CN116705902A - 一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法 - Google Patents

一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116705902A
CN116705902A CN202310623180.8A CN202310623180A CN116705902A CN 116705902 A CN116705902 A CN 116705902A CN 202310623180 A CN202310623180 A CN 202310623180A CN 116705902 A CN116705902 A CN 116705902A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric field
solar cell
crystalline silicon
silicon solar
sintering
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
CN202310623180.8A
Other languages
English (en)
Inventor
姚勇杰
熊佛关
张菲
王秀锋
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.)
Zhejiang Jiuyao Laser Technology Co ltd
Original Assignee
Zhejiang Jiuyao Laser Technology 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 Zhejiang Jiuyao Laser Technology Co ltd filed Critical Zhejiang Jiuyao Laser Technology Co ltd
Priority to CN202310623180.8A priority Critical patent/CN116705902A/zh
Publication of CN116705902A publication Critical patent/CN116705902A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/326—Application of electric currents or fields, e.g. for electroforming
    • 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
    • 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)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及太阳能电池技术领域，公开一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，包括：预先准备前后表面均设有图案化的金属栅线的N型晶硅太阳能电池；对N型晶硅太阳能电池的前后表面均进行加热处理，并在该电池上施加外部电场，以进行电场辅助烧结；外部电场的电场方向与该电池的内建电场方向相反；外部电场的峰值强度为0.15～50kV/cm；在加热处理过程中，当该电池的自身温度达到阈值温度T2为450～600℃时，施加所述外部电场。该方法能降低电池烧结所需的峰值烧结温度，有利于降低能耗、减少对非金属接触区域钝化性能的损伤和降低氢致衰减，且有利于解决N型电池前后表面烧结条件不匹配的问题，提高N型电池的金属化性能。

Description

一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法。
背景技术
