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一种局域接触钝化太阳电池及其制备方法

阅读:817发布:2020-05-17

专利汇可以提供一种局域接触钝化太阳电池及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种局域 接触 钝化 太阳 电池 及其制备方法,包括:在 硅 片 上进行制绒处理;通 过热 氧 设备在硅衬底的 正面 和背面分别沉积一层隧穿SiO2 薄膜 ;沉积磷掺杂的微晶硅或非晶硅薄膜;在 硅片 的正面沉积图形化的掩膜材料;二次制绒;磷扩散; 刻蚀 ; 钝化层 生长;激光开膜;丝网印刷。本发明采用微晶硅/氧化硅叠层的选择性载流子输运特性来实现接触钝化,保证金属 电极 的 欧姆接触 的同时,完全消除金属区复合;并采用掩膜、二次制绒实现微晶硅的图形化,从而形成局域接触钝化,减少寄生吸收;且采用一步扩散同时形成轻扩区域并激活微晶硅层的钝化,简化工艺。本发明适合大规模产业化应用,可以极大的提高电池的转换效率,降低度电成本。,下面是一种局域接触钝化太阳电池及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种局域接触钝化太阳电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、制绒:在片上进行制绒处理;
S2、隧穿化硅沉积:通过热氧设备在硅衬底的正面和背面分别沉积一层隧穿SiO2薄膜
S3、掺杂微晶硅/非晶硅薄膜沉积:采用LPCVD设备或PECVD设备沉积磷掺杂的微晶硅或非晶硅薄膜;
S4、掩膜制备:在硅片的正面沉积图形化的掩膜材料;
S5、二次制绒:刻除非掩膜区域的微晶硅/非晶硅薄膜,并保证非掩膜区域表面仍然是金字塔形状;
S6、磷扩散:进行磷扩散工艺,以形成pn结;
S7、刻蚀:去除背面的pn结区,过HF,去除表面的磷硅玻璃PSG;
S8、钝化层生长:在背面沉积一层氧化薄膜,然后分别在背面和正面沉积SiN薄膜;
S9、激光开膜:通过激光打开SiN膜,以形成局域铝背场和金属区欧姆接触
S10、丝网印刷:丝网印刷主栅线和副栅线。
2.如权利要求1所述的局域接触钝化太阳电池的制备方法,其特征在于,所述硅片为P型单晶硅片。
3.如权利要求1或2所述的局域接触钝化太阳电池的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中制绒处理时,采用KOH溶液进行制绒处理,所述KOH溶液由KOH、添加剂以及按照质量比20:3:160配置得到,温度为80℃,然后在体积浓度2~5%的HF溶液中进行清洗。
4.如权利要求1或2所述的局域接触钝化太阳电池的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中所述隧穿SiO2薄膜的厚度小于2nm,沉积温度为500~700℃。
5.如权利要求1或2所述的局域接触钝化太阳电池的制备方法,其特征在于,所述步骤S4中采用ink jet设备或印刷设备在硅片正面沉积图形化的掩膜材料。
6.如权利要求1或2所述的局域接触钝化太阳电池的制备方法,其特征在于,所述步骤S5中二次制绒时,采用KOH溶液进行制绒处理,所述KOH溶液由KOH、添加剂以及水按照质量比20:3:160配置得到,温度为80℃。
7.如权利要求1或2所述的局域接触钝化太阳电池的制备方法,其特征在于,所述步骤S6中在传统磷扩散炉管中,进行磷扩散工艺,扩散温度为700~900℃,形成的电阻范围为100~200ohm/□。
8.如权利要求1或2所述的局域接触钝化太阳电池的制备方法,其特征在于,所述步骤S8中,氧化铝薄膜的厚度为2~25nm,背面的SiN薄膜厚度为100~120nm,正面SiN薄膜的厚度为80nm。
9.如权利要求1或2所述的局域接触钝化太阳电池的制备方法,其特征在于,所述步骤S10进行丝网印刷时,正面栅线宽度小于50μm,高度大于5μm,烧结时峰值温度为760℃,时间为40秒。
10.一种由权利要求1~9任一所述的局域接触钝化太阳电池的制备方法制备得到的局域接触钝化太阳电池。

