一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制得的电池技术

本发明专利技术提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制得的电池，所述方法包括以下步骤：在晶体硅片背面沉积钝化层、背面开口、背面沉积掺杂浆料、背面掺杂、沉积电极浆料、烧结、背面沉积导电层浆料和导电层浆料固化，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；其中，导电层浆料固化的固化温度为100℃～400℃。本发明专利技术通过对导电层浆料进行低温固化制备局部掺杂晶体硅太阳能电池，可有效避免高温下经过掺杂的硅和背面金属电极浆料的剧烈反应，进而使大部分第三主族元素或第五主族元素留在硅中，显著增加电池背表面场强度，减少局部区域复合速率，进而大幅度提高开路电压和填充因子，最终大幅度提升电池的转换效率。

Method for preparing locally doped crystalline silicon solar cell and battery produced thereby

The invention provides a locally doped crystalline silicon solar cell fabrication process and the battery, wherein the method comprises the following steps: in the crystal silicon passivation layer is deposited on the back of the back, opening, depositing a doped slurry, back doping, deposition and sintering, the back electrode paste depositing a conductive layer and a conductive layer of slurry slurry local, doped crystalline silicon solar cell; wherein, the curing temperature of the conductive layer paste is 100 to 400 DEG C. The conductive layer of low temperature curing slurry for the preparation of local crystal silicon solar battery, can effectively avoid the high temperature reaction after doped silicon and metal back electrode paste, and then make the most of the third main group element or fifth main elements in silicon, battery back surface field strength increased significantly, reduce the local area the composite rate, thus greatly improve the open circuit voltage and the fill factor, then improve the conversion efficiency of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制得的电池
本专利技术属于太阳能电池领域，涉及一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制得的电池，尤其涉及一种通过对导电层浆料进行低温固化制备局部掺杂晶体硅太阳能电池的方法及所述方法制备得到局部掺杂晶体硅太阳能电池。
技术介绍
随着科技的发展，出现了局部背接触背钝化(PERC)太阳能电池，这是新开发出来的一种高效太阳能电池，得到了业界的广泛关注。其核心是在硅片的背光面用氧化铝或者氧化硅薄膜(5～100纳米)覆盖，以起到钝化表面，提高长波响应的作用，从而提升电池的转换效率。现有的PERC太阳能电池结构主要包括具有PN结的硅片层，以及依次设于硅片层背面的钝化层、氮化硅薄膜层和铝金属层，如CN104882498A、CN106057920A和CN105470349A中均公开了一种PERC太阳能电池。所述PERC太阳能电池的制备方法主要包括如下步骤：制绒、扩散、背抛光、刻蚀和去杂质玻璃、背面沉积钝化层(如氧化铝、氧化硅薄膜或氮化硅)、正面沉积氮化硅减反射层、背面局部开口、丝网印刷背面银浆料、丝网印刷背面铝浆料、丝网印刷正面银浆料和烧结，通过所述方法制得的太阳能电池。通过铝原子在硅中的替位掺杂，在硅片背部局部形成了P/P+的结构，但由于铝原子在硅中固溶度限制，P+浓度峰值仅能达到3×1018cm-3，其限制了太阳能电池的电池转换效率。