当前，商业化的晶硅太阳能电池的主要金属化方式为：先丝网印刷金属栅线，再进行高温烧结；高温烧结后，金属栅线与硅形成接触，实现光生载流子的收集与输出。然而，采用烧结炉进行高温烧结(如CN112670370A提供的一种太阳能电池片的烧结方法所示)存在诸多的不足：1)能耗高；烧结炉需要持续的热能将峰值烧结温度维持在800～950℃；而峰值烧结温度越高，能耗越高。2)导致非金属接触区域的性能降低；例如，电池片通过金属履带传输进入烧结炉后，电池片的金属接触区域和非金属接触区域都会经过高温，而非金属接触区域的钝化膜(如氧化铝、氮化硅等)在经过高温时会有部分的氢流失，甚至出现钝化膜结晶现象，导致非金属接触区域的钝化性能降低；因而，峰值烧结温度越高，氢的流失越多，钝化膜的结晶现象越严重。3)导致氢致衰减；一部分钝化膜中的氢会被高温趋入到硅片中，氢在硅中的扩散系数随着温度呈现指数增长的趋势，这部分的氢与硅中的硼或磷掺杂原子形成能导致氢致衰减的前驱体，在光热过程中这些前驱体会转化成诱发衰减的缺陷，进而导致电池片性能衰减；因而，峰值烧结温度越高，氢往硅中扩散的越多且越深入衬底内部，氢致衰减的现象越严重。4)需要平衡电池片前后表面的最佳烧结温度；电池片前后表面的掺杂类型及曲线均不一样，导致电池片这两面对应的最佳烧结温度也不一样，然而电池片在烧结炉中是通过一次烧结来同时完成这两面的金属化，故而烧结温度需要权衡考虑前后表面，进而无法使这两面分别达到最佳的烧结温度；因而，如果电池片一侧的峰值烧结温度越高，从平衡角度考虑，另一侧的烧结需要做出的牺牲就越大。
当前，最常见的晶硅太阳能电池为P型PERC电池，其前表面发射极丝网印刷银栅线后，高温烧结过程中银栅线与硅形成欧姆接触大体可以分为三个阶段：1.银浆料中的银粉与空气中的氧反应，失去电子变成银离子；2.银离子在银浆料熔融的玻璃材料中流动到达硅的接触界面；3.银离子与硅发生反应，“夺取”硅中的电子，还原成银颗粒并附着在硅的表面，而硅失去电子被氧化形成氧化硅玻璃。而得益于高效率、零光致衰减、低LeTID衰减、低温度系数及良好的弱光响应等优点，N型电池(如PERT、TOPCon、IBC、HJT等)市场规模逐渐增加，预计将在5年内超过P型电池。
N型电池由于电池结构及掺杂曲线均与P型电池存在显著的不同，以N型电池中市场占比最高的N型双面TOPCon电池为例来做进一步的说明。N型双面TOPCon电池的前表面为硼掺杂发射极，其多数载流子为空穴而非电子，故而，在相同的烧结温度和烧结时间下，在上述步骤3中银离子难以在前表面获取足够的电子发生还原反应形成银颗粒，导致接触电阻过大，因而需要更高的烧结温度和更长的烧结时间来形成良好的欧姆接触；而N型双面TOPCon电池的后表面为磷重掺杂多晶硅层和隧穿氧化层，磷重掺杂多晶硅层中富含电子，在上述步骤3中银离子很容易在后表面快速获取大量的电子形成银颗粒，烧结的温度和时间相比于前表面大幅度缩短，后表面峰值烧结温度可比前表面低至少100℃。如果按照后表面最佳烧结的温度和时间条件进行烧结，前表面由于温度不够和时间过短无法形成良好的接触；而如果按照前表面最佳烧结的温度和时间条件进行烧结，后表面由于温度过高和时间过长，银颗粒会持续的形成从而“腐蚀”硅片，导致金属接触区域的复合显著增加。因此，对于N型电池(如N型双面TOPCon电池)而言，在相同的烧结温度和烧结时间下，前后表面的金属栅线(如银栅线)难以同时达到最佳烧结条件的弊端会更加显著。
现有技术中，如公开的一种常用的解决硼掺杂发射极烧结的方法是：往银浆中添加1～5％的铝粉合成银铝浆，利用铝-硅会形成固溶体的特点来提高接触性能，同时降低烧结温度。然而，银铝浆中的铝与硅在烧结中形成固溶体的过程中，铝会在硅中形成或大或小的“穿刺”，这些铝金属“穿刺”又会引发其他一系列的新问题；而且，如CN114639754A所示，即便N-TOPCon电池采用银铝浆来形成前表面的金属栅线，其前后表面的金属栅线的烧结条件仍然存在不匹配的问题，故而在相同的烧结温度和烧结时间下，其前后表面的金属栅线也仍然难以同时达到最佳烧结条件。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法。
基于此，本发明公开了一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，包括如下步骤：
步骤S1、预先准备N型晶硅太阳能电池；
其中，所述N型晶硅太阳能电池的前表面和后表面均设有图案化的金属栅线；
步骤S2、对N型晶硅太阳能电池的前表面和后表面均进行加热处理，并在N型晶硅太阳能电池上施加外部电场，以进行电场辅助烧结；
其中，所述外部电场的电场方向与N型晶硅太阳能电池的内建电场的电场方向相反；所述外部电场的峰值强度为0.15～50kV/cm；