说明书全文

一种局域接触钝化太阳电池及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于太阳能电池技术领域,具体涉及一种局域接触钝化太阳电池及其制备方法。

背景技术

[0002] PERC,即钝化发射极和背面电池技术,最早在1983年由澳大利亚科学家Martin Green提出,目前正在成为太阳电池新一代的常规技术。PERC近年来效率记录不断被刷新,将成为未来三年内最具性价比的技术。PERC通过在电池的后侧上添加一个电介质钝化层来提高转换效率,标准电池结构中更好的效率平受限于光生电子重组的趋势,PERC电池最大化跨越了P-N结的电势梯度,这使得电子更稳定的流动,减少电子重组,以及更高的效率水平。
[0003] PERC电池由于其工艺相对简单,电池效率高,是目前和未来的主流量产工艺。目前行业内PERC电池的量产效率在22%左右,后续还需进一步提升效率以与HIT、IBC等高效电池竞争。但是现有技术中PERC电池的背面采用Al2O3钝化,复合较低,电池正面复合限制了电池效率,尤其是金属区,其饱和电流密度高达1000fA/cm2以上。

发明内容

[0004] 为了解决上述问题,本发明提供了一种局域接触钝化太阳电池的制备方法,提高电池效率。
[0005] 本发明的技术方案为:一种局域接触钝化太阳电池的制备方法,包括以下步骤:
[0006] S1、制绒:在片上进行制绒处理;
[0007] S2、隧穿氧化硅沉积:通过热氧设备在硅衬底的正面和背面分别沉积一层隧穿SiO2薄膜
[0008] S3、掺杂微晶硅/非晶硅薄膜沉积:采用LPCVD设备或PECVD设备沉积磷掺杂的微晶硅或非晶硅薄膜;
[0009] S4、掩膜制备:在硅片的正面沉积图形化的掩膜材料;
[0010] S5、二次制绒:刻除非掩膜区域的微晶硅/非晶硅薄膜,并保证非掩膜区域表面仍然是金字塔形状;
[0011] S6、磷扩散:进行磷扩散工艺,以形成pn结;
[0012] S7、刻蚀:去除背面的pn结区,过体积浓度为5~15%的HF,去除表面的磷硅玻璃PSG;
[0013] S8、钝化层生长:在背面沉积一层氧化铝薄膜,然后分别在背面和正面沉积SiN薄膜;
[0014] S9、激光开膜:通过激光打开SiN膜,以形成局域铝背场和金属区欧姆接触
[0015] S10、丝网印刷:丝网印刷主栅线和副栅线。
[0016] 作为优选,所述硅片为P型单晶硅片。本发明中将P型单晶硅片作为硅衬底。
[0017] 作为优选,所述步骤S1中制绒处理时,采用KOH溶液进行制绒处理,所述KOH溶液由KOH、添加剂以及水按照比20:3:160配置得到,温度为80℃,然后在体积浓度2~5%的HF溶液中进行清洗。通过HF溶液清洗干净硅片表面。
[0018] 作为优选,所述步骤S2中所述隧穿SiO2薄膜的厚度小于2nm,沉积温度为500~700℃。本发明中氧化工艺通常会集成在沉积微晶硅薄膜的LPCVD或PECVD设备中;隧穿氧化硅也可采用化学方法,即可在70℃以上的硝酸溶液浸泡来生长。
[0019] 作为优选,所述步骤S4中采用ink jet设备或印刷设备在硅片正面沉积图形化的掩膜材料。
[0020] 作为优选,所述步骤S5中二次制绒时,采用KOH溶液进行制绒处理,所述KOH溶液由KOH、添加剂以及水按照质量比20:3:160配置得到,温度为80℃。
[0021] 作为优选,所述步骤S6中在传统磷扩散炉管中,进行磷扩散工艺,扩散温度为700~900℃,形成的电阻范围为100~200ohm/□。磷扩散在非金属区形成轻掺杂区,如果第S3步骤中的工艺是采用PECVD设备,磷扩散工艺的高温步骤将使非晶硅薄膜晶化成微晶硅薄膜,同时磷扩散工艺还起到激活微晶硅薄膜钝化的作用。
[0022] 作为优选,所述步骤S8中,氧化铝薄膜的厚度为2~25nm,背面的SiN薄膜厚度为100~120nm,正面SiN薄膜的厚度为80nm。
[0023] 本发明中按照网版图形进行丝网印刷、烧结时,作为优选,所述步骤S10进行丝网印刷时,正面栅线宽度小于50μm,高度大于5μm,烧结时峰值温度为760℃,时间为40秒。
[0024] 本发明还提供了一种由上述述的制备方法制备得到的局域接触钝化太阳电池。
[0025] 与现有技术相比,本发明的有益效果体现在:
[0026] 本发明采用微晶硅/氧化硅叠层的选择性载流子输运特性来实现接触钝化,保证金属电极的欧姆接触的同时,完全消除金属区复合;并采用掩膜、二次制绒实现微晶硅的图形化,从而形成局域接触钝化,减少寄生吸收;且采用一步扩散同时形成轻扩区域并激活微晶硅层的钝化,简化工艺。本发明适合大规模产业化应用,可以极大的提高电池的转换效率,降低度电成本。

