一種高效晶硅perc電池的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效晶硅PERC電池的制備方法，所述制備方法包括：提供硅片，并對(duì)所述硅片進(jìn)行制絨；對(duì)所述硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散或者硼擴(kuò)散；對(duì)所述硅片的邊緣和背面發(fā)射極進(jìn)行刻蝕，并去除PSG或BSG；在所述硅片的正面形成減反射層；在所述硅片的背面形成背面鈍化層；在所述硅片的背面形成背面保護(hù)層；在所述硅片需要形成背電極的背電極區(qū)域進(jìn)行二次激光燒蝕，剝離所述背面鈍化層和所述背面保護(hù)層，形成剝離區(qū)域；在所述硅片的背面進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。采用本發(fā)明提供的制造方法，可有效降低背鈍化電池的接觸電阻；提高背鈍化電池的轉(zhuǎn)換效率；能夠顯著提升背鈍化組件的可靠性。
【專利說明】
一種高效晶硅PERC電池的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于太陽能電池制備領(lǐng)域，具體地說，涉及一種高效晶硅PERC電池的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]背鈍化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高效多晶硅電池的一種重要的技術(shù)手段。背鈍化技術(shù)是在太陽能電池背面鍍上一層鈍化膜，由于這層膜內(nèi)部的固定負(fù)電荷密度較高，具有良好的場(chǎng)鈍化和化學(xué)鈍化效應(yīng)，因此可以使太陽能電池背面載流子復(fù)合速率有效降低，提高晶硅電池的少子壽命，從而提升晶娃電池的光轉(zhuǎn)換效率。
[0003]在背鈍化電池結(jié)構(gòu)中，太陽能電池背面有氧化鋁鈍化層和氮化硅保護(hù)層兩個(gè)介質(zhì)層，為了實(shí)現(xiàn)電池背面良好的歐姆接觸，通常會(huì)用激光開窗工藝將背面AlOx鈍化層和SiNx保護(hù)層進(jìn)行部分剝離。常規(guī)的激光開窗工藝后會(huì)在電池背面形成兩種圖形結(jié)構(gòu):一種是在包括背電極區(qū)域的整個(gè)電池背面，激光圖形為具有一定間距的直線、線段或者點(diǎn)陣；另一種是避開電極區(qū)域，在背電場(chǎng)的其他區(qū)域，激光圖形為具有一定間距的直線、線段或者點(diǎn)陣。
[0004]研究中發(fā)現(xiàn)，背鈍化電池的串聯(lián)電阻較常規(guī)電池的高，與背面激光開窗工藝有著密切的關(guān)系。激光開窗工藝不良容易導(dǎo)致背電場(chǎng)與硅基底不能形成很好的歐姆接觸;燒結(jié)后，激光開窗區(qū)域容易形成“空洞”。若背鈍化電池的“空洞”連續(xù)產(chǎn)生在相鄰的開窗位置，且具備一定的長度，在光致發(fā)光或電致發(fā)光的檢測(cè)設(shè)備下，會(huì)形成背面條狀的黑線區(qū)域，影響背鈍化電池的性能。
[0005]此外，由于光伏組件大多應(yīng)用于戶外地面電站，經(jīng)常會(huì)處于極寒、極熱或者高溫高濕的惡劣環(huán)境下，因此光伏組件的可靠性顯得尤為重要。光伏組件可靠性的相關(guān)測(cè)試對(duì)背電極與電池基底的結(jié)合力要求較高。在嚴(yán)酷的測(cè)試條件下，背電極與基底的結(jié)合不僅要求拉力大，還需要拉力在測(cè)試前后的變化值較小，這樣才能保證組件不會(huì)因內(nèi)部應(yīng)力變化而導(dǎo)致失效。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，背鈍化電池背面的氮化硅與背面電極銀漿的結(jié)合力小、測(cè)試前后的拉力變化較大是背鈍化組件存在的一個(gè)顯著問題，亟待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有被鈍化電池背面歐姆接觸差，電池效率低的問題，本發(fā)明提供了一種高效晶硅PERC電池的制備方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種高效晶硅PERC電池的制備方法，所述制備方法包括步驟:
[0009]a)提供娃片，并對(duì)所述娃片進(jìn)彳丁制域；
[0010]b)對(duì)所述硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散或者硼擴(kuò)散；
