CN206907778U - 一种高效perc电池结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PERC电池结构及其制备方法。它包括晶体硅基体，依次设置在晶体硅基体上表面的扩散形成的n+层、激光掺杂形成的n++层、上氮化硅层和前表面金属层以及依次设置在晶体硅基体下表面的氧化铝层、下氮化硅层和背表面金属层，氧化铝层和下氮化硅层上具有激光开槽，背表面金属层与晶体硅基体之间通过激光开槽形成线接触。采用上述的方法后，将选择性发射极技术完美的结合到PERC电池的工艺中形成一种新的电池结构，实现了PERC电池正面的进一步优化，相比于目前常用在PERC电池背面做改进的PERL电池结构，减少了工艺的复杂性，而且不增加额外设备及材料成本，降低了制作成本，并能极大地改善PERC电池效率。

Description

一种高效PERC电池结构

技术领域

本发明涉及一种PERC电池结构及其制备方法，属于太阳能电池制造技术领域。

背景技术

目前常规的氧化铝钝化PERC电池的工艺流程为制绒→扩散→刻蚀→两面形成钝化及减反射膜层 →激光开槽→丝网印刷→烧结→测试，相比于常规产线只需要增加氧化铝钝化薄膜沉积和激光开孔设备，此工艺流程已经逐渐形成产业化，在此工艺流程基础上如何进一步改善PERC电池效率成为研究的热点，较为常见的有PERL电池结构，在电池背面增加定域掺杂，即在电极与衬底的接触孔处进行浓硼掺杂能有效的降低背表面复合和金属-半导体的接触电阻，从而使电池效率得到提升，但该方法的工艺比较复杂，硼掺杂的实现使整线的成本大大提高。

相比于PERC电池背表面长波响应及钝化效果的研究，受光面的优化相对较少，优化受光面除了有降低串联电阻，减少载流子复合等优点外，还能够促进短波响应，入射光约有20%的能量的吸收发生在电池的扩散层内，选择性发射极结构中的浅扩散区域能够促进对短波的吸收。选择性发射极工艺简单，容易整合到现有的高效电池结构中，有授权专利公开（201210369890.4），将选择性发射极技术融合到PERC的生产工艺中，其采用的选择性发射极技术为掩膜法，并对效率的提高起到了极大地促进作用，但存在工序复杂，设备投资成本增加等问题。如何找到一种简单有效的提高PERC电池效率的方法仍然是目前面临的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够减少工艺复杂性，降低成本，并能极大地改善PERC电池效率的PERC电池结构及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的PERC电池结构，包括晶体硅基体，依次设置在晶体硅基体上表面的扩散形成的n+层、激光掺杂形成的n++层、上氮化硅层和前表面金属层以及依次设置在晶体硅基体下表面的氧化铝层、下氮化硅层和背表面金属层，氧化铝层和下氮化硅层上具有激光开槽，背表面金属层与晶体硅基体之间通过激光开槽形成线接触。

所述背表面金属层为铝材料。

所述激光开槽的线宽为60-300μm。

一种上述的PERC电池的制备方法，包括以下步骤：

（1）选取晶体硅基体进行表面织构化；

（2）在晶体硅基体的正表面进行磷扩散制备PN结；

（3）采用激光PSG作为掺杂源进行掺杂；

（4）抛光去除背结及边结，使正背面绝缘；

（5）背表面沉积氧化铝薄膜层；

（6）正背面分别形成氮化硅薄膜；

（7）背表面采用激光形成背表面金属层与晶体硅基体的接触窗口；

（8）正表面进行金属化；

（9）烧结使金属与衬底形成欧姆接触。

采用上述的方法后，利用激光设备对电池正表面进行浓磷掺杂，以PSG为掺杂源制作选择性发射极，将选择性发射极技术完美的结合到PERC电池的工艺中形成一种新的电池结构，实现了PERC电池正面的进一步优化，相比于目前常用在PERC电池背面做改进的PERL电池结构，减少了工艺的复杂性，而且不增加额外设备及材料成本，降低了制作成本，并能极大地改善PERC电池效率。

附图说明

图1为本发明PERC电池结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的PERC电池结构及其制备方法作进一步详细说明。

如图所示，本发明的PERC电池结构，包括晶体硅基体1，依次设置在晶体硅基体上表面的扩散形成的n+层2、激光掺杂形成的n++层3、上氮化硅层4和前表面金属层5以及依次设置在晶体硅基体下表面的氧化铝层6、下氮化硅层7和背表面金属层8，氧化铝层6和下氮化硅层7上具有激光开槽9，激光开槽9的线宽为60-300μm，背表面金属层8与晶体硅基体1之间通过激光开槽形成线接触，背表面金属层8为铝材料，

