CN117766623A - 一种太阳电池的制备方法、太阳电池及光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及太阳电池领域，尤其涉及一种太阳电池的制备方法、太阳电池及光伏组件。其中制备方法包括：提供太阳电池初始结构，太阳电池初始结构包括硅基底和层叠设置于硅基底至少一面的介质层和第一掺杂层；至少对太阳电池初始结构中具有第一掺杂层的一面进行丝网印刷、烧结制备电极，在烧结过程中对丝网印刷形成的电极栅线进行激光注入处理，得到激光注入处理后的太阳电池，烧结温度为650℃～800℃；对激光注入处理后的太阳电池进行电注入处理，得到电注入处理后的太阳电池。本申请的太阳电池制备方法在降低钝化接触电池烧结过程中第一掺杂层被烧穿风险的同时，还降低了钝化接触电池的接触电阻。
Description
技术领域
本申请涉及太阳电池领域，尤其涉及一种太阳电池的制备方法、太阳电池及光伏组件。
背景技术
钝化接触电池是一种基于选择性载流子传输的太阳电池，具有广泛的应用前景。
近年来，基于PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子增强型化学气相淀积)工艺的钝化接触电池制备工艺开始应用。PECVD工艺相比于传统的LPCVD(Low pressure Chemical Vapor Deposition，低压化学气相沉积)工艺，能够降低钝化接触电池中第一掺杂层的厚度，从而提高钝化接触电池的短路电流。
但是，由于第一掺杂层厚度的减小，使得钝化接触电池在烧结过程中，其第一掺杂层更容易被烧穿，导致电池良率降低，并且目前的烧结过程容易在钝化接触电池发射电极附近出现致密银块，导致钝化接触电池的接触电阻增大，进而影响钝化接触电池的光电转换效率。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请公开了一种太阳电池的制备方法、太阳电池及光伏组件，在提高钝化接触电池良率的同时还能提高其光电转换效率。
第一个方面，本申请提供了一种太阳电池的制备方法，所述制备方法包括：
提供太阳电池初始结构，所述太阳电池初始结构包括硅基底和层叠设置于所述硅基底至少一面的介质层和第一掺杂层；
至少对所述太阳电池初始结构中具有所述第一掺杂层的一面进行丝网印刷、烧结制备电极，在烧结过程中对丝网印刷形成的电极栅线进行激光注入处理，得到激光注入处理后的太阳电池，烧结温度为650℃～800℃；
对激光注入处理后的太阳电池进行电注入处理，得到电注入处理后的太阳电池。
在一种实施方式中，所述激光注入处理的过程包括：
在烧结过程中，通过激光对丝网印刷形成的电极栅线进行脉冲照射，并在照射的同时对所述太阳电池初始结构施加偏置电压。
在一种实施方式中，所述激光的功率为5W～20W，波长为300nm～2000nm。
在一种实施方式中，所述脉冲照射的照射时间为5ms～20ms，脉冲周期为1ms～300ms。
在一种实施方式中，所述施加偏置电压的过程包括：
对所述太阳电池初始结构施加一个与所述太阳电池初始结构受光面的PN结极性相反的偏置电压。
在一种实施方式中，所述偏置电压的电压范围为2V～40V。
在一种实施方式中，所述电注入处理过程中，电压为10V～50V，电流密度为0.2A/cm2～2A/cm2。
在一种实施方式中，烧结过程中的烧结温度为700℃～750℃，烧结时间为60s～120s。
在一种实施方式中，所述激光注入过程中，所述激光的光斑直径与所述电极栅线的宽度相匹配。
在一种实施方式中，所述电极栅线的宽度为20μm～60μm，所述激光的光斑直径为50μm～100μm。
在一种实施方式中，所述介质层和所述第一掺杂层通过PECVD法制得，所述介质层的厚度为1nm～2nm，所述第一掺杂层的厚度为40nm～80nm。
在一种实施方式中，所述太阳电池初始结构包括P-N结，所述P-N结位于所述硅基底背离所述介质层的一面，所述制备方法还包括：
在所述太阳电池初始结构的受光面和背光面分别制备第一功能层和第二功能层，其中，所述第一功能层位于所述太阳电池初始结构的P-N结表面，所述第二功能层位于所述第一掺杂层表面。