其中，在所述加热处理过程中，当N型晶硅太阳能电池的自身温度达到阈值温度T2时，施加所述外部电场；阈值温度T2为450～600℃。
优选地，步骤S2中，所述电场辅助烧结，包括依次进行的如下步骤：
步骤S21、先升温，对N型晶硅太阳能电池进行烘干处理，以使制备前表面和后表面的金属栅线所用的材料中的有机物挥发；
步骤S22、继续升温，以在N型晶硅太阳能电池的自身温度达到阈值温度T2时，施加所述外部电场；
步骤S23、再升温至峰值烧结温度T3，对前表面和后表面的金属栅线进行烧结，以使前表面和后表面的金属栅线分别与N型晶硅太阳能电池的硅片的前表面和后表面形成欧姆接触。
其中，外部电场需要在N型晶硅太阳能电池的自身温度达到阈值温度T2时方能施加，这是因为：若过早施加外部电场，此时，由于温度没有达到阈值温度T2，所以制备金属栅线所用的浆料(如银浆料)中的玻璃粉体尚未开始熔融，故而，在温度没有达到阈值温度T2之前，即便施加外部电场，也不会起到加速银离子从玻璃体系中流动至硅片表面的作用，反而会造成浪费；而若过晚施加外部电场，则尤其是降低前表面的烧结温度和烧结时间的效果不明显，且接触电阻率的降低效果也不明显。
进一步优选地，所述阈值温度T2为500～550℃。
进一步优选地，步骤S21中，烘干温度T1为300～400℃；步骤S23中，峰值烧结温度T3为700～800℃。
更进一步优选地，步骤S23中，所述峰值烧结温度T3为740～780℃。
优选地，所述N型晶硅太阳能电池的内建电场的电场方向为从N指向P；所述外部电场的电场方向为从P指向N。
优选地，步骤S2中，采用电场发生器来施加所述外部电场，采用加热装置进行所述加热处理，且所述N型晶硅太阳能电池的前表面和后表面均设有所述电场发生器及加热装置。
进一步优选地，位于所述N型晶硅太阳能电池同一表面的电场发生器与加热装置左右交替排布；
或者，位于N型晶硅太阳能电池同一表面的电场发生器与加热装置上下排布，且电场发生器与加热装置均覆盖整个N型晶硅太阳能电池的前表面或后表面。
优选地，步骤S2中，所述外部电场为非接触式的电场，外部电场的类型为匀强电场、交变电场或脉冲电场；
步骤S2中，在烧结炉内设置电热丝、红外灯管或氙灯进行所述加热处理。
进一步优选地，步骤S2中，采用红外灯管进行所述加热处理。
优选地，步骤S1中，所述金属栅线的制备方法为丝网印刷、喷涂打印、旋转印刷、激光转印、带掩膜的物理气相沉积沉积中的至少一种。
优选地，步骤S1中，制备所述金属栅线所用的材料为如银浆、铝浆、银铝浆或铜浆的金属浆料，或者为如银、铝、铜、钛、钯的纯金属材料；更优选为金属浆料。
通常，高温烧结过程中金属栅线与硅片表面形成欧姆接触大体可以分为三个阶段：1.金属栅线所用的浆料(如银浆料)中的银粉与空气中的氧反应，失去电子变成银离子；2.银离子在该浆料熔融的玻璃体系中流动到达硅片表面；3.银离子与硅片表面发生反应，“夺取”硅中的电子还原成银颗粒附着在硅片表面来形成欧姆接触，硅失去电子被氧化形成氧化硅玻璃。
银离子在硅片表面的还原反应需要“夺取”大量的电子。对于N型电池的前表面的硼掺杂发射极而言，由于电子的缺乏导致烧结过程需要更高的烧结温度和更长的烧结时间；而对于N型电池后表面而言，由于后表面为磷掺杂背场层(n-PERT)或者磷掺杂多晶硅层(n-TOPCon)，以N型n-TOPCon电池的磷掺杂多晶硅层为例，其多数载流子为电子且为重掺杂，相对需要较低的温度和较短的时间就能形成良好的接触；故而导致前后表面最佳烧结温度相差达100℃。
基于此，本发明上述提供的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，为一种低温烧结的方法，其在加热处理前表面金属栅线和后表面金属栅线进行烧结的同时，还对N型晶硅太阳能电池施加一个电场方向与N型晶硅太阳能电池的内建电场方向相反的外部电场，以削弱内建电场的强度，让N型晶体硅衬底中的电子注入至硼掺杂发射极中，解决硼掺杂发射极中电子缺乏的问题；并且，在该外部电场的作用下，前表面的金属离子(如银离子)会受到库仑力的作用而沿着该外部电场的方向加速移动至硼掺杂发射极表面。故而，该方法可以显著降低前表面金属栅线所需的峰值烧结温度和烧结时间，有利于降低能耗、减少对非金属接触区域钝化性能的损伤和降低氢致衰减，并能降低金属栅线-硼掺杂发射极表面的接触电阻率。而对于N型晶硅太阳能电池的后表面而言，在烧结的同时，施加外部电场，会在一定程度上抑制后表面的银离子朝向硅片表面移动，且会促使磷掺杂多晶硅层中的电子注入到N型衬底中，降低磷掺杂多晶硅层中的电子浓度，在一定程度上减缓银颗粒在硅片表面的形成。