为了得到更高的电池转换效率，新南威尔士州立大学提出了PERL结构，其特点是用在硅中有高固溶度的硼原子替代铝形成掺杂，其掺杂浓度可以达到1×1019cm-3～5×1019cm-3。由于P+浓度提高，局部有更强的背表面场钝化，可得到更高的开路电压和填充因子。CN103996746A和CN104638033A均公开了一种PERL太阳能电池及其制备方法，在高温或激光处理过程中硼向硅片内部扩散，在钝化膜的开口处形成P+区，由于P+区硼浓度远高于P型硅片的硼浓度，产生化学位差，形成局部硼背场，进而提升太阳能电池的电池转换效率。现有制备PERL的工艺流程是：制绒、扩散、背刻蚀、背部掩膜、局部开口、硼扩散、去掩膜、背面沉积钝化层、正面沉积氮化硅减反射层、丝网印刷硼浆、背面激光同时完成开膜与掺硼、丝网印刷背面银浆料、丝网印刷背面铝浆料、丝网印刷正面银浆料和烧结。然而，现有制备PERL的方法存在如下缺点：现有制备PERL的工艺中激光开口并完成掺杂硼，其深度只有6μm～8μm；而铝浆烧结时，由于硅和铝的剧烈反应，铝进入硅的深度多达20μm，远远深于硼掺杂的深度。因此，大部分硼被稀释留在了硅铝合金中，少量留在硅中，硼含量只有1018cm-3，形成的硼铝背场强度只比PERC略有增加，效率提升一般在0.1％以内，其同样无法有效提高太阳能电池的电池转换效率。
技术实现思路
针对现有PERC太阳能电池存在的掺杂浓度低导致的太阳能电池的电池性能无法进一步提升的问题，以及现有PERL太阳能电池的制备工艺繁琐，成本高，不利于工业化生产等问题，本专利技术提供了一种通过对导电层浆料进行低温固化制备局部掺杂晶体硅太阳能电池的方法及所述方法制备得到局部掺杂晶体硅太阳能电池。本专利技术通过对导电层浆料进行低温固化制备局部掺杂晶体硅太阳能电池，可有效避免高温下经过掺杂的硅和背面金属电极浆料的剧烈反应，进而使大部分第三主族元素或第五主族元素留在硅中，显著增加电池背表面场强度，减少局部区域复合速率，进而大幅度提高开路电压和填充因子，最终大幅度提升电池的转换效率。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：在晶体硅片背面沉积钝化层、背面开口、背面沉积掺杂浆料、背面掺杂、沉积电极浆料、烧结、背面沉积导电层浆料和导电层浆料固化，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；或，在晶体硅片背面沉积钝化层、沉积电极浆料、烧结、背面开口、背面沉积掺杂浆料、背面掺杂、背面沉积导电层浆料和导电层浆料固化，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；其中，导电层浆料固化的固化温度为100℃～400℃，例如100℃、130℃、150℃、170℃、200℃、230℃、250℃、270℃、300℃、330℃、350℃、370℃或400℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。第二方面，本专利技术提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：在晶体硅片背面沉积钝化层、背面沉积掺杂浆料、背面开口的同时进行背面掺杂、沉积电极浆料、烧结、背面沉积导电层浆料和导电层浆料固化，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；或，在晶体硅片背面沉积钝化层、沉积电极浆料、烧结、背面沉积掺杂浆料、背面开口的同时进行背面掺杂、背面沉积导电层浆料和导电层浆料固化，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；其中，导电层浆料固化的固化温度为100℃～400℃，例如100℃、130℃、150℃、170℃、200℃、230℃、250℃、270℃、300℃、330℃、350℃、370℃或400℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术所述方法先完成与硅片掺杂同导电类型掺杂浆料的掺杂和烧结电极浆料，最后进行导电层浆料低温固化，以固化后的导电层浆料作为与局部高掺杂元素实现金属接触的金属浆料，这样避免了高温下经过掺杂的硅和导电层浆料的剧烈反应，导电层浆料进入硅的深度不超过2μm，远远低于掺杂的深度，可使大部分掺杂元素留在硅中。本专利技术中，导电层浆料固化的温度需在低温条件下进行，若温度过高，会使硅和电极浆料在高温下剧烈反应，使铝进入硅的深度多达20μm，远远深于掺杂元素掺杂的深度，进而影响太阳能电池的电池转换效率。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述背面开口的方式为激光开口或腐蚀开口。优选地，所述腐蚀开口为溶液和/或浆料腐蚀开口。优选地，所述背面掺杂的掺杂方法为激光诱导、热推进或离子注入中任意一种或至少两种的组合。作为本专利技术优选的技术方案，所述背面开口的同时进行背面掺杂的方法为：使用激光在钝化层上形成开口，同时进行激光掺杂。