学抛光,消除金字塔形状的陷光结构。开孔用激光经过空间整形,为平顶激光,以保证加工区域内能量趋于一致。开孔用激光为脉冲式激光,优选地,采用脉冲宽度小于100皮秒的绿光激光或紫光激光或紫外激光。为避免激光损伤导致的发电效率下降,开口区域28为一连窜不相邻的激光加工光斑,如图10至13所示,可以是单列或多列矩形光斑,和单列或多列圆形(含椭圆形)光斑。
如图5所示,在激光开孔工艺之后施加PVD磁控溅射制备透明导电膜(TCO)30和种子金属层40。TCO的材料可以是含氧化锡、氧化钛、氧化锌或氧化镓掺杂的氧化铟薄膜。其中氧化铟(In2O3)是主体材料,按重量比占比90%以上。优选地,掺杂材料至少含有氧化锡、氧化钛、氧化锌或氧化镓的一种,按重量占比0-10%。PVD采用的靶材也可以是纯氧化铟,然后在工艺气体中导入H2或水蒸气,形成掺杂的In2O3:H薄膜。种子金属层可以是至少含有金属铜层。
如图6、7所示,在PVD工艺之后施加金属栅线。优选地,采用丝网印刷的方式,印刷一层或多层电镀油墨45,转移金属栅线图形到电池片表面。采用电镀工艺,在电池背面生长厚度为5-100微米的电镀铜。为避免金属铜的氧化,在电镀铜工艺之后,用化学锡置换反应或电镀锡工艺在铜栅电极的表面形成厚度为100纳米到5微米的保护层。
如图8、9所示,用激光连续画线的方式移除栅线电极42和47之间的部分电镀油墨,以电镀形成的栅线电极及剩余的电镀油墨为掩模,腐蚀暴露的种子金属40和TCO膜层30。随后,用碱性溶液移除背面的电镀油墨。并且以栅线电极42、47为腐蚀掩模,移除背面剩余的种子金属40,最后再去除电镀油墨。
用激光刻画代替丝网印刷定义背面电极图形,用选择性的LASER ablation代替蚀刻油墨或化学腐蚀的开孔,可以极大简化背接触技术的工艺流程。在激光加工的同时,局部温升可能达到数百度。而以非晶硅为主的异质结薄膜,在温度超过220摄氏度时会发生显著的变化。为了避免这种热衰减,需要改造N型导电非晶硅掺杂层为含氧型或非含氧型N型导电微晶。同时N型导电微晶的载流子迁移率和有效掺杂都相对N型非晶膜层有显著改变,可以极大提升N型收集电极的电子的横向收集能力,这使得N型电极的开口率可以大幅下降(从非晶的10-15%下降为5%左右)。这种改变可以提升激光加工设备的产能,由于异质结的热衰减是和激光的作用面积相关,所以异质结背接触电池的发电转化效率也可以相应提升。
如图16所示为本发明提供的一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池的实施例示意图。
一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池,它包括半导体基板50、设置在半导体基板50的第一主面的一部分的第一导电型膜层51、设置在第一导电型膜层51上的第一绝缘层52、设置在第一绝缘层52上的激光吸收牺牲层53以及设置在半导体基板50的第一主面的其他部分和第一导电型膜层51的第二导电型膜层54;与半导体基板50的第一主面直接接触的第一导电型膜层构成第一导电区55,与半导体基板50的第一主面直接接触的第二导电型膜层构成第二导电区56。
所述覆盖第一导电区55的第二导电型膜层54上开设有暴露第一导电区55的线槽或多个沉孔57。
所述第一绝缘层包括二氧化硅层、氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层中的至少一种薄膜,所述激光吸收牺牲层53为非晶硅薄膜。
所述第一导电型膜层包括N型导电膜层,所述N型导电膜层至少包括含氧掺杂或不含氧掺杂的微晶层;所述第二导电型膜层为P型导电膜层。
所述半导体基板50为N型掺杂的铸锭单晶或多晶硅片。
所述背接触异质结太阳能电池还包括设置在第一导电区55上且与第一导电型膜层51电连接的第一导电层58、设置在第一导电层58上的第一电极59、设置在第二导电区56上且与第二导电型膜层54电连接的第二导电层60以及设置在第二导电层60上的第二电极61;所述第一导电层58与第二导电层59之间设有绝缘分隔槽62。
所述第一导电区55与半导体基板50之间的结是异质结;所述第二导电区56与半导体基板50之间的结是异质结。
所述半导体基板50为N型掺杂的铸锭单晶或多晶硅片。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池,其特征在于:它包括半导体基板、设置在半导体基板的第一主面的一部分的第一导电型膜层、设置在第一导电型膜层上的绝缘膜层以及设置在绝缘膜层和半导体基板的第一主面的其他部分的第二导电型膜层;与半导体基板的第一主面直接接触的第一导电型膜层构成第一导电区,与半导体基板的第一主面直接接触的第二导电型膜层构成第二导电区;所述覆盖第一导电区的第二导电型膜层上开设有暴露第一导电区的线槽或多个沉孔。
2.根据权利要求1所述的背接触异质结太阳能电池,其特征在于:所述激光吸收牺牲层为非晶硅薄膜。
3.根据权利要求1所述的背接触异质结太阳能电池,其特征在于:所述第一导电型膜层包括N型导电膜层,所述N型导电膜层至少包括含氧掺杂或不含氧掺杂的微晶层;所述第二导电型膜层为P型导电膜层。
4.根据权利要求3所述的背接触异质结太阳能电池,其特征在于:所述半导体基板为N型掺杂的铸锭单晶或多晶硅片。
5.根据权利要求5所述的背接触异质结太阳能电池,其特征在于:它还包括设置在第一导电区上且与第一导电型膜层电连接的第一导电层、设置在第一导电层上的第一电极、设置在第二导电区上且与第二导电型膜层电连接的第二导电层以及设置在第二导电层上的第二电极;所述第一导电层与第二导电层之间设有绝缘分隔槽。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的背接触异质结太阳能电池,其特征在于:所述绝缘膜层包括设置在第一导电型膜层上的第一绝缘层以及设置在第一绝缘层上的激光吸收牺牲层。
7.根据权利要求1至6任意一项所述以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:它包括如下步骤,
步骤A,在半导体基板的第一主面的一部分设置表面覆盖绝缘膜层的第一导电型膜层,以形成第一导电型的第一导电区;
步骤B,在经步骤A处理后的半导体基板的第一主面上形成第二导电型膜层;