因此，本发明的方法降低N型晶硅太阳能电池(尤其是N型晶硅太阳能电池的前表面)烧结所需的峰值烧结温度，有利于降低能耗、减少对非金属接触区域钝化性能的损伤和降低氢致衰减；而且，该方法还能让N型晶硅太阳能电池的前后表面的峰值烧结温度和烧结时间趋向一致，能有效解决现有N型晶硅太阳能电池前后表面烧结条件不匹配的问题，使N型晶硅太阳能电池即便在相同的烧结温度和烧结时间下，前后表面的金属栅线均能基本达到最佳烧结条件，进而能降低金属栅线-硅片表面的接触电阻率。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
本发明的电场辅助烧结的方法的技术优点为：1)在加热烧结的同时，还对N型晶硅太阳能电池施加一个电场方向与N型晶硅太阳能电池的内建电场方向相反的外部电场，使前表面的金属离子(如银离子)受到库仑力的作用而沿着该外部电场的方向加速移动至硅片表面(如硼掺杂发射极表面)，故而能缩短工艺时间；2)对于N型晶硅太阳能电池而言，外部电场还削弱了该电池的内建电场强度，促使N型晶体硅衬底中的大量电子注入硼掺杂发射极，有利于降低烧结的温度和时间，扩宽工艺的窗口；3)N型晶体硅衬底中的大量电子的注入，有利于更多的银颗粒在硅片表面形成，有利于金属栅线-硅片表面(如硼掺杂发射极表面)的接触电阻率的降低；4)有利于降低能耗、减少对非金属接触区域钝化性能的损伤和降低氢致衰减；5)能让N型晶硅太阳能电池的前后表面的峰值烧结温度和烧结时间趋向一致，能有效解决现有N型晶硅太阳能电池前后表面烧结条件不匹配的问题，使N型晶硅太阳能电池即便在相同的烧结温度和烧结时间下，前后表面的金属栅线均能基本达到最佳烧结条件，进而能降低金属栅线-硅片表面的接触电阻率，进一步促进了N型晶硅太阳能电池的产业化进程；6)有利于降低处理所需要的时间，提高产能。
附图说明
图1为实施例1-2的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法中步骤S2的示意图。
图2为实施例1-3中N型双面TOPCon电池在烧结炉内的受热曲线图。
图3为实施例1中对照组与实验组的P+发射极及N+多晶硅层的接触电阻率的测试数据图。
图4为实施例2中对照组与实验组的P+发射极及N+多晶硅层的接触电阻率的测试数据图。
图5为实施例3的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法中步骤S2的示意图。
附图标号说明：晶硅太阳能电池1；前表面金属栅线11；后表面金属栅线12；传输装置2；加热装置3；电场发生器4。
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，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，参见图1，包括依次进行的如下步骤：
步骤S1、预先准备带有图案化的前表面金属栅线11和后表面金属栅线12的晶硅太阳能电池1。
步骤S1中，晶硅太阳能电池1是尺寸为M10(182mm*182mm)的N型双面TOPCon电池；通过丝网印刷的方式，在N型双面TOPCon电池的硼掺杂发射极的前表面印刷现有的低铝含量(铝粉含量不大于1％)的银铝浆以形成前表面金属栅线11，在N型双面TOPCon电池的磷掺杂多晶硅层的后表面的印刷现有的银浆以形成后表面金属栅线12；即可完成图案化的金属栅线的制备。其中，前表面金属栅线11和后表面金属栅线12的宽度分别为20μm和40μm。
步骤S2、对晶硅太阳能电池1进行加热处理，并在加热处理的过程中，对晶硅太阳能电池1施加外部电场，以进行电场辅助烧结。
步骤S2中，将N型双面TOPCon电池放入烧结炉(如链式烧结炉或辊道式烧结炉)进行加热处理，以实现烧结；烧结的过程中，将N型双面TOPCon电池置于烧结炉的传输装置2(如链式烧结炉的炉带或者辊道式烧结炉的辊棒)上进行匀速传动，传动的速度为8～15m/min。烧结炉内的加热装置3为上下间隔排列的红外灯管，该N型双面TOPCon电池在烧结炉内的受热曲线如图2所示：
该N型双面TOPCon电池经过烘干时间t1达到所需要的烘干温度T1，烘干时间t1为8～10s，烘干温度T1为300～400℃，让金属栅线所用金属浆料(如银铝浆料、银浆料)中的溶剂和有机载体挥发殆尽。