在一种实施方式中，所述第一功能层和/或所述第二功能层选自氧化铝层、氧化硅层、氮氧化硅层和氮化硅层中的至少一种。
第二个方面，本申请提供一种采用第一方面所述的制备方法制得的太阳电池。
第三个方面，本申请提供了一种光伏组件，包括第二方面所述的太阳电池。
与现有技术相比，本申请至少具有如下有益效果：
本申请提供的太阳电池的制备方法，在太阳电池的烧结过程中，通过对丝网印刷形成的电极栅线进行激光注入处理，利用激光高能量密度的特点辅助太阳电池的烧结过程，使得太阳电池电极栅线中的Ag与第一掺杂层中的Si快速达到Ag-Si共晶点，即使采用较低的烧结温度，也能够实现良好的金属-半导体接触，且由于烧结温度相比于现有技术的烧结温度更低，因此大大降低了第一掺杂层被烧穿的风险，提高了钝化接触电池的良率；并且，本申请通过对激光注入处理后的太阳电池进行电注入处理，促进了电极栅线中Ag+离子还原为晶体状Ag单质，从而在金属发射极与第一掺杂层之间形成更多的Ag晶或Ag枝晶，较多的银晶或银枝晶会增强金属与半导体的接触性能，改善太阳电池的接触结构，从而降低其接触电阻。综上，本申请通过激光注入和电注入的协同作用，在降低钝化接触电池烧结过程中第一掺杂层被烧穿风险的同时，还降低了钝化接触电池的接触电阻，从而使钝化接触电池具有更高的良率和更高的光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种实施方式中的太阳电池初始结构的结构示意图；
图2为本申请另一种实施方式中的太阳电池初始结构的结构示意图；
图3为本申请再一种实施方式中的太阳电池初始结构的结构示意图；
图4为本申请一种实施方式中的太阳电池的结构示意图；
图5为本申请实施例1的钝化接触电池的截面SEM(扫描电子显微镜)图；
图6为本申请对比例1的钝化接触电池的截面SEM图；
图7为本申请对比例2的钝化接触电池的截面SEM图。
附图标记说明：硅基底-1，介质层-2，第一掺杂层-3，第二掺杂层-4，第一钝化层-5，减反射层-6，第二钝化层-7，正电极-8，背电极-9，受光面-101，背光面-102。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
本申请发明人发现，PECVD工艺虽然能够降低钝化接触电池中第一掺杂层的厚度，但是由于第一掺杂层厚度的减小，使得钝化接触电池在烧结过程中，其第一掺杂层更容易被烧穿，导致电池良率降低。并且，目前的烧结过程采用的是800℃以上的高温烧结，导致钝化接触电池的发射电极附近更容易出现致密银块，由于这种银块导电性差，会使钝化接触电池的接触电阻增大，进而影响钝化接触电池的光电转换效率。因此现有钝化接触电池的良率和光电转换效率仍有待提高。
有鉴于此，本申请提供一种太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤A、提供太阳电池初始结构，太阳电池初始结构包括硅基底和层叠设置于硅基底至少一面的介质层和第一掺杂层；
步骤B、至少对太阳电池初始结构中具有第一掺杂层的一面进行丝网印刷、烧结制备电极，在烧结过程中对丝网印刷形成的电极栅线进行激光注入处理，得到激光注入处理后的太阳电池，烧结温度为650℃～800℃；
步骤C、对激光注入处理后的太阳电池进行电注入处理，得到电注入处理后的太阳电池。
本申请步骤A中，太阳电池初始结构包括硅基底和层叠设置于硅基底至少一面的介质层和第一掺杂层。在一种实施方案中，参考图1，硅基底1的背光面102具有层叠设置的介质层2和第一掺杂层3；在另一种实施方案中，参考图2，硅基底1的受光面101具有层叠设置的介质层2和第一掺杂层3；在另一种实施方案中，参考图3，硅基底1的受光面101和背光面102均具有层叠设置的介质层2和第一掺杂层3。
其中，硅基底可以为第一导电类型，第一掺杂层的掺杂元素具有第二导电类型，第一导电类型和第二导电类型中的一种为N型且另一种为P型。例如，当第一导电类型为N型时，第二导电类型为P型；当第一导电类型为P型时，第二导电类型为N型。
本申请的硅基底可以是预处理后的硅基底，预处理工序将在后文说明。硅基底的厚度为100μm～200μm，只要能满足本申请目的即可，本申请不做具体限定。
