CN204067375U

CN204067375U - 一种n型局域铝背晶体硅太阳能电池

Info

Publication number: CN204067375U
Application number: CN201420527350.9U
Authority: CN
Inventors: 夏正月; 高艳涛; 崔会英; 钱亮; 何锐; 张斌; 邢国强
Original assignee: Altusvia Energy Taicang Co Ltd
Current assignee: Altusvia Energy Taicang Co Ltd
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2024-09-15

Abstract

本实用新型公开了一种N型局域背结晶体硅太阳能电池，以N型硅片作为基体，从上至下依次叠层银电极、氮化硅减反膜、磷扩散层、硅基体、钝化膜、铝层和发射结；所述钝化膜上设有点阵列或者线阵列图形，铝浆烧结形成的发射结透过钝化膜上的图形与硅基体局域接触;本实用新型通过采用将背面反型层钝化技术与局域铝背结相结合，本实用新型的铝发射结的作用为：发射结和背面金属化，省略了高温扩硼对硅片基体的影响，大幅度降低了生产成本，降低能耗，减少环境污染，本实用新型具有高效低成本等特点，且制备方法步骤简单，操作方便，具有良好的经济效益和环境效益。

Description

一种N型局域铝背晶体硅太阳能电池

技术领域

本实用新型属于光伏技术领域，具体涉及一种N型局域铝背晶体硅太阳能电池。

背景技术

相对于P型硅片，N型硅片具有更高的少数载流子寿命，且对金属杂质的敏感性较弱，另外对于基体中没有人为人为掺杂的硼原子，不会形成硼氧复合对，所以N型电池无光致衰减，上述原因使N型硅片成为高校晶硅电池宠儿，但有利有弊，N型硅片的工艺制程相对比较复杂，制备成本比较高，所以目前产业化的仍旧是P型电池。

目前，背钝化电池技术在P型电池上已经较为成熟，但在N型电池上用于工业化生产的技术方案仍然比较稀缺。

故需要一种新的技术方案，已解决上述问题。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供了一种N型局域背铝晶体硅太阳能电池。

技术方案：本实用新型公开了一种N型局域背结晶体硅太阳能电池，以N型硅片作为基体，从上至下依次叠层银电极、氮化硅减反膜、磷扩散层、硅基体、钝化膜、铝层和发射结；所述钝化膜上设有点阵列或者线阵列图形，铝浆烧结形成的发射结透过钝化膜上的图形与硅基体局域接触。