一种上述的PERC电池的制备方法，包括以下步骤：

（1）选取晶体硅基体进行表面织构化，也就是对单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面；

（2）在晶体硅基体的正表面进行磷扩散制备PN结；由步骤（1）决定扩散时方阻范围为90-110Ω/□，扩散时形成PSG层厚度为1-3μm；

（3）采用激光PSG作为掺杂源进行掺杂，也就是说磷源为PSG，作为掺杂源，掺杂方式为利用激光的高能量热输出；所说的激光设备为纳秒或皮秒激光器；

（4）抛光去除背结及边结，使正背面绝缘；

（5）背表面沉积氧化铝薄膜层；

（6）正背面分别形成氮化硅薄膜；

（7）背表面采用激光形成背表面金属层与晶体硅基体的接触窗口；

（8）正表面进行金属化；正面金属化时细栅宽度应不大于开槽宽度，印刷后正银副（细）栅线宽度为30-50μm，保证激光开槽线宽与印刷栅线宽度相匹配，正面激光开槽图形与印刷正银副栅线图形相吻合；

（9）烧结使金属与衬底形成欧姆接触。

其具体试验实例如下：

试验一：

A、对单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面；

B、扩散制备PN结，方阻为100Ω/□，PSG厚度为1.2μm；

C、采用皮秒激光器对正面进行重掺杂，开槽宽度为60μm，开槽数量为100，与正银副栅线图形相一致，测得重掺区域方阻为60Ω/□；

D、抛光去除边结及表面缺陷,使背表面平整；

E、通过ALD、PECVD使正背面形成钝化膜层；

F、采用激光设备在背表面进行激光开槽；

G、丝网印刷形成正电极，背电极及背场，印刷后正电极副栅线宽度为40μm,保证位于激光重掺部分的中央；

H、烧结使金属与硅之间形成良好的欧姆接触。

I、进行测试电池的电性能。

试验二：

A、对单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面；

B、扩散制备PN结，方阻为92Ω/□，PSG厚度为1.5μm；

C、采用皮秒激光器对正面进行重掺杂，开槽宽度为45μm，开槽数量为100，与正银副栅线图形相一致，测得重掺区域方阻为50Ω/□。

D、抛光去除边结及表面缺陷,使背表面平整；

E、通过ALD、PECVD使正背面形成钝化膜层；

F、采用激光设备在背表面进行激光开槽；

G、丝网印刷形成正电极，背电极及背场，印刷后正电极副栅线宽度为30μm,保证位于激光重掺部分的中央；

H、烧结使金属与硅之间形成良好的欧姆接触。

I、进行测试电池的电性能

对比例：

A、对单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面；

B、扩散制备PN结，扩散方阻为85Ω/□；

C、抛光去除边结及表面缺陷,使背表面平整；

D、通过ALD、PECVD使正背面形成钝化膜层；

E、采用激光设备在背表面进行激光开槽；

F、丝网印刷形成正电极，背电极及背场，印刷后正电极副栅线宽度为40μm；

G、烧结使金属与硅之间形成良好的欧姆接触。

H、进行测试电池的电性能。

按照上述方法制备出选择性发射极和PERC电池技术结合而成的新结构的电性能见表1，可以看出效率提高在0.25%左右，各电性能参数均有不同程度的增幅,从电性能方面证实了此结构对PERC电池的效率的增幅具有明显的促进作用。

通过上述方案,电极下部区域采用较高的掺杂浓度，减小了硅片与电极间的接触电阻，从而使FF得到极大的改善；电极以外区域相比于电极下区域掺杂浓度较低，相当于在正面形成横向高低结，提高了载流子的收集效率，使开路电压得到提高;浅扩散能够提高短波短的光谱响应，从而PERC电池的效率得到极大的改善。

Claims (3)

1.一种PERC电池结构，其特征在于：包括晶体硅基体（1），依次设置在晶体硅基体上表面的扩散形成的n+层（2）、激光掺杂形成的n++层（3）、上氮化硅层（4）和前表面金属层（5）以及依次设置在晶体硅基体下表面的氧化铝层（6）、下氮化硅层（7）和背表面金属层（8），所述氧化铝层（6）和下氮化硅层（7）上具有激光开槽（9），所述背表面金属层（8）与晶体硅基体（1）之间通过激光开槽形成线接触。

2.按照权利要求1所述的PERC电池结构，其特征在于：所述背表面金属层（8）为铝材料。

3.按照权利要求1所述的PERC电池结构，其特征在于：所述激光开槽（9）的线宽为60-300μm。