步骤C,采用激光非连续性蚀刻或激光线性蚀刻方式除去覆盖在第一导电区内部区域的部分第二导电型膜层;
步骤D,采用化学蚀刻方式除去未覆盖第二导电型膜层的绝缘膜层。
8.根据权利要求7所述的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述第一导电型膜层为N型导电膜层,所述第一导电型膜层沉积工艺包括形成掺氧型或非掺氧型微晶层;所述第二导电型膜层为P型导电膜层。
9.根据权利要求8所述的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述掺氧型微晶层的成膜速度控制在0.2-2埃/秒,成膜厚度为40-200埃,成膜后光学折射率在2.2-3.1之间。
10.根据权利要求7所述的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述步骤B还包括在半导体基板的第二主面依次形成第三钝化膜层和第三光学减反层。
11.根据权利要求7所述的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述步骤C的具体方法为,采用激光非连续性蚀刻除去覆盖在第一导电区中间区域的部分第二导电型膜层,使得覆盖在第一导电区的第二导电型膜层形成暴露绝缘膜层的孔洞队列,相邻孔洞互相不接触,孔洞队列由一列以上孔洞构成。
12.根据权利要求7所述的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:它还包括如下步骤,
步骤E,经步骤D处理后,在第一导电区和第二导电区表面形成导电层;
步骤F,在导电层上采用印刷方式设置抗沉积层,形成待沉积的电极图形;
步骤G,在导电层的未遮盖抗沉积层的区域表面形成电极;
步骤H,对抗沉积层及其覆盖的导电层区域采用激光蚀刻方式或激光蚀刻与化学蚀刻相结合方式进行开槽;所述开槽在第一导电区和第二导电区之间形成分隔绝缘。
13.根据权利要求12所述的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述步骤E的具体方法为,在经步骤D处理后的半导体基板的第一主面上依次制作透明导电膜和金属导电膜,以形成导电层。
14.根据权利要求12所述的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述步骤F的具体方法为,在经步骤E处理获得的导电层上印刷抗电镀油墨。
15.根据权利要求12所述的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述步骤G的具体方法为,在经步骤C处理后的第一导电区和第二导电区上采用电镀方式制作第一导电区电极和第二导电区电极。
16.根据权利要求12所述的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述步骤H的具体方法为,经步骤G处理后,采用激光蚀刻方式在抗沉积层上开槽,然后采用化学蚀刻方式对已开槽区域的导电层进行蚀刻,以在第一导电区和第二导电区之间形成绝缘槽。
17.根据权利要求7至16任意一项所述的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述步骤A的具体方法为,
a1,在半导体基板的第一主面依次形成第一导电型膜层、第一绝缘层和激光吸收牺牲层;
a2,采用激光蚀刻方式去除第一导电区以外区域的激光吸收牺牲层;
a3,采用化学蚀刻方式去除未覆盖激光吸收牺牲层的第一绝缘层和第一导电型膜层,以形成表面附着有绝缘膜层的第一导电区。
18.根据权利要求17所述的背接触异质结太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述激光吸收牺牲层的具体工艺为以第一绝缘层为基底沉积形成非晶硅薄膜。
CN202111449503.3A 2021-11-30 2021-11-30 一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制造方法 Pending CN114068731A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111449503.3A CN114068731A (zh) 2021-11-30 2021-11-30 一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111449503.3A CN114068731A (zh) 2021-11-30 2021-11-30 一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114068731A true CN114068731A (zh) 2022-02-18

Family

ID=80228127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111449503.3A Pending CN114068731A (zh) 2021-11-30 2021-11-30 一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114068731A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114883451A (zh) * 2022-05-25 2022-08-09 中国科学院电工研究所 一种全背接触晶硅异质结太阳电池结构的制备方法
CN115050856A (zh) * 2022-06-23 2022-09-13 苏州迈为科技股份有限公司 异质结太阳能电池及其制备方法
CN115207137A (zh) * 2022-09-16 2022-10-18 金阳(泉州)新能源科技有限公司 一种联合钝化背接触电池及其制备方法
CN115832065A (zh) * 2022-11-29 2023-03-21 隆基绿能科技股份有限公司 一种背接触电池及其制造方法、光伏组件