[0011]c)對(duì)所述硅片的邊緣和背面發(fā)射極進(jìn)行刻蝕，并去除PSG或BSG;
[0012]d)在所述硅片的正面形成減反射層；
[0013]e)在所述硅片的背面形成背面鈍化層；
[0014]f)在所述硅片的背面形成背面保護(hù)層；
[0015]g)在所述硅片需要形成背電極的背電極區(qū)域進(jìn)行二次激光燒蝕，剝離所述背面鈍化層和所述背面保護(hù)層，形成剝離區(qū)域；
[0016]h)在所述硅片的背面進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，在所述步驟g)中，二次激光燒蝕包括:第一次激光燒蝕和第二次激光燒蝕;其特征在于，
[0018]所述第一次激光燒蝕和所述第二次激光燒蝕所采用的激光功率均為6w?10w。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)【具體實(shí)施方式】，在所述步驟g)中，所述第一次激光燒蝕和所述第二次激光燒蝕的功率比為0.8?1.2。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)【具體實(shí)施方式】，所述剝離區(qū)域的長、寬分別大于所述背電極區(qū)域的長、寬。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)【具體實(shí)施方式】，所述剝離區(qū)域的長、寬分別比所述背電極區(qū)域的長、寬大0.1mm?0.7mmo
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)【具體實(shí)施方式】，所述剝離區(qū)域呈直線、線段和/或點(diǎn)陣圖形。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)【具體實(shí)施方式】，所述背面鈍化層為氧化鋁薄膜；
[0024]所述背面鈍化層采用原子層沉積法形成。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)【具體實(shí)施方式】，所述背面保護(hù)層為氮化硅薄膜；
[0026]所述背面保護(hù)層采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法形成。
[0027]在背鈍化電池的結(jié)構(gòu)中，背面有兩個(gè)介質(zhì)層，為了實(shí)現(xiàn)電池背面良好的歐姆接觸，通常會(huì)用激光燒蝕的方式將背面兩個(gè)介質(zhì)層部分剝離。本發(fā)明采用兩次激光燒蝕的方式對(duì)上述兩個(gè)介質(zhì)層進(jìn)行剝離。剝離背電極區(qū)域的介電層，使背電極漿料能直接印刷在硅基底上，經(jīng)過絲網(wǎng)燒結(jié)可以形成良好的歐姆接觸，從而有效降低背鈍化電池的接觸電阻。經(jīng)試驗(yàn)顯示，通過本發(fā)明提供的制備方法制備的背鈍化電池，其光電轉(zhuǎn)換效率比常規(guī)工藝制備的背鈍化電池提升了 0.05%。此外，由于背電極與硅基底的結(jié)合力強(qiáng)，背鈍化電池的電極剝離拉力增加，組件可靠性測(cè)試前后的拉力變化較小，背鈍化電池組件的可靠性得到了顯著提升。
【附圖說明】
[0028]通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0029]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明提供的一種高效晶硅PERC電池的制備方法的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的流程示意圖；
[0030 ]圖2所示為根據(jù)本發(fā)明提供的一種高效晶硅PERC電池的制備方法制備的高效晶硅PERC電池的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的背面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對(duì)公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。
[0033]參考圖1和圖2，本發(fā)明提供的一種高效晶硅PERC(發(fā)射極和背面鈍化)電池的制備方法包括步驟:
[0034]步驟SlOl，提供硅片，并對(duì)所述硅片進(jìn)行制絨，在硅片10的表面形成絨面。硅片10可以為P型硅片或N型硅片。所述硅片10為單晶硅、多晶硅或者準(zhǔn)單晶硅。在硅片10的表面形成絨面，可以有效提高硅片10的陷光作用。通常可以采用腐蝕性溶液對(duì)硅片10的表面進(jìn)行腐蝕，以形成絨面。一般情況下，用堿性溶液處理后，可在硅片10的表面得到金字塔狀絨面；用酸性溶液處理后，可在硅片1的表面得到蟲孔狀絨面。
