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

技术编号:15510280 阅读:206 留言:0更新日期:2017-06-04 03:48
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、在钝化层上局部开口、在局部开口处沉积掺杂浆料和在背面掺杂;以及任选地,背面沉积第一金属浆料;其中,局部开口的尺寸小于沉积掺杂浆料的尺寸。本发明专利技术通过调整背面局部开口尺寸与沉积掺杂浆料的尺寸,可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 crystal silicon, depositing a passivation layer on the passivation layer, partial opening in the local opening at the back and paste deposition doping doping; and optionally, on the back of the first metal deposition among them, the local size; the size of the opening is less than the size of slurry deposition doping. The invention can adjust the back opening size and local deposition doping slurry size, battery back surface field strength increased significantly, reduce the local recombination rate, and 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,尤其涉及一种通过调整背面局部开口尺寸与沉积掺杂浆料的尺寸来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的结构如图1所示。从图3中可以看出,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1×1019~5×1019cm-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,PERL结构如图6所示,可以看出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PERL太阳能电池的制备方法主要为:制绒、扩散、背刻蚀、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、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。该所述PERL的制备方法的特点是:激光掺杂区域尺寸在25μm~60μm,且小于沉积硼浆的尺寸。上述PERL的制备方法的存在的缺点是:其掺杂深度只有6μm~8μm。当铝浆烧结时,在很小的尺寸内,由于硅和铝的剧烈反应,铝会尽可能深地钻入硅片内部,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,硅中的硼含量只有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太阳能电池中形成的硼铝背场强度有限,无法有效提高太阳能电池的电池转换效率且制备工艺繁琐,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。本专利技术通过调整背面局部开口尺寸与沉积掺杂浆料的尺寸,可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:(1)在晶体硅片背面沉积钝化层;(2)在钝化层上局部开口;(3)在局部开口处沉积掺杂浆料;(4)在背面掺杂;任选地,(5)背面沉积第一金属浆料;其中,步骤(2)中局部开口尺寸小于步骤(3)中沉积掺杂浆料的尺寸。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:(A)在晶体硅片背面沉积钝化层;(B)在钝化层上沉积掺杂浆料;(C)在背面局部开口,同时进行掺杂;任选地,(D)背面沉积第一金属浆料;其中,步骤(C)中局部开口的尺寸小于步骤(B)中沉积掺杂浆料的尺寸。上述两种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法均在于调整背面局部开口尺寸与沉积掺杂浆料的尺寸,本专利技术所述沉积掺杂浆料的尺寸为110μm~300μm,其与硅片厚度接近,在烧结时硅和铝的剧烈反应使得铝更多地沿着宽度方向进入硅体内,深度不超过4μm,低于掺杂浆料中元素的掺杂深度。因此,大部分掺杂浆料中的元素留在硅中,进而使硅中的掺杂浆料中的元素含量达到6×1019cm-3~9×1020cm-3,进而有效提高太阳能电池的电池转换效率。本专利技术所述各制备方法中,所述“局部开口”典型但不限于局域点状开口,即若将每一小块开口域看作“开口单元”,在背面钝化层上开多个(≥2个)“开口单元”。上述方法中,局部开口的尺寸小于沉积掺杂浆料的尺寸是指作用于背面钝化层后形成的开口区域的面积小于局部沉积的掺杂浆料的面积。上述各个制备方法中,晶体硅片在进行背面沉积钝化层前还包括预处理过程,所述预处理过程包括制绒、扩散、背刻蚀、去杂质玻璃处理和正面沉积减反射层,其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。上述各个制备方法中,在各步骤后还包括正面、背面丝网印刷银浆料和烧结处理,其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。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,步骤(2)中局部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,步骤(4)中所述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,步骤(C)中同时掺杂和局部开口的方法为: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,步骤(2)和步骤(C)中局部开口尺寸均独立的为100μm~200μm,例如100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm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。优选地,步骤(3)和步骤(B)中沉积掺杂浆料的尺寸均独立的为110μm~300μm,例如110μm、130μm、150μm、170μm、200μm、230μm、250μm、270μm或300μm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。即若将每一沉积掺杂浆料的小块区域看作“掺杂浆料单元”,在背面沉积的钝化层上沉积多个(≥2个)“掺杂浆料单元”,每一个“掺杂浆料单元”的尺寸为40μm~200μm。作为本专利技术优选的技术方案,步骤(1)和步骤(A)所述晶体硅片均独立的为p型硅片。优选地,步骤(1)和步骤(A)所述背面沉积钝化层中的沉积方法均独立的为丝网印刷、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。优本文档来自技高网
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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:(1)在晶体硅片背面沉积钝化层;(2)在钝化层上局部开口;(3)在局部开口处沉积掺杂浆料;(4)在背面掺杂;任选地,(5)背面沉积第一金属浆料;其中,步骤(2)中局部开口尺寸小于步骤(3)中沉积掺杂浆料的尺寸。

【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:(1)在晶体硅片背面沉积钝化层;(2)在钝化层上局部开口;(3)在局部开口处沉积掺杂浆料;(4)在背面掺杂;任选地,(5)背面沉积第一金属浆料;其中,步骤(2)中局部开口尺寸小于步骤(3)中沉积掺杂浆料的尺寸。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:(A)在晶体硅片背面沉积钝化层;(B)在钝化层上沉积掺杂浆料;(C)在背面局部开口,同时进行掺杂;任选地,(D)背面沉积第一金属浆料;其中,步骤(C)中局部开口的尺寸小于步骤(B)中沉积掺杂浆料的尺寸。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中局部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,步骤(4)中所述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,步骤(C)中同时掺杂和局部开口的方法为: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,步骤(2)和步骤(C)中局部开口尺寸均独立的为100μm~200μm;优选地,步骤(3)和步骤(B)沉积掺杂浆料的尺寸均独立的为110μm~300μm。6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)和步骤(A)所述晶体硅片均独立的为p型硅片;优选地,步骤(1)和步骤(A)所述背面沉积钝化层中的沉积方法均独立的为丝网印刷、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,步骤(1)和步骤(A)所述背面沉积钝化层中的钝化层均独立的为氧化铝、氮化硅或氧化硅薄膜中任意一种或至少两种的组...

【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

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