CN116093173B - 一种n型密栅结构太阳电池及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种N型密栅结构太阳电池及制备方法，属于太阳电池技术领域。该太阳电池由正面银栅电极、正面减反射膜、P+型发射结、P型硅、P型重掺杂深发射极P++、N型硅、隧穿氧化层、N+型非晶硅、背面减反射膜、背面银栅电极构成；本发明是将电池片正面先做深结然后通过高温内吸杂的方式将做好的深结制作成浅结，背面通过降低银栅线之间的间距，达到更快的收集自由电子的目的。

Description

一种N型密栅结构太阳电池及制备方法
技术领域
本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种N型密栅结构太阳电池及制备方法。
背景技术
随着石油等不可再生资源的日益枯竭，太阳能等清洁能源、无污染的能源受到越来越大的重视，现有技术中的太阳电池，经过若干年的发展，已经越来越多的被应用于各个领域中，其优势也逐渐凸显出来。
目前，在制备太阳电池的正面电极和背面电极时，背面银栅线间距1.46mm以上，银栅线宽度40um以上，高度8um以上。正面银栅线间距1.37mm以上，银栅线宽度30um以上，高度8-12um。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的一个技术问题在于提供一种N型密栅结构太阳电池及制备方法，将电池片正面先做深结然后通过高温内吸杂的方式将做好的深结制作成浅结，背面通过降低银栅线之间的间距，达到更快的收集自由电子的目的。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种N型密栅结构太阳电池，由正面银栅电极、正面减反射膜、P+型发射结、P型晶体硅、P型重掺杂深发射极P++、N型晶体硅、隧穿氧化层、N型非晶体硅、背面减反射膜、背面银栅电极构成；N型晶体硅的正面由内向外依次设有P型重掺杂深发射极P++、P型晶体硅、P+型发射结、正面减反射膜；N型晶体硅的背面由内向外依次设有隧穿氧化层、N型非晶体硅和背面减反射膜；
晶体硅的背面都均匀的分布有背面银栅电极；晶体硅的正面都均匀的分布有正面银栅电极；在对应于正面银栅电极下方的N型晶体硅中有以液态源硼扩散方式制成的P型重掺杂深发射极P++，该重掺杂深发射极P++的结深为0.5-2um；
晶体硅的背面银栅电极相邻栅线间距为0.2-1.46mm，且中间相邻两根栅线留有0.8-1.6mm的切割槽，且栅线宽度大于等于5um，高度为1-7um；晶体硅的正面银栅电极相邻栅线间距为0.8-1.2mm，且中间相邻两根栅线留有0.8-1.6mm的切割槽，且栅线宽度大于等于5um，高度为7-11um；
晶体硅电池的背面栅线的遮光面积范围是0.78％-35.84％，所述N型密栅结构太阳电池，正面减反射膜的厚度为60-90nm，背面减反射膜的厚度为70-100nm。
所述N型密栅结构太阳电池，N型晶体硅厚度为110-150um。
所述N型密栅结构太阳电池，N型晶体硅为单晶硅片或多晶硅片。
所述晶体硅的背面栅线宽度范围为20-33um，所述晶体硅的正面栅线宽度范围为10-23um。
上述N型密栅结构太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
A.采用等离子体增强化学气相沉积法在N型晶体硅的正面上沉积正面减反射膜；
B.采用等离子体增强化学气相沉积法在N型晶体硅的背面上沉积背面减反射膜；
C.采用等离子体增强化学气相沉积法在N型晶体硅的背面上沉积隧穿氧化层；
D.采用等离子体增强化学气相沉积法在N型晶体硅的正面上沉积P+型发射结；
E.采用等离子体增强化学气相沉积法在N型晶体硅的背面上沉积N型非晶体硅；
F.采用三氯化硼液态源扩散方法在N型晶体硅上制作P型深结发射结；
G.用激光的方法在步骤F所形成的P型深结发射结上根据预先所设计的栅线位置开槽，使每个槽口对应于一个银栅的分布位置；
H.采用高温氧化吸杂的方式对步骤F和步骤G形成的P型深结发射结和栅线位置的开槽进行吸杂，从而形成P型晶体硅和P型重掺杂深发射极P++；
I.用丝网印刷的方式并在网带炉中热退火形成正面栅线电极和背面银栅线电极。
所述的N型密栅结构太阳电池的制备方法，在步骤D中，P+型发射结厚度为5-15nm。
所述的N型密栅结构太阳电池的制备方法，在步骤E中，背面上沉积N型非晶体硅厚度为10-50nm。
所述的N型密栅结构太阳电池的制备方法，在步骤C中，隧穿氧化层厚度为5-20nm。
有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：
本发明是将电池片正面先做深结然后通过高温内吸杂的方式将做好的深结制作成浅结，背面通过降低银栅线之间的间距，达到更快的收集自由电子的目的。