具体实施方式

[0027] 实施例1
[0028] 一种局域接触钝化太阳电池的制备方法,步骤如下:
[0029] S1、制绒:以P型单晶硅片作为硅衬底,首先进行制绒处理,所用的溶液通常为KOH溶液,所述KOH溶液一般按照KOH:添加剂:H2O=20:3:160的质量比例配制,温度为80℃。然后在体积浓度2-5%的HF溶液中进行清洗,清洗干净硅片表面;
[0030] S2、隧穿氧化硅沉积:采用热氧设备,在硅片的两面沉积一层薄薄的隧穿SiO2薄膜,厚度控制<2nm,沉积温度在500-700度之间,氧化工艺通常会集成在沉积微晶硅薄膜的LPCVD或PECVD设备中;隧穿氧化硅也可采用化学方法即70℃以上的硝酸溶液浸泡来生长。
[0031] S3、掺杂微晶硅/非晶硅薄膜沉积:采用LPCVD设备或PECVD设备沉积磷掺杂的微晶硅或非晶硅薄膜。
[0032] S4、掩膜制备:采用ink jet设备或印刷设备在硅片正面沉积图形化的掩膜材料。
[0033] S5、二次制绒:所用的溶液通常为KOH溶液,所述KOH溶液一般按照KOH:添加剂:H2O=20:3:160的比例配制,温度为80℃。二次制绒将刻除非掩膜区域的微晶硅/非晶硅薄膜,并保证非掩膜区域表面仍然是金字塔形状。
[0034] S6、磷扩散:在传统磷扩散炉管中,进行磷扩散工艺,以形成pn结。扩散温度为700-900度之间,形成的方块电阻范围为100-200ohm/□。磷扩散在非金属区形成轻掺杂区,如果第3步工艺是采用PECVD设备,磷扩散工艺的高温步骤将使非晶硅薄膜晶化成微晶硅薄膜,同时磷扩散工艺还起到激活微晶硅薄膜钝化的作用。
[0035] S7、刻蚀:去除背面的pn结区。过HF,去除表面的磷硅玻璃PSG。
[0036] S8、钝化层生长:在电池的背面,用ALD或PECVD设备沉积一层氧化铝薄膜,厚度在2-25nm。然后接着分别沉积背面和正面SiN薄膜,背面SiN厚度在100-120nm,正面SiN厚度为
80nm左右。
[0037] S9、激光开膜:激光打开SiN膜,以形成局域铝背场和金属区欧姆接触。
[0038] S10、丝网印刷:按照网版图形进行丝网印刷、烧结时,正面栅线宽度控制在小于50μm,高度大于5μm。烧结峰值温度在760℃左右,时间40秒。
[0039] 经测试,用以上工艺制备的电池开压可以达到690mV以上,相对于主流PERC电池增加10mV左右,由于j02降低,FF也相对于PERC电池增加1%左右,短路电流由于多晶硅薄膜的寄生吸收会有所降低,最终电池效率增益0.4~0.5%。
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