本申请步骤B中，可以至少对太阳电池初始结构中具有第一掺杂层的一面进行丝网印刷、烧结制备电极。在一种实施方式中，对太阳电池初始结构中具有第一掺杂层的一面进行丝网印刷、烧结制备电极；在另一种实施方式中，对太阳电池初始结构的受光面和背光面均进行丝网印刷、烧结制备电极，有利于太阳电池光电转换效率的进一步提高。
其中，烧结温度为650℃～800℃；在另一种可选的实施方式中，烧结温度为700℃～750℃，烧结时间为60s～120s。烧结的目的是使丝网印刷后由银浆料或银铝浆料形成的栅线发生固相反应，从而形成电极栅线。相比于现有的大于800℃的烧结温度，本申请能够在实现良好金属-半导体接触的前提下，使烧结温度更低，因此大大降低了第一掺杂层被烧穿的风险。本申请通过在太阳电池初始结构的烧结过程中，对丝网印刷形成的电极栅线进行激光注入处理，利用激光高能量密度的特点辅助太阳电池的烧结过程，使得太阳电池电极栅线中的Ag与第一掺杂层中的Si快速达到Ag-Si共晶点，因此本申请的烧结温度即便降低至650℃～800℃，也能够实现良好的金属-半导体接触。并且，相比于现有820℃～850℃的烧结温度，本申请由于烧结温度相比于现有烧结温度更低，因此大大降低了第一掺杂层被烧穿的风险，提高了钝化接触电池的良率。
本申请步骤C中，通过电注入处理，电子与硅基底中的原子发生相互作用，激发出电子-空穴对，将非平衡载流子注入到太阳电池中，改变太阳电池体内准费米能级状态以及氢的电荷状态，修复太阳电池内部的缺陷，并促进了电极栅线中Ag+离子还原为晶体状Ag单质，从而在金属发射极与第一掺杂层之间形成更多的Ag晶或Ag枝晶，较多的银晶或银枝晶会增强金属与半导体的接触性能，改善太阳电池的接触结构，从而降低太阳电池的接触电阻。本申请对电注入时间没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。在一种实施方式中，电注入时间为100s～300s；在另一种实施方式中，电注入时间为180s～220s。
综上，本申请通过激光注入处理和电注入处理的协同作用，在降低钝化接触电池烧结过程中第一掺杂层被烧穿风险的同时，还降低了钝化接触电池的接触电阻，从而使钝化接触电池具有更高的良率和更高的光电转换效率。
在一种可选的实施方式中，激光注入处理的过程包括：
在烧结过程中，通过激光对丝网印刷形成的电极栅线进行脉冲照射，并在照射的同时对太阳电池初始结构施加偏置电压。
本申请的激光注入处理过程中，通过对丝网印刷形成的电极栅线进行激光脉冲照射，一方面，能够利用激光高能量密度的特点辅助太阳电池的烧结过程，使得太阳电池电极栅线中的Ag与第一掺杂层中的Si快速达到Ag-Si共晶点；另一方面，避免因照射到太阳电池的其它区域而导致太阳电池被激光损伤。
本申请可以通过调节激光的相关参数来控制激光照射到电极栅线处，例如，可以根据设计的电极栅线在太阳电池上的分布位置，调整激光的扫描路径只照射电极栅线而不照射太阳电池其他区域；或者，可以根据设计的电极栅线的宽度，调整激光的光斑直径。
本申请的激光注入处理过程中，由于脉冲照射是脉冲性的，因此在激光照射的同时对太阳电池初始结构施加偏置电压，使偏置电压的施加时间与激光的脉冲周期相匹配。如此，在脉冲激光和偏置电压的共同作用下，其中的激光束形成局部感应载流子，并且偏置电压在栅线中产生感应电流从而迅速产生发热点，在二者协同作用下，在烧结过程中快速引发银与硅的互相扩散，栅线中的Ag与第一掺杂层中的Si快速达到Ag-Si共晶点，从而实现良好的金属-半导体接触。
在一种可选的实施方式中，激光的功率为5W～20W，波长为300nm～2000nm。本申请通过调控激光的功率和波长在上述范围内，既能够利用激光高能量密度的特点辅助太阳电池的烧结过程，又能够降低因激光功率过大导致的太阳电池损伤风险，从而提高太阳电池寿命。
在一种可选的实施方式中，脉冲照射的照射时间为5ms～20ms，脉冲周期为1ms～300ms；在另一种可选的实施方式中，脉冲周期为50ms～100ms。脉冲照射的照射时间是指每个脉冲周期内激光的照射时间。本申请通过调控脉冲照射的照射时间和脉冲周期在上述范围内，有利于激光束形成局部感应载流子，从而结合偏置电压形成局部电流，使太阳电池电极栅线中的Ag与第一掺杂层中的Si快速达到Ag-Si共晶点，从而实现良好的金属-半导体接触。