本发明先通过三氯化硼液态源扩散方法做一个高浓度且比较深的结，优势在于浓度高结深可以用比较弱的激光能量就可以完成重掺的P++型结，激光能量越小对硅片的绒面损伤就越小。然后通过高温吸杂的工艺将之前做的深结制成表面浓度低负荷较小的浅结。
附图说明
图1为N型密栅结构太阳电池结构示意图；
图2为N型密栅结构太阳电池正面结构示意图；
图3为N型密栅结构太阳电池背面结构示意图；
图种：2-正面银栅电极、3-正面减反射膜、4-P+型发射结、5-P型晶体硅、6-P型重掺杂深发射极P++、7-N型晶体硅、8-隧穿氧化层、9-N型非晶体硅、10-背面减反射膜、11-背面银栅电极。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种N型密栅结构太阳电池，结构如图1所示。该太阳电池由正面银栅电极2、正面减反射膜3、P+型发射结4、P型晶体硅5、P型重掺杂深发射极P++6、N型晶体硅7、隧穿氧化层8、N型非晶体硅9、背面减反射膜10、背面银栅电极11构成；N型晶体硅7的正面由内向外依次设有P型重掺杂深发射极P++6、P型晶体硅5、P+型发射结4、正面减反射膜3；N型晶体硅7的背面由内向外依次设有隧穿氧化层8、N型非晶体硅9和背面减反射膜10；
晶体硅的背面都有均匀的分布有背面银栅电极11；晶体硅的正面都有均匀的分布有正面银栅电极2；在对应于正面银栅电极2下方的N型晶体硅中是个有以液态源硼扩散方式制成的P型重掺杂深发射极P++6，该重掺杂深发射极P++6的的结深为0.5-2um；
晶体硅的背面银栅电极相邻栅线间距为0.2-1.46mm，且宽度≥5um，高度1-7um；表1和表2分别为背面银栅电极栅线间距和栅线宽度(举例5um、8um、10um、12um、14um、16um、18um、20um、21um、22um、23um、24um、25um、26um、27um、28um、29um、30um、31um、32um、33um、36um、39um、42um、45um、50um、55um、60um、70um)与FF(填充因子)关系；且中间相邻两根栅线留有0.8-1.6mm的切割槽。晶体硅的正面银栅电极相邻栅线间距为0.8-1.2mm，宽度≥5um，高度7-11um；表3和表4分别为正面银栅电极栅线间距和栅线宽度(举例5um、6um、7um、8um、9um、10um、11um、12um、13um、14um、15um、16um、17um、18um、19um、20um、21um、22um、23um、28um、33um、38um、43um、48um、53um、60um、70um)与FF关系；且中间相邻两根栅线留有0.8-1.6mm的切割槽；
正面减反射膜3的厚度为60-90nm，背面减反射膜10的厚度为70-100nm；N型晶体硅厚度为130um±20um；N型晶体硅为单晶硅片或多晶硅片。
上述N型密栅结构太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
A.采用等离子体增强化学气相沉积法(指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程，功率2000-18000w)在N型晶体硅的正面上沉积正面减反射膜3；
B.采用等离子体增强化学气相沉积法(指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程，功率2000-18000w)在N型晶体硅的背面上沉积背面减反射膜10；
C.采用等离子体增强化学气相沉积法(指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程，功率2000-18000w)在N型晶体硅的背面上沉积隧穿氧化层8；隧穿氧化层厚度为5-20nm；
D.采用等离子体增强化学气相沉积法(指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程，功率2000-18000w)在N型晶体硅的正面上沉积P+型发射结4；P+型发射结厚度为5-15nm；
E.采用等离子体增强化学气相沉积法(指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程，功率2000-18000w)在N型晶体硅的背面上沉积N型非晶硅9；背面上沉积N型非晶硅厚度为10-50nm；
F.采用三氯化硼液态源扩散方法(温度800-1000℃扩散时间60-120min)在N型晶硅上制作P型深结发射结；
G.用激光的方法(激光宽度70-150um，功率30-60w)在步骤F所形成的P型深结发射结上根据预先所设计的栅线位置开槽，使每个槽口对应于一个银栅的分布位置；
H.采用高温氧化吸杂的方式(温度800-1000℃吸杂时间60-120min，通2000-15000氧气)对步骤F和步骤G形成的P型深结发射结和栅线位置的开槽进行吸杂，从而形成P型晶体硅5和P型重掺杂深发射极P++6；