[0035]繼續(xù)執(zhí)行步驟S102，對(duì)所述硅片10進(jìn)行磷擴(kuò)散或者硼擴(kuò)散。
[0036]以P型硅片10為例，在P型硅片10正面形成N型擴(kuò)散層。N型擴(kuò)散可采用以POCl3為磷源在P型硅片10正面進(jìn)行磷(P)的熱擴(kuò)散，形成N型擴(kuò)散層。還可以先在P型硅片10的正面噴涂磷酸或其他含磷的摻雜源，然后通過快速熱退火(Rapid Thermal Anealing)處理，完成硅片的正面磷擴(kuò)散。
[0037]以N型硅片10為例，在N型硅片10正面形成P型擴(kuò)散層。P型擴(kuò)散可采用以硼源在N型硅片10正面進(jìn)行硼(B)的熱擴(kuò)散，形成P型擴(kuò)散層。還可以先在N型硅片10的正面噴涂含硼的摻雜源，然后通過快速熱退火(Rapid Thermal Anealing)處理，完成娃片的正面硼擴(kuò)散。
[0038]之后，執(zhí)行步驟S103，對(duì)所述硅片10的邊緣和背面發(fā)射極進(jìn)行刻蝕，并去除PSG或BSG0
[0039]如果是P型娃片，貝Ij需去除所述P型娃片10正面的PSG(Phospho Silicate Glass，磷硅玻璃)和周邊磷擴(kuò)散層。在太陽能電池片生產(chǎn)制造過程中，可以通過化學(xué)腐蝕法也即把硅片放在腐蝕性溶液(如氫氟酸、氫氧化鈉等各類酸/堿或有機(jī)溶液)中浸泡，去除擴(kuò)散制結(jié)后在P型硅片10表面形成的一層PSG。
[0040]如果是N型娃片，則需去除所述N型娃片10正面的BSG(Boron Silicate Glass，硼硅玻璃)和周邊硼擴(kuò)散層。在太陽能電池片生產(chǎn)制造過程中，可以通過化學(xué)腐蝕法也即把硅片放在腐蝕性溶液中浸泡，去除擴(kuò)散制結(jié)后在N型硅片10表面形成的一層BSG。
[0041 ] 步驟S104，在所述硅片10的正面形成減反射層?？蛇x的，可以采用PECVD(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposit1n，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)的方法形成減反射層。所述減反射層可以為氮化硅薄膜或者摻硼氧化鋅薄膜。
[0042]步驟S105，在所述硅片10的背面形成背面鈍化層。優(yōu)選的，所述背面鈍化層為氧化招(AlOx)薄膜?？蛇x的，采用ALD(Atomic layer deposit1n，原子層沉積)的方式形成所述背面鈍化層。
[0043]之后，繼續(xù)執(zhí)行步驟S106，在所述硅片10的背面形成背面保護(hù)層。優(yōu)選的，所述背面保護(hù)層為氮化娃(SiNx)薄膜?？蛇x的，采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposit1n，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)的方法形成背面保護(hù)層。
[0044]步驟S107，在所述硅片需要形成背電極的背電極區(qū)域進(jìn)行二次激光燒蝕，剝離所述背面鈍化層和所述背面保護(hù)層，形成剝離區(qū)域20。
[0045]其中，二次激光燒蝕包括:第一次激光燒蝕和第二次激光燒蝕。優(yōu)選的，所述第一次激光燒蝕和所述第二次激光燒蝕所采用的激光功率均為6w?1w ο例如:第一次激光燒蝕所采用的激光功率為6w，8w或者1w ο例如:所述第二次激光燒蝕所采用的激光功率為6w，
6.2w或者10w。優(yōu)選的，所述第一次激光燒蝕和所述第二次激光燒蝕的功率比為0.8?1.2，例如:0.8，1或者1.2。
[0046]采用兩次激光燒蝕后形成的剝離區(qū)域20是將要形成背電極的背電極區(qū)域，但是為了制作的背電極性能更好，可選的，所述剝離區(qū)域20的長、寬分別大于所述背電極區(qū)域的長、寬。優(yōu)選的，所述剝離區(qū)域20的長、寬分別比所述背電極區(qū)域的長、寬大0.1mm?0.7mm，例如:0.1mm，0.3mm或者0.7mm。例如:所述剝離區(qū)域20的長比所述背電極區(qū)域的長大0.4mm，所述剝離區(qū)域20的寬比所述背電極區(qū)域的寬大0.5mm。
[0047]優(yōu)選的，根據(jù)所制備的背電極的形狀不同，所述剝離區(qū)域20可以呈直線、線段和/或點(diǎn)陣圖形。