在一种可选的实施方式中，施加偏置电压的过程包括：
对太阳电池初始结构施加一个与太阳电池初始结构受光面的PN结极性相反的偏置电压。
本申请可以对太阳电池初始结构施加一个与太阳电池初始结构受光面的PN结极性相反的偏置电压，该偏置电压小于太阳电池的击穿电压。如此，在脉冲激光和偏置电压的共同作用下，使电极栅线中的Ag与第一掺杂层中的Si快速达到Ag-Si共晶点，从而实现良好的金属-半导体接触。
在一种可选的实施方式中，偏置电压的电压范围为2V～40V；在另一种可选的实施方式中，偏置电压的电压范围为10V～30V。通过调控偏置电压在上述范围内，有利于使电极栅线中的Ag与第一掺杂层中的Si快速达到Ag-Si共晶点，从而实现良好的金属-半导体接触。
本申请的偏置电压是指：电路中某点施以一定电压，使该点电位从零电位点偏移至预定的正电位或负电位。其中，预定的正电位或负电位可以是技术人员根据实际需要而预先设定的。
在一种可选的实施方式中，电注入处理过程的电压为10V～50V，电流密度为0.2A/cm2～2A/cm2；在另一种可选的实施方式中，电注入处理过程的电压为20V～40V，电流密度为1A/cm2～1.5A/cm2。通过调控电注入处理的电压和电流密度在上述范围内，有利于激发出电子-空穴对，并促进了电极栅线中Ag+离子还原为晶体状Ag单质，改善太阳电池的接触结构，从而降低太阳电池的接触电阻。
在一种可选的实施方式中，激光注入过程中，激光的光斑直径与电极栅线的宽度相匹配。也即，激光的光斑直径随电极栅线的宽度增加而增大，随电极栅线的宽度减少而减小。如此，既能够使太阳电池电极栅线中的Ag与第一掺杂层中的Si快速达到Ag-Si共晶点，又能够避免因激光照射到太阳电池的其它区域而导致太阳电池被激光损伤，从而实现良好的金属-半导体接触的同时还降低了太阳电池的损伤风险。
在一种可选的实施方式中，电极栅线的宽度为20μm～60μm，激光的光斑直径为50μm～100μm。通过协同调控电极栅线的宽度和激光的光斑直径在上述范围内，有利于得到宽度相匹配的电极栅线和激光，从而进一步降低因激光照射到太阳电池的其它区域而导致太阳电池被激光损伤的风险。
在一种可选的实施方式中，介质层和第一掺杂层通过PECVD法制得，介质层的厚度为1nm～2nm，第一掺杂层的厚度为40nm～80nm。示例性地，当电极栅线的宽度为30μm时，激光的光斑直径为70μm；当电极栅线的宽度为40μm时，激光的光斑直径为80μm。通过调控介质层和第一掺杂层在上述范围内，有利于得到具有良好性能的钝化接触电池。
在一种可选的实施方式中，太阳电池初始结构包括P-N结，P-N结位于硅基底背离介质层的一面，本申请的太阳电池制备方法还包括：
在太阳电池初始结构的受光面和背光面分别制备第一功能层和第二功能层，其中，第一功能层位于太阳电池初始结构的P-N结表面，第二功能层位于第一掺杂层表面。
示例性地，可以在太阳电池初始结构的受光面依次制备第一钝化层和减反射层，第一钝化层和减反射层属于第一功能层，其中，第一钝化层为氧化铝层，减反射层为氮氧化硅层，第一钝化层起到钝化作用，减反射层起到减反射作用；可以在太阳电池初始结构的背光面制备第二钝化层，第二钝化层属于第二功能层，第二钝化层为氮氧化硅层，起到钝化作用。
本申请对各功能层的厚度没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。例如，第一钝化层厚度为3nm～7nm，减反射层厚度为3nm～7nm，第二钝化层厚度为80nm～100nm。
本申请对第一功能层和第二功能层的材料没有特别限制，只要能达到本申请目的即可。例如，第一功能层和/或第二功能层选自氧化铝层、氧化硅层、氮氧化硅层和氮化硅层中的至少一种。
在一种可选的实施方案中，本申请的太阳电池的制备方法还包括：对硅基底进行预处理。
以N型硅片为例，对硅基底进行预处理的过程包括：
1)制绒：提供N型硅片作为硅基底，使用NaOH溶液(浓度1wt％～3wt％)进行制绒，再使用双氧水和NaOH溶液的混合液清洗硅基底，混合液中NaOH溶液的浓度为0.5wt％～1wt％，双氧水的浓度为2wt％～3wt％；