接着，烧结炉内继续升温，再经过升温时间t2达到峰值烧结温度T3，升温时间t2为15～20s，峰值烧结温度T3为770～780℃，让金属栅线所用金属浆料中的玻璃粉体熔融，与硅片表面的钝化膜发生反应，从而“刻蚀”开钝化膜，让金属离子与硅片表面(如硼掺杂发射极表面、磷掺杂多晶硅层表面)接触并发生反应，形成金属栅线-硅片表面的欧姆接触结构。其中，在升温过程中，该N型双面TOPCon电池自身温度会达到介于烘干温度T1和峰值烧结温度T3的阈值温度T2，阈值温度T2为500～550℃，在此阈值温度范围内，玻璃粉体已开始熔融，金属离子可在熔融的玻璃粉体(即玻璃体系)中移动。
然后，该N型双面TOPCon电池开始快速降温，急速降温的时间为t3，温度呈现线性降低，降温的速率为40～50℃/s，持续降温的时间t3为10～15s，让熔融的玻璃粉体中的金属离子(如银离子)析出形成银颗粒，一部分银颗粒附着在硅片表面，另一部分银颗粒则分散在凝固的玻璃粉体中。最后，该N型双面TOPCon电池进入缓慢降温阶段，降至室温。
步骤S2中，在烧结炉加热处理的过程中，还在该N型双面TOPCon电池上施加外部电场。通过与如红外灯管的加热装置3左右交替排布的电场发生器4来施加外部电场；在该N型双面TOPCon电池自身温度达到阈值温度T2时，对N型双面TOPCon电池施加外部电场。具体地，该外部电场为匀强电场，产生该均强电场的电场发生器4为平板电容器，均强电场的方向由正极指向负极，即对于N型双面TOPCon电池而言，该均强电场为从硼掺杂发射极指向背场(P指向N)的正向电场，电场的峰值强度为0.5kV/cm。具体地，该N型双面TOPCon电池的上方和下方均设有平板电容器及红外灯管，且上方的平板电容器与红外灯管左右交替排布，下方的平板电容器与红外灯管也左右交替排布，平板电容器与红外灯管均静止不动，在该N型双面TOPCon电池随传输装置2移动的过程中，平板电容器间断性的将均强电场施加在N型双面TOPCon电池上。
电场辅助烧结的过程中，金属离子(如银离子)带正电荷，故而，在施加的匀强电场的作用下，金属离子会受到库仑力的作用而沿着该匀强电场的方向移动，在烧结炉烧结过程中所施加的匀强电场，不仅可以加速金属离子在玻璃体系中的定向流动，让前表面金属栅线11中的金属离子在该匀强电场的作用下向硼掺杂发射极12表面移动；而且，外部的匀强电场的方向(P指向N)与N型双面TOPCon电池的内建电场的方向(N指向P)相反，故而施加匀强电场可以削弱内建电场的强度，让N型晶体硅衬底11中的电子被注入到硼掺杂发射极12中，让如银离子的金属离子更容易捕获电子进而在硼掺杂发射极12表面形成金属颗粒(如银颗粒)，进而有利于银颗粒与硼掺杂发射极12表面之间的欧姆接触，降低接触电阻率的同时，还显著降低硼掺杂发射极侧金属化所需的峰值烧结温度。
而对于N型双面TOPCon电池的后表面而言，电场辅助烧结的过程中，后表面为磷掺杂多晶硅层，多数载流子为电子且为重掺杂，相对需要较低的温度和较短的时间就能烧结形成良好的欧姆接触；正向的匀强电场会在一定程度上抑制或减缓后表面金属栅线12中的银离子朝向硅片表面(即磷掺杂多晶硅层表面)移动，且促使背场(如磷掺杂多晶硅层)中的电子注入到N型衬底中，降低磷掺杂多晶硅层中的电子浓度，在一定程度上减缓了后表面的银颗粒在硅片表面的形成，让N型双面TOPCon电池的前后表面的峰值烧结温度和烧结时间趋向一致，即T3为770～780℃。
经过上述步骤S1至二的制备，即可获得烧结后的晶硅太阳能电池1。
本实施例，在步骤S2中，采用烧结炉烧结、并施加外部电场辅助的实验组，与采用烧结炉烧结、不施加外部电场辅助的对照组，在实验组和对照组均能形成良好的欧姆接触的基础上，分别测试实验组和对照组的前表面硼掺杂P+发射极及后表面磷掺杂N+多晶硅层的接触电阻率，结果如图3所示：
实验组的前表面硼掺杂P+发射极的接触电阻率为1.1mΩcm2，后表面磷掺杂N+多晶硅层的接触电阻率为1.0mΩcm2，电池完成步骤S2的烧结时间为30s。而作为对照组，在不施加外部电场辅助的情况下，若要形成良好的欧姆接触，前表面所需的峰值烧结温度为830℃，后表面所需的峰值烧结温度为760℃，电池完成步骤S2的烧结时间为40s，对照组的前表面硼掺杂P+发射极的接触电阻率为2.5mΩcm2，后表面磷掺杂N+多晶硅层的接触电阻率为0.9mΩcm2。