[0048]隨后執(zhí)行步驟S108，在所述硅片的背面進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。
[0049]采用本發(fā)明提供的制備方法，能夠使常規(guī)制備的鋁背場(chǎng)時(shí)的背場(chǎng)鋁漿與硅基底形成良好的歐姆接觸，提高PERC電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0050]雖然關(guān)于示例實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行各種變化、替換和修改。對(duì)于其他例子，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解在保持本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)的同時(shí)，工藝步驟的次序可以變化。
[0051]此外，本發(fā)明的應(yīng)用范圍不局限于說明書中描述的特定實(shí)施例的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內(nèi)容，作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地理解，對(duì)于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結(jié)果，依照本發(fā)明可以對(duì)它們進(jìn)行應(yīng)用。因此，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在將這些工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟包含在其保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效晶硅PERC電池的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括步驟: a)提供硅片，并對(duì)所述硅片進(jìn)行制絨； b)對(duì)所述硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散或者硼擴(kuò)散； c)對(duì)所述硅片的邊緣和背面發(fā)射極進(jìn)行刻蝕，并去除PSG或BSG; d)在所述硅片的正面形成減反射層； e)在所述硅片的背面形成背面鈍化層； f)在所述硅片的背面形成背面保護(hù)層； g)在所述硅片需要形成背電極的背電極區(qū)域進(jìn)行二次激光燒蝕，剝離所述背面鈍化層和所述背面保護(hù)層，形成剝離區(qū)域； h)在所述硅片的背面進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，在所述步驟g)中，二次激光燒蝕包括:第一次激光燒蝕和第二次激光燒蝕;其特征在于， 所述第一次激光燒蝕和所述第二次激光燒蝕所采用的激光功率均為6w?10w。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟g)中，所述第一次激光燒蝕和所述第二次激光燒蝕的功率比為0.8?1.2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述剝離區(qū)域的長、寬分別大于所述背電極區(qū)域的長、寬。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述剝離區(qū)域的長、寬分別比所述背電極區(qū)域的長、寬大0.1mm?0.7mmo6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述剝離區(qū)域呈直線、線段和/或點(diǎn)陣圖形。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述背面鈍化層為氧化鋁薄膜； 所述背面鈍化層采用原子層沉積法形成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述背面保護(hù)層為氮化硅薄膜； 所述背面保護(hù)層采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法形成。
【文檔編號(hào)】H01L31/0216GK106098839SQ201610427860
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】權(quán)微娟, 單偉, 王娟, 李旺, 王仕鵬, 黃海燕, 陸川
【申請(qǐng)人】浙江正泰太陽能科技有限公司