2)硼扩：将清洗后的硅基底放入硼扩散炉，利用BCl3在900℃～1050℃下扩散形成P-N结；
3)碱抛：采用链式HF设备去除硅基底背面因硼扩绕度的硅硼玻璃(BSG)，再用槽式湿法设备去除硅基底背面和边缘的P-N结。
在一种可选的实施方式中，本申请的制备方法还包括：
在预处理后的硅基底的背光面依次制备介质层、第一掺杂层和掩膜层，经退火处理后，去除绕镀的介质层、绕镀的第一掺杂层和掩膜层，得到太阳电池初始结构。其中，第一掺杂层的掺杂元素具有第二导电类型，第一导电类型和第二导电类型中的一种为N型且另一种为P型。掩膜层起到保护第一掺杂层的作用。本申请对掩膜层的厚度没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。在一种实施方式中，掩膜层的厚度为5nm～20nm；在另一种实施方式中，掩膜层的厚度为8nm～12nm。
以N型硅基底为例，介质层、第一掺杂层和掩膜层的制备过程具体包括：
步骤a、介质层的制备：
先对PECVD设备的炉管进行抽真空和检漏处理，将预处理后的硅基底放入PECVD设备中，然后升温至430℃～450℃，再通入一氧化二氮(N2O)沉积介质层，其中，N2O的流量为8500sccm～10000sccm，等离子体脉冲占空比为20∶(950～1150)。例如，N2O的流量可以为以下点值的任一个：8500sccm、8800sccm、9000sccm、9200sccm、9600sccm、10000sccm；等离子体脉冲占空比可以为以下点值的任一个：20∶950、20∶1050、20∶1150。
步骤b、第一掺杂层的制备(以掺磷非晶硅层为例)：
向PECVD设备中通入硅烷(SiH4)、磷烷(PH3)和氢气(H2)的混合气，混合气电离，沉积得到掺磷非晶硅层。其中，SiH4的流量为2500sccm～3000sccm，PH3的流量为600sccm～1000sccm，H2的流量为6000sccm～10000sccm，等离子体脉冲占空比为30∶(350～600)。例如，SiH4的流量可以为以下点值的任一个：2500sccm、2600sccm、2700sccm、2800sccm、2900sccm、3000sccm；PH3的流量可以为以下点值的任一个：600sccm、700sccm、800sccm、900sccm、1000sccm；H2的流量可以为以下点值的任一个：6000sccm、7000sccm、8000sccm、9000sccm、9500sccm、10000sccm；等离子体脉冲占空比可以为以下点值的任一个：30∶350、30∶380、30∶400、30∶430、30∶450、30∶480、30∶500、30∶530、30∶550、30∶580、30∶600。
步骤c、掩膜层的制备：
向PECVD设备中通入SiH4和N2O的混合气，在掺磷非晶硅层表面沉积一层掩膜层。其中，SiH4的流量为1500sccm～2000sccm，N2O的流量为7000sccm～8000sccm，等离子体脉冲占空比为30∶(500～600)。例如，SiH4的流量可以为以下点值的任一个：1500sccm、1600sccm、1700sccm、1800sccm、1900sccm、2000sccm；N2O的流量可以为以下点值的任一个：7000sccm、7200sccm、7500sccm、7700sccm、7800sccm、8000sccm；等离子体脉冲占空比可以为30∶500、30∶530、30∶550、30∶560、30∶580、30∶600。
步骤d、退火处理：
沉积得到掩膜层后，在氮气(N2)或氧气(O2)环境中进行退火处理，退火温度800℃～980℃，退火时间20min～50min。例如，退火温度可以为以下点值的任一个：880℃、900℃、910℃、950℃、980℃；退火时间可以为以下点值的任一个：20min、30min、40min、50min。
步骤e、去绕镀处理：
对退火后的硅基底的受光面进行去绕镀清洗，以去除绕镀的介质层、绕镀的第一掺杂层和掩膜层，得到太阳电池初始结构。