进一步优化，本实用新型所述的钝化膜为氧化铝钝化膜和氮化硅钝化膜叠层形成。

进一步优化，本实用新型所述的N型硅片的电阻率为0.5-12 ohm·cm。

进一步优化，本实用新型所述的磷扩散层方阻值为50-180 ohm/sq。

进一步优化，本实用新型所述的氧化铝钝化膜厚度为1-50nm，氮化硅钝化膜厚度为50-200nm。

进一步优化，本实用新型所述的氮化硅减反膜厚度为50-120nm，其折射率为1.9-2.3。

进一步优化，本实用新型所述的线阵列图形其线宽为5-80um，间距为0.1-2.0mm；点阵列图形其点的直径为5-80um，间距为0.1-2.0mm。

本实用新型通过在电池背面设有钝化膜，有效增加对长波光的吸收，对未来薄片电池提供了技术保证。

上述N型局域背结晶体硅太阳能电池，其制备包括以下步骤：

（1）硅片去损伤并制绒；

（2）硅片正面磷扩散；

（3）利用扩散自然形成的磷硅玻璃作为硅片正面掩膜，硅片背面抛光，同时，去除硅片正面制绒面的磷硅玻璃并进行清洗；

（4）硅片背面生长氧化铝作为钝化膜；

（5）硅片正面采用氮化硅作为减反膜；

（6）硅片背面生长氮化硅作为钝化膜；

（7）硅片背面利用激光在氮化硅上开孔；

（8）硅片背面印刷铝浆；

（9）在正面印刷银栅线，烧结形成银电极；

（10）在forming gas气氛下退火；

其中：步骤（1）所述的硅片采用N型单晶硅片作为基体，电阻率控制在0.5-12 ohm·cm；

步骤（2）采用管式磷扩散或者链式磷扩散；

步骤（3）采用湿法设备对硅片背面进行磷硅玻璃去除，采用溶液浓度为0.1-20%的氢氟酸溶液去除硅片正面磷硅玻璃；

步骤（5）硅片正面采用PECVD的方法生长氮化硅减反膜；

步骤（6）硅片反面采用PECVD的方法生长氮化硅钝化膜。

上述介质薄膜生长部分顺序可以改变。

步骤(10)的退火温度控制在150-400℃，时间控制在3-60分钟。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、本实用新型通过采用将背面反型层钝化技术与局域铝背结相结合，本实用新型的铝发射结的作用为：发射结和背面金属化，省略了高温扩硼对硅片基体的影响，大幅度降低了生产成本，降低能耗，减少环境污染，本实用新型具有高效低成本等特点，且制备方法步骤简单，操作方便，具有良好的经济效益和环境效益。

2、本实用新型通过采用电池背面介质膜，使内背反射从65%增加到92-95%，提高对长波光的吸收能力的同时，为薄片电池提高了技术保证。

3、本实用新型通过采用背钝化技术，能有效降低介质薄膜区域的背面符合速率至10-50 cm/s。

4、本实用新型能够直接在现行的工业化太阳电池生产线上实现。

说明书附图

图1为本实用新型的电池截面结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种N型局域背结晶体硅太阳能电池，以N型硅片作为基体，从上至下依次叠层银电极1、氮化硅减反膜2、磷扩散层3、硅基体4、钝化膜5、铝层6和发射结7；所述钝化膜5上设有点阵列或者线阵列图形，铝浆烧结形成的发射结7透过钝化膜5上的图形与硅基体4局域接触。

下面结合实施例进一步阐明本实用新型。

实施例1：

本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用管式磷扩散，扩散方阻控制在90 ohm/sq，利用扩散自然形成的磷硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面抛光的目的，同时，采用2%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的磷硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片背面生长厚度为15nm的氧化铝钝化膜，利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为2.07，厚度为78nm的氮化硅减反膜，同样的利用PECVD的方法在硅片背面生长厚度为120nm的氮化硅，介质薄膜生长结束后，在硅片背面用激光刻蚀氮化硅薄膜，其线宽为20um，间距为0.4mm。在硅片的背面印刷铝浆烧结局域形成发射结，在硅片正面丝网印刷银栅线并烧结形成正面银电极，而后，在forming gas，温度控制在350℃的气氛下进行退火，时间为10分钟。

本实施例中的单晶电池转换效率平均效率到达19.9%，无光衰减。

实施例2：

本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用管式磷扩散，扩散方阻控制在50 ohm/sq，利用扩散自然形成的磷硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面抛光的目的，同时，采用2%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的磷硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片背面生长厚度为2nm的氧化铝钝化膜，利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为1.90，厚度为90nm的氮化硅减反膜，同样的利用PECVD的方法在硅片背面生长厚度为200nm的氮化硅，介质薄膜生长结束后，在硅片背面用激光刻蚀氮化硅薄膜，其线宽为10um，间距为0.3mm。在硅片的背面印刷铝浆烧结局域形成发射结，在硅片正面丝网印刷银栅线并烧结形成正面银电极，而后，在forming gas，温度控制在150℃的气氛下进行退火，时间为60分钟。

本实施例中的单晶电池转换效率平均效率到达19.5%，无光衰减。

实施例3：

本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用管式磷扩散，扩散方阻控制在180 ohm/sq，利用扩散自然形成的磷硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面抛光的目的，同时，采用2%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的磷硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片背面生长厚度为40nm的氧化铝钝化膜，利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为2.30，厚度为50nm的氮化硅减反膜，同样的利用PECVD的方法在硅片背面生长厚度为50nm的氮化硅，介质薄膜生长结束后，在硅片背面用激光刻蚀氮化硅薄膜，其线宽为100um，间距为2.5mm。在硅片的背面印刷铝浆烧结局域形成发射结，在硅片正面丝网印刷银栅线并烧结形成正面银电极，而后，在forming gas，温度控制在400℃的气氛下进行退火，时间为3分钟。