作为本专利技术优选的技术方案，所述晶体硅片在背面沉积钝化层前进行预处理。优选地，所述预处理依次包括制绒、扩散、背刻蚀、去杂质玻璃处理和正面沉积减反射层。优选地，所述晶体硅片为P型硅片或N型硅片。优选地，所述正面沉积减反射层中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合。优选地，所述减反射层为氮化硅减反射层。本专利技术所述预处理为制备晶体硅太阳能电池中的常规操作，典型但非限制性的，制绒的操作可采用干法刻蚀或者湿法刻蚀，以在硅片表面形成纳米级绒面，减少光反射；扩散操作可采用旋涂法，在晶体硅片的正面进行扩散形成磷硅玻璃或硼硅玻璃，以形成PN结；背刻蚀处理可采用硝酸、氢氟酸混合溶液，去除晶体硅片背面和边缘的寄生PN结；去除杂质玻璃可采用湿法刻蚀去除表面磷硅玻璃或硼硅玻璃。由于，上述预处理过程均为本领域的常规操作，故具体操作步骤以及参数此处不再赘述。优选地，所述背面沉积钝化层中的沉积方法为丝网印刷、化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在晶体硅片背面沉积钝化层、背面开口、背面沉积掺杂浆料、背面掺杂、沉积电极浆料、烧结、背面沉积导电层浆料和导电层浆料固化，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；或，在晶体硅片背面沉积钝化层、沉积电极浆料、烧结、背面开口、背面沉积掺杂浆料、背面掺杂、背面沉积导电层浆料和导电层浆料固化，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；其中，导电层浆料固化的固化温度为100℃～400℃。

【技术特征摘要】
1.一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在晶体硅片背面沉积钝化层、背面开口、背面沉积掺杂浆料、背面掺杂、沉积电极浆料、烧结、背面沉积导电层浆料和导电层浆料固化，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；或，在晶体硅片背面沉积钝化层、沉积电极浆料、烧结、背面开口、背面沉积掺杂浆料、背面掺杂、背面沉积导电层浆料和导电层浆料固化，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；其中，导电层浆料固化的固化温度为100℃～400℃。2.一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在晶体硅片背面沉积钝化层、背面沉积掺杂浆料、背面开口的同时进行背面掺杂、沉积电极浆料、烧结、背面沉积导电层浆料和导电层浆料固化，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；或，在晶体硅片背面沉积钝化层、沉积电极浆料、烧结、背面沉积掺杂浆料、背面开口的同时进行背面掺杂、背面沉积导电层浆料和导电层浆料固化，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池；其中，导电层浆料固化的固化温度为100℃～400℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述背面开口的方式为激光开口或腐蚀开口；优选地，所述腐蚀开口为溶液和/或浆料腐蚀开口；优选地，所述背面掺杂的掺杂方法为激光诱导、热推进或离子注入中任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述背面开口的同时进行背面掺杂的方法为：使用激光在钝化层上形成开口，同时进行激光掺杂。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述晶体硅片在背面沉积钝化层前进行预处理；优选地，所述预处理依次包括制绒、扩散、背刻蚀、去杂质玻璃处理和正面沉积减反射层；优选地，所述晶体硅片为P型硅片或N型硅片；优选地，所述正面沉积减反射层中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述减反射层为氮化硅减反射层；优选地，所述背面沉积钝化层中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述背面沉积钝化层中的钝化层为氧化铝、氮化硅或氧化硅薄膜中任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述沉积掺杂浆料中的沉积方法为丝网印刷、化学气相沉积、物理气相沉积或喷墨印刷中任意一种或至少两种的组合，优选为丝网印刷；优选地，所述掺杂浆料为与硅片掺杂同导电类型的掺杂浆料；优选地，当...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴坚，王栩生，蒋方丹，邢国强，
申请(专利权)人：苏州阿特斯阳光电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32