本申请可以采用已有的去绕镀处理工艺去除各绕镀层和掩膜层，只要能达到本申请目的即可，本申请不做特别限制。例如，在室温条件下使用NaOH溶液进行去绕镀清洗。
本申请对栅线浆料没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。例如，栅线浆料可以是银浆料或者银铝浆料。
第二个方面，本申请提供一种太阳电池，采用上述任一实施方式所述的太阳电池制备方法制得。
在一种实施方式中，参见图4，本申请的太阳电池包括硅基底1，硅基底1的受光面101依次具有第二掺杂层4、第一钝化层5和减反射层6，其中，硅基底1具有第一导电类型，第二掺杂层4具有第二导电类型，第二掺杂层4与硅基底1形成P-N结；硅基底1的背光面102依次具有介质层2、第一掺杂层3和第二钝化层7，硅基底1具有第一导电类型，第一掺杂层3具有第二导电类型。此外，在减反射层6表面还设置有正电极8，在第二钝化层7表面还设置有背电极9。
第三个方面，本申请提供一种光伏组件，所述光伏组件包括如第二个方面所述的太阳电池。
本申请还提供了一种光伏组件，光伏组件用于将接收的光能转化为电能以及传输给外部负载。光伏组件包括：至少一个电池串，电池串由多个上述太阳电池连接而成；封装胶膜，用于覆盖电池串的表面；盖板，用于覆盖封装胶膜背离电池串的表面。
下面结合更具体的实施例对本申请的太阳电池的修复方法及太阳电池、光伏组件做进一步说明。
实施例1
<预处理>
1)制绒：采用厚度为130μm的N型硅片作为硅基底，使用1wt％的NaOH溶液进行制绒，制绒后，使用双氧水和NaOH溶液的混合液清洗硅基底，混合液中NaOH溶液的浓度为0.5wt％，双氧水的浓度为2wt％；
2)硼扩：将清洗后的硅基底放入硼扩散炉，在1000℃下通入BCl3进行硼扩散，形成P-N结；
3)碱抛：采用链式HF设备(型号SC-LSS9600CS)去除硅基底背面因硼扩绕度的BSG，再用槽式湿法设备(型号SC-CSZJ9600E-20F)去除硅基底背面和边缘的P-N结。
<介质层的制备>
对PECVD设备(型号PD-520MAX)的炉管进行抽真空和检漏处理，真空度0.1Pa；将预处理后的硅基底放入PECVD设备中，然后升温至430℃，再通入N2O，电离2min，得到SiO2介质层。其中，N2O的流量为9000sccm，等离子体脉冲占空比为20∶1050。介质层厚度为1.6nm。
<第一掺杂层的制备>
向PECVD设备中通入SiH4、PH3和H2混合气，电离25min，得到掺磷非晶硅层。其中，SiH4的流量为2900sccm，PH3的流量为800sccm，H2的流量为9500sccm，等离子体脉冲占空比为20∶500。第一掺杂层的厚度为50nm。
<掩膜层的制备>
向PECVD设备中通入SiH4和N2O的混合气，电离50s，得到掩膜层。其中，SiH4的流量为1800sccm，N2O的流量为7800sccm，等离子体脉冲占空比为30∶580。掩膜层的厚度为10nm。
<退火处理>
在N2气氛、温度为900℃的条件下保温1500s。
<去绕镀处理>
在室温条件下使用5wt％的NaOH溶液对退火后的硅基底的受光面进行去绕镀清洗，以去除绕镀的介质层、绕镀的第一掺杂层和掩膜层，得到太阳电池初始结构。
<镀膜处理>
使用ALD设备(型号KF6000)在太阳电池初始结构的受光面先沉积氧化铝层作为第一钝化层，再沉积氮氧化硅层作为减反射层；在太阳电池初始结构的背光面沉积氮氧化硅层作为第二钝化层。钝化层厚度为5nm，减反射层厚度为80nm。
<激光注入处理>
对镀膜处理后的太阳电池初始结构的受光面进行丝网印刷、烧结制备电极，在烧结过程中通过激光对丝网印刷形成的电极栅线进行脉冲照射，并在照射的同时对太阳电池初始结构施加一个与太阳电池初始结构受光面的PN结极性相反的偏置电压。其中，烧结温度为700℃，烧结时间为80s；激光的功率为10W，波长为500nm，脉冲周期为3ms，脉冲照射时间为10ms；偏置电压为10V，得到激光注入处理后的太阳电池。
<电注入处理>
对激光注入处理后的太阳电池进行电注入处理，得到电注入处理后的太阳电池。其中，电压为30V，电流密度为0.5A/cm2，电注入时间为200s。
实施例2～实施例4
除了在<激光注入处理>中，按照表1所示调整烧结温度和烧结时间以外，其余与实施例1相同。