可以看出，在外部电场的辅助下，前表面硼掺杂P+发射极与前表面金属栅线11的接触电阻率显著降低；由于外部电场对烧结过程存在一定程度上的抑制，后表面磷掺杂N+多晶硅层与后表面金属栅线12的接触电阻率虽然会略微升高，但升高的幅度较小，基本不会对后表面金属化性能产生负面影响。
实施例2
本实施例的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，参见图1，其具体步骤均参照实施例1，其与实施例1的区别在于：
步骤S1中，晶硅太阳能电池1是尺寸为G12(210mm*210mm)的N型双面TOPCon电池；该N型双面TOPCon电池的硼掺杂发射极的前表面是通过印刷现有的银浆来形成前表面金属栅线11。其中，前表面金属栅线11和后表面金属栅线12的宽度均为30μm。
步骤S2中，N型双面TOPCon电池置于烧结炉在传输装置2(如链式烧结炉的炉带或者辊道式烧结炉的辊棒)上匀速传动的速度为10～12m/min。
该N型双面TOPCon电池在烧结炉内的受热曲线的峰值烧结温度T3为780～790℃。
具体地，步骤S2中，在该N型双面TOPCon电池自身温度达到阈值温度T2时，对N型双面TOPCon电池施加的外部电场为脉冲电场；该脉冲电场的脉冲频率为150kHz，脉冲宽度为100μs，峰值强度为35.0kV/cm。
经过上述步骤S1至二的制备，即可获得烧结后的晶硅太阳能电池1。
本实施例，该N型双面TOPCon电池的前表面金属栅线11的材质为纯银浆，其在步骤S2中所需的烧结温度比实施例1中的银铝浆更高。
在步骤S2中，采用烧结炉烧结、并施加外部电场辅助的实验组，与采用烧结炉烧结、不施加外部电场辅助的对照组，在实验组和对照组均能形成良好的欧姆接触的基础上，分别测试实验组和对照组的前表面硼掺杂P+发射极及后表面磷掺杂N+多晶硅层的接触电阻率，结果如图4所示：
实验组的前表面硼掺杂P+发射极的接触电阻率为1.4mΩcm2，后表面磷掺杂N+多晶硅层的接触电阻率为1.3mΩcm2，电池完成步骤S2的烧结时间为35s。而作为对照组，在不施加外部电场辅助的情况下，若要形成良好的欧姆接触，前表面所需的峰值烧结温度为880℃，后表面所需的峰值烧结温度仍为750℃，电池完成步骤S2的烧结时间为45s，对照组的前表面硼掺杂P+发射极的接触电阻率为5.7mΩcm2，后表面磷掺杂N+多晶硅层的接触电阻率为1.2mΩcm2。
可以看出，在外部电场的辅助下，前表面硼掺杂P+发射极与前表面金属栅线11的接触电阻率显著降低；由于外部电场对烧结过程存在一定程度上的抑制，后表面磷掺杂N+多晶硅层与后表面金属栅线12的接触电阻率虽然会略微升高，但升高的幅度较小，基本不会对后表面金属化性能产生负面影响。
实施例3
本实施例的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，参见图5，其具体步骤均参照实施例1，其与实施例1的区别在于：
步骤S1中，前表面金属栅线11和后表面金属栅线12的宽度均为30μm。
步骤S2中，烧结炉内的加热装置3为红外灯管，烧结炉内的上部和下部均设有红外灯管，且上部的红外灯管为左右连续排列，下部的红外灯管也为左右连续排列。
该N型双面TOPCon电池在烧结炉内的受热曲线的烘干时间t16～8s，烘干温度T1为350～400℃，峰值烧结温度T3为740～750℃。
具体地，步骤S2中，在该N型双面TOPCon电池自身温度达到阈值温度T2时，对N型双面TOPCon电池施加的外部电场为脉冲电场；该脉冲电场的电场发生器4为脉冲电场发生器产生，该脉冲电场的脉冲频率为100kHz，脉冲宽度为200μs，峰值强度为15.0kV/cm。
具体地，该N型双面TOPCon电池的上方和下方分别设置了左右连续排布的正极脉冲电场发生器和负极脉冲电场发生器，且正极脉冲电场发生器位于上部红外灯管的上方，且负极脉冲电场发生器位于下部红外灯管的下方；脉冲电场发生器与红外灯管均完全覆盖整个N型双面TOPCon电池、且均静止不动，在该N型双面TOPCon电池随传输装置2移动的过程中，连续排布的脉冲电场发生器持续不断地将脉冲电场施加在N型双面TOPCon电池上。
经过上述步骤S1至二的制备，即可获得烧结后的晶硅太阳能电池1。
本实施例，在步骤S2中，作为对照组(烧结炉烧结、不施加外部电场辅助)，在不施加外部电场辅助的情况下，若要形成良好的欧姆接触，前表面所需的峰值烧结温度为830℃，后表面所需的峰值烧结温度为730℃。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、预先准备N型晶硅太阳能电池；