CN117855345A (zh) * 2024-03-04 2024-04-09 国电投新能源科技有限公司 背接触异质结太阳电池的制备方法及异质结太阳电池
AU2023201491A1 (en) * 2022-10-11 2024-05-02 Golden Solar (Quanzhou) New Energy Technology Co., Ltd. Mask-layer-free hybrid passivation back contact cell and fabrication method thereof

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114883451A (zh) * 2022-05-25 2022-08-09 中国科学院电工研究所 一种全背接触晶硅异质结太阳电池结构的制备方法
CN114883451B (zh) * 2022-05-25 2023-09-29 中国科学院电工研究所 一种全背接触晶硅异质结太阳电池结构的制备方法
CN115050856A (zh) * 2022-06-23 2022-09-13 苏州迈为科技股份有限公司 异质结太阳能电池及其制备方法
CN115207137A (zh) * 2022-09-16 2022-10-18 金阳(泉州)新能源科技有限公司 一种联合钝化背接触电池及其制备方法
CN115207137B (zh) * 2022-09-16 2023-02-17 金阳(泉州)新能源科技有限公司 一种联合钝化背接触电池及其制备方法
EP4340046A1 (en) 2022-09-16 2024-03-20 Golden Solar (Quanzhou) New Energy Technology Co., Ltd. Hybrid passivation back contact cell and fabrication method thereof
WO2024055475A1 (zh) * 2022-09-16 2024-03-21 金阳(泉州)新能源科技有限公司 一种联合钝化背接触电池及其制备方法
AU2023201492A1 (en) * 2022-09-16 2024-04-04 Golden Solar (Quanzhou) New Energy Technology Co., Ltd. Hybrid passivation back contact cell and fabrication method thereof
AU2023201491A1 (en) * 2022-10-11 2024-05-02 Golden Solar (Quanzhou) New Energy Technology Co., Ltd. Mask-layer-free hybrid passivation back contact cell and fabrication method thereof
CN115832065A (zh) * 2022-11-29 2023-03-21 隆基绿能科技股份有限公司 一种背接触电池及其制造方法、光伏组件
CN117855345A (zh) * 2024-03-04 2024-04-09 国电投新能源科技有限公司 背接触异质结太阳电池的制备方法及异质结太阳电池
CN117855345B (zh) * 2024-03-04 2024-05-31 国电投新能源科技有限公司 背接触异质结太阳电池的制备方法及异质结太阳电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115207137B (zh) 一种联合钝化背接触电池及其制备方法
CN109244194B (zh) 一种低成本p型全背电极晶硅太阳电池的制备方法
CN109216509B (zh) 一种叉指型背接触异质结太阳电池制备方法
CN114068731A (zh) 一种以低激光损伤为特征的背接触异质结太阳能电池及其制造方法
CN114203833A (zh) 一种低激光损伤的背接触异质结太阳能电池制造方法
US20100059117A1 (en) Hybrid silicon solar cells and method of fabricating same
KR101110825B1 (ko) 이면 접합형 태양 전지 및 그 제조 방법
CN110707159A (zh) 一种正背面全面积接触钝化的p型晶硅太阳电池及其制备方法
US20120222731A1 (en) Heterojunction Solar Cell Having Amorphous Silicon Layer
WO2023093604A1 (zh) 太阳能电池以及太阳能电池的制备方法
EP2605287A2 (en) Photovoltaic device
CN114628538A (zh) N型掺氧型微晶作为窗口层的异质结光伏电池的制备方法
KR20130082066A (ko) 광기전력소자 및 제조 방법
CN110085683A (zh) 无掺杂晶体硅异质结太阳能电池及其制备方法
CN116487454A (zh) 一种背接触异质结太阳能电池及其采用激光消融工艺的制造方法
CN114038922A (zh) 一种提升绝缘隔离效果的背接触异质结太阳能电池及其制作方法
CN112382678A (zh) 一种铸造单晶硅异质结太阳电池的制备方法
CN115763609A (zh) 一种隧穿型背接触异质结太阳能电池及其制作方法
CN102214720B (zh) 基于p型硅片的背接触异质结太阳电池
KR101128838B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
CN115020533B (zh) 一种polo-ibc电池的制备方法
JP5645734B2 (ja) 太陽電池素子
KR101103706B1 (ko) 후면접합 태양전지의 제조방법
CN113659033A (zh) 一种p型背接触太阳能电池的制备方法
CN109155341B (zh) 太阳能电池制造方法、用该方法制造的太阳能电池和衬底座

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