实施例5～实施例7
除了在<激光注入处理>中，按照表1所示调整激光相关参数以外，其余与实施例1相同。
实施例8～实施例9
除了在<激光注入处理>中，按照表1所示调整偏置电压相关参数以外，其余与实施例1相同。
实施例10～实施例12
除了在<电注入处理>中，按照表1所示调整电注入处理的电压和电流密度以外，其余与实施例1相同。
对比例1
除了直接对去除绕镀后的太阳电池的受光面和背光面进行丝网印刷、烧结制备电极，不进行激光注入处理和电注入处理以外，其余与实施例1相同。其中，烧结温度为850℃。
对比例2
除了对太阳电池仅进行激光注入处理，不进行电注入处理以外，其余与实施例1相同。
对比例3
除了对太阳电池仅进行电注入处理，不进行激光注入处理以外，其余与实施例1相同。
表1各实施例和对比例的制备参数
注：表1中，“/”表示不存在相关制备参数。
性能测试：
开路电压、短路电流、填充因子测试：
使用I-V测试机(型号：MX-MPVC-A20，厂家：苏州迈为科技有限公司)对各实施例和对比例的太阳电池的电流(I)-电压(V)进行测量，得到太阳电池的开路电压、短路电流和填充因子。
接触电阻率测试：
使用TLM测试机(型号:TLM-SCAN，厂家：上海瞬渺光电技术有限公司)对各实施例和对比例的太阳电池进行探针按压测试，得到太阳电池的接触电阻率。
光电转化效率测试：
使用I-V测试机(型号：MX-MPVC-A20，厂家：苏州迈为科技有限公司)对各实施例和对比例的太阳电池的电流(I)-电压(V)进行测量，得到太阳电池的光电转换效率(Eta)。
太阳电池良率测试：
使用全自动EL(Electro Luminescence，电致发光)测试仪(型号：MX-XDL-T，厂家：苏州迈为科技有限公司)获取各实施例和对比例的太阳电池的外观图像，通过图像软件对获取的成像图像进行分析处理，检测太阳电池是否存在同心圆、黑斑、隐裂、碎片、虚焊、断栅等异常现象，若有，则判定为不良品；若无，则判定为良品。统计太阳电池的良率。
表2各实施例和对比例的性能数据
从实施例1～实施例12和对比例1可以看出，相比于对比例1，本申请在对太阳电池进行激光注入处理和电注入处理后，太阳电池的Eta和良率明显提高，接触电阻率明显下降，开路电压、短路电流和填充因子等性能提高或接近。表明本申请的制备方法能够在降低钝化接触电池烧结过程中第一掺杂层被烧穿风险的同时，还提高了钝化接触电池的良率和光电转换效率，同时保持其他性能变化不大或提升。
从实施例1～实施例12与对比例2～对比例3可以看出，相较于对比例2和对比例3，本申请在对太阳电池进行激光注入处理和电注入处理后，太阳电池的Eta和良率明显提高。另外，虽然对比例2的开路电压、短路电流和填充因子等性能比对比例1有所提高，但短路电流性能提高不明显，且接触电阻率偏大，表明仅对钝化接触电池进行激光注入处理，对钝化接触电池的性能提高程度有限；虽然对比例3的开路电压、短路电流和填充因子等性能比对比例1有所提高，但填充因子提高不明显，且接触电阻率偏大，表明仅对钝化接触电池进行电注入处理，对钝化接触电池的性能提高程度有限。可见，本申请的制备方法能够通过激光注入和电注入的协同作用，在降低钝化接触电池烧结过程中第一掺杂层被烧穿风险的同时，还提高了钝化接触电池的良率和光电转换效率。
参见图5～图7，从实施例1、对比例1及对比例2所对应的钝化接触电池的截面SEM图可以看出，实施例1(参见图5)的银晶均匀分布在发射极上，尺寸明显变大(最大的约为200nm)；对比例1(参见图6)的银晶(图中球状颗粒)附着在发射极的表面，银晶数目少，尺寸小(约为90nm)，且分布不均匀；对比例2(参见图7)的银晶有下沉的趋势，数目变多，且尺寸变大(最大的约为100nm)。表明本申请的制备方法促进了电极栅线中Ag+离子还原为晶体状Ag单质，从而在金属发射极与第一掺杂层之间形成更多的Ag晶，较多的银晶会增强金属与半导体的接触性能，改善钝化接触电池的接触结构，从而降低钝化接触电池接触电阻，从而提高钝化接触电池的光电转换效率。