本实施例中的单晶电池转换效率平均效率到达19.1%，无光衰减。

实施例4：

本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用链式磷扩散，扩散方阻控制在90 ohm/sq，利用扩散自然形成的磷硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面抛光的目的，同时，采用2%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的磷硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片背面生长厚度为15nm的氧化铝钝化膜，利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为2.07，厚度为78nm的氮化硅减反膜，同样的利用PECVD的方法在硅片背面生长厚度为120nm的氮化硅，介质薄膜生长结束后，在硅片背面用激光刻蚀氮化硅薄膜，其点的直径为10um，间距为0.2mm。在硅片的背面印刷铝浆烧结局域形成发射结，在硅片正面丝网印刷银栅线并烧结形成正面银电极，而后，在forming gas，温度控制在350℃的气氛下进行退火，时间为10分钟。

本实施例中的单晶电池转换效率平均效率到达19.7%，无光衰减。

实施例5：

本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用链式磷扩散，扩散方阻控制在50 ohm/sq，利用扩散自然形成的磷硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面抛光的目的，同时，采用2%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的磷硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片背面生长厚度为2nm的氧化铝钝化膜，利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为1.90，厚度为90nm的氮化硅减反膜，同样的利用PECVD的方法在硅片背面生长厚度为200nm的氮化硅，介质薄膜生长结束后，在硅片背面用激光刻蚀氮化硅薄膜，其点的直径为5um，间距为0.1mm。在硅片的背面印刷铝浆烧结局域形成发射结，在硅片正面丝网印刷银栅线并烧结形成正面银电极，而后，在forming gas，温度控制在150℃的气氛下进行退火，时间为60分钟。

本实施例中的单晶电池转换效率平均效率到达19.4%，无光衰减。

实施例6：

本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用链式磷扩散，扩散方阻控制在180 ohm/sq，利用扩散自然形成的磷硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面抛光的目的，同时，采用2%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的磷硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片背面生长厚度为40nm的氧化铝钝化膜，利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为2.30，厚度为50nm的氮化硅减反膜，同样的利用PECVD的方法在硅片背面生长厚度为50nm的氮化硅，介质薄膜生长结束后，在硅片背面用激光刻蚀氮化硅薄膜，其点的直径为80um，间距为2.0mm。在硅片的背面印刷铝浆烧结局域形成发射结，在硅片正面丝网印刷银栅线并烧结形成正面银电极，而后，在forming gas，温度控制在400℃的气氛下进行退火，时间为3分钟。

本实施例中的单晶电池转换效率平均效率到达19.0%，无光衰减。

Claims

1.一种N型局域背结晶体硅太阳能电池，其特征在于：以N型硅片作为基体，从上至下依次叠层银电极、氮化硅减反膜、磷扩散层、硅基体、钝化膜、铝层和发射结；所述钝化膜上设有点阵列或者线阵列图形，铝浆烧结形成的发射结透过钝化膜上的图形与硅基体局域接触。

2.根据权利要求1所述的一种N型局域背结晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述钝化膜为氧化铝钝化膜和氮化硅钝化膜叠层形成。

3.根据权利要求1所述的一种N型局域背结晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述N型硅片的电阻率为0.5-12 ohm·cm。

4.根据权利要求1所述的一种N型局域背结晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述磷扩散层方阻值为50-180 ohm/sq。

5.根据权利要求2所述的一种N型局域背结晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述氧化铝钝化膜厚度为1-50nm，氮化硅钝化膜厚度为50-200nm。

6.根据权利要求1所述的一种N型局域背结晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述氮化硅减反膜厚度为50-120nm，其折射率为1.9-2.3。

7.根据权利要求1所述的一种N型局域背结晶体硅太阳能电池，其特征在于：所述线阵列图形其线宽为5-80um，间距为0.1-2.0mm；点阵列图形其点的直径为5-80um，间距为0.1-2.0mm。