其中，所述N型晶硅太阳能电池的前表面和后表面均设有图案化的金属栅线；
步骤S2、对N型晶硅太阳能电池的前表面和后表面均进行加热处理，并在N型晶硅太阳能电池上施加外部电场，以进行电场辅助烧结；
其中，所述外部电场的电场方向与N型晶硅太阳能电池的内建电场的电场方向相反；所述外部电场的峰值强度为0.15～50kV/cm；
其中，在所述加热处理过程中，当N型晶硅太阳能电池的自身温度达到阈值温度T2时，施加所述外部电场；阈值温度T2为450～600℃。
2.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，其特征在于，步骤S2中，所述电场辅助烧结，包括依次进行的如下步骤：
步骤S21、先升温，对N型晶硅太阳能电池进行烘干处理，以使制备前表面和后表面的金属栅线所用的材料中的有机物挥发；
步骤S22、继续升温，以在N型晶硅太阳能电池的自身温度达到阈值温度T2时，施加所述外部电场；
步骤S23、再升温至峰值烧结温度T3，对前表面和后表面的金属栅线进行烧结，以使前表面和后表面的金属栅线分别与N型晶硅太阳能电池的硅片的前表面和后表面形成欧姆接触。
3.根据权利要求1或2所述的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，其特征在于，所述阈值温度T2为500～550℃。
4.根据权利要求2所述的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，其特征在于，步骤S21中，烘干温度T1为300～400℃；步骤S23中，峰值烧结温度T3为700～800℃。
5.根据权利要求4所述的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，其特征在于，步骤S23中，所述峰值烧结温度T3为740～780℃。
6.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，其特征在于，所述N型晶硅太阳能电池的内建电场的电场方向为从N指向P；所述外部电场的电场方向为从P指向N。
7.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，其特征在于，步骤S2中，采用电场发生器来施加所述外部电场，采用加热装置进行所述加热处理，且所述N型晶硅太阳能电池的前表面和后表面均设有所述电场发生器及加热装置。
8.根据权利要求7所述的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，其特征在于，位于所述N型晶硅太阳能电池同一表面的电场发生器与加热装置左右交替排布；
或者，位于N型晶硅太阳能电池同一表面的电场发生器与加热装置上下排布，且电场发生器与加热装置均覆盖整个N型晶硅太阳能电池的前表面或后表面。
9.根据权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，其特征在于，步骤S2中，所述外部电场的类型为匀强电场、交变电场或脉冲电场；
步骤S2中，在烧结炉内设置电热丝、红外灯管或氙灯进行所述加热处理。
10.根据权利要求9所述的一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法，其特征在于，步骤S2中，采用红外灯管进行所述加热处理。
CN202310623180.8A 2023-05-30 2023-05-30 一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法 Pending CN116705902A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310623180.8A CN116705902A (zh) 2023-05-30 2023-05-30 一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310623180.8A CN116705902A (zh) 2023-05-30 2023-05-30 一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116705902A true CN116705902A (zh) 2023-09-05