以上对本申请实施例公开的一种太阳电池的制备方法、太阳电池及光伏组件进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本申请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申请实施例的技术方案及核心发明点：同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (15)
1.一种太阳电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供太阳电池初始结构，所述太阳电池初始结构包括硅基底和层叠设置于所述硅基底至少一面的介质层和第一掺杂层；
至少对所述太阳电池初始结构中具有所述第一掺杂层的一面进行丝网印刷、烧结制备电极，在烧结过程中对丝网印刷形成的电极栅线进行激光注入处理，得到激光注入处理后的太阳电池，烧结温度为650℃～800℃；
对激光注入处理后的太阳电池进行电注入处理，得到电注入处理后的太阳电池。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光注入处理的过程包括：
在烧结过程中，通过激光对丝网印刷形成的电极栅线进行脉冲照射，并在照射的同时对所述太阳电池初始结构施加偏置电压。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述激光的功率为5W～20W，波长为300nm～2000nm。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲照射的照射时间为5ms～20ms，脉冲周期为1ms～300ms。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述施加偏置电压的过程包括：
对所述太阳电池初始结构施加一个与所述太阳电池初始结构受光面的PN结极性相反的偏置电压。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述偏置电压的电压范围为2V～40V。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述电注入处理过程中，电压为10V～50V，电流密度为0.2A/cm2～2A/cm2。
8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，烧结过程中的烧结温度为700℃～750℃，烧结时间为60s～120s。
9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述激光注入过程中，所述激光的光斑直径与所述电极栅线的宽度相匹配。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述电极栅线的宽度为20μm～60μm，所述激光的光斑直径为50μm～100μm。
11.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述介质层和所述第一掺杂层通过PECVD法制得，所述介质层的厚度为1nm～2nm，所述第一掺杂层的厚度为40nm～80nm。
12.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述太阳电池初始结构包括P-N结，所述P-N结位于所述硅基底背离所述介质层的一面，所述制备方法还包括：
在所述太阳电池初始结构的受光面和背光面分别制备第一功能层和第二功能层，其中，所述第一功能层位于所述太阳电池初始结构的P-N结表面，所述第二功能层位于所述第一掺杂层表面。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述第一功能层和/或所述第二功能层选自氧化铝层、氧化硅层、氮氧化硅层和氮化硅层中的至少一种。
14.一种太阳电池，其特征在于，通过如权利要求1至13中任一项所述的太阳电池的制备方法制作得到。
15.一种光伏组件，其特征在于，包括如权利要求14所述的太阳电池。
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