I.用丝网印刷的方式(印刷压力30-60N，印刷速度400-600)并在网带炉中热退火形成正面银栅电极2和背面银栅电极11。
表1背面银栅电极间距与FF关系
表2背面银栅电极宽度与FF关系
栅线宽度 FF
5 85.17
8 85.92
10 86.10
12 86.23
14 86.40
16 86.53
18 86.60
20 86.65
21 86.68
22 86.71
23 86.74
24 86.77
25 86.80
26 86.83
27 86.86
28 86.89
29 86.92
30 86.95
31 86.98
32 87.01
33 87.04
36 87.13
39 87.19
42 87.25
45 87.28
50 87.33
55 87.38
60 87.40
70 87.43
表3正面银栅电极间距与FF关系
栅线间距 FF
1.5 83.74
1.45 84.00
1.38 84.27
1.17 84.54
1.03 84.69
0.93 84.74
0.80 85.04
表4正面银栅电极宽度与FF关系
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种N型密栅结构太阳电池，其特征在于，由正面银栅电极(2)、正面减反射膜(3)、P+型发射结(4)、P型晶体硅(5)、P型重掺杂深发射极P++(6)、N型晶体硅(7)、隧穿氧化层(8)、N型非晶体硅(9)、背面减反射膜(10)、背面银栅电极(11)构成；N型晶体硅(7)的正面由内向外依次设有P型重掺杂深发射极P++(6)、P型晶体硅(5)、P+型发射结(4)、正面减反射膜(3)；N型晶体硅(7)的背面由内向外依次设有隧穿氧化层(8)、N型非晶体硅(9)和背面减反射膜(10)；
晶体硅的背面都均匀的分布有背面银栅电极(11)；晶体硅的正面都均匀的分布有正面银栅电极(2)；在对应于正面银栅电极(2)下方的N型晶体硅中有以液态源硼扩散方式制成的P型重掺杂深发射极P++(6)，该重掺杂深发射极P++(6)的结深为0.5-2um；
晶体硅的背面银栅电极相邻栅线间距为0.2-1.46mm，且中间相邻两根栅线留有0.8-1.6mm的切割槽，且栅线宽度大于等于5um，高度为1-7um；晶体硅的正面银栅电极相邻栅线间距为0.8-1.2mm，且中间相邻两根栅线留有0.8-1.6mm的切割槽，且栅线宽度大于等于5um，高度为7-11um；
晶体硅电池的背面栅线的遮光面积范围是0.78％-35.84％。
2.根据权利要求1所述N型密栅结构太阳电池，其特征在于，正面减反射膜(3)的厚度为60-90nm，背面减反射膜(10)的厚度为70-100nm。
3.根据权利要求1所述N型密栅结构太阳电池，其特征在于，N型晶体硅厚度为110-150um。
4.根据权利要求1所述N型密栅结构太阳电池，其特征在于，N型晶体硅为单晶硅片或多晶硅片。
5.根据权利要求1所述N型密栅结构太阳电池，其特征在于，所述晶体硅的背面银栅电极的栅线宽度范围为20-33um，所述晶体硅的正面银栅电极的栅线宽度范围为10-23um。
6.权利要求1-5任一所述N型密栅结构太阳电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A.采用等离子体增强化学气相沉积法在N型晶体硅的正面上沉积正面减反射膜(3)；
B.采用等离子体增强化学气相沉积法在N型晶体硅的背面上沉积背面减反射膜(10)；
C.采用等离子体增强化学气相沉积法在N型晶体硅的背面上沉积隧穿氧化层(8)；
D.采用等离子体增强化学气相沉积法在N型晶体硅的正面上沉积P+型发射结；
E.采用等离子体增强化学气相沉积法在N型晶体硅的背面上沉积N型非晶体硅(9)；
F.采用三氯化硼液态源扩散方法在N型晶体硅上制作P型深结发射结；
G.用激光的方法在步骤F所形成的P型深结发射结上根据预先所设计的栅线位置开槽，使每个槽口对应于一个银栅电极的分布位置；
H.采用高温氧化吸杂的方式对步骤F和步骤G形成的P型深结发射结和栅线位置的开槽进行吸杂，从而形成P型晶体硅(5)和P型重掺杂深发射极P++(6)；
I.用丝网印刷的方式并在网带炉中热退火形成正面银栅电极(2)和背面银栅电极(11)。
7.根据权利要求6所述的N型密栅结构太阳电池的制备方法，其特征在于，在步骤D中，P+型发射结厚度为5-15nm。
8.根据权利要求6所述的N型密栅结构太阳电池的制备方法，其特征在于，在步骤E中，背面上沉积N型非晶体硅厚度为10-50nm。
9.根据权利要求6所述的N型密栅结构太阳电池的制备方法，其特征在于，在步骤C中，隧穿氧化层厚度为5-20nm。
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