Family

ID=87823150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310623180.8A Pending CN116705902A (zh) 2023-05-30 2023-05-30 一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116705902A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69731485T2 (de) Halbleitervorrichtung mit selektiv diffundierten bereichen
EP0219763B1 (de) Solarzelle
AU2002257979B2 (en) Process for manufacturing a solar cell
CN113224202B (zh) 一种polo-ibc太阳能电池及其制备方法
US20120037216A1 (en) Conductive paste and electronic device and solar cell including an electrode formed using the conductive paste
WO2024032224A1 (zh) 激光硼掺杂电池发射极的制备方法、以及电池和制备系统
AU2002257979A1 (en) Process for manufacturing a solar cell
CN101764179A (zh) 一种选择性前表面场n型太阳电池的制作方法
EP2562792A1 (en) COMPOSITION THAT FORMS n-TYPE DIFFUSION LAYER, METHOD FOR PRODUCING n-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD FOR PRODUCING SOLAR CELL ELEMENT
US20050087226A1 (en) Electrode arranging method
CN116454171A (zh) 一种晶硅太阳能电池电场辅助激光烧结的方法
CN116565039A (zh) 一种选择性硼掺杂结构及其制备方法和应用
TWI485875B (zh) 形成不純物擴散層的組成物、形成ｎ型擴散層的組成物、ｎ型擴散層的製造方法、形成ｐ型擴散層的組成物、ｐ型擴散層的製造方法及太陽能電池的製造方法
CN112117334A (zh) 选择性发射极的制备方法及太阳能电池的制备方法
CN115274869B (zh) 一种极性相同的钝化接触结构及电池、制备工艺、组件和系统
CN116705903A (zh) 一种晶硅太阳能电池激光烧结的方法
CN103489932B (zh) 一种纳米硅磷浆及其制备方法和应用
CN116705902A (zh) 一种晶硅太阳能电池电场辅助烧结的方法
CN111554755A (zh) 一种太阳能电池电极金属化的方法
KR20100093279A (ko) 태양 전지의 제조 방법
US9520529B2 (en) Composition for forming P-type diffusion layer, method of forming P-type diffusion layer, and method of producing photovoltaic cell
CN108831953B (zh) 太阳能电池的制作方法
CN115440853A (zh) 太阳能光伏电池的制备方法
CN115394861A (zh) 一种太阳能电池及其制造方法、光伏组件
Rostan et al. Morphological, optical and electrical analysis of Ag polymer-nickel low temperature top electrode in silicon solar cell for tandem application

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