一种双面高效太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种双面高效太阳能电池，包括在硅片的基底进行硼掺杂形成局部掺杂层，所述局部掺杂层与正面金属层形成欧姆接触；所述硅片的基底上利用掺杂的纳米硅硼浆形成具有凹凸绒面的陷光层。本发明专利技术还公开一种双面高效太阳能电池的制备方法。本发明专利技术具有如下的有益效果：效率高于22％，且可以低成本量产化；解决了发射极硼掺杂均匀性的性能问题及昂贵设备投入的量产成本问题；具有陷光作用，让光能量实现更多的转换；浆料在烘干后仅仅只剩下硅硼组合物，无碳残留，不会对硅片基底造成污染。

Double side high-efficiency solar cell and preparation method thereof

The present invention relates to a dual high efficiency solar cells, including boron doped silicon substrate in forming local doping layer, the local doping layer and the front metal layer to form an ohmic contact formed by the boron slurry; nano silicon doped silicon substrate wherein the light trapping layer has a concave convex surface. The invention also discloses a preparation method of a double face high-efficiency solar cell. The invention has the following advantages: efficiency is higher than 22%, and low cost mass production; solve the boron doped emitter uniformity performance problems and cost problems of expensive equipment investment; with light trapping effect, to achieve more light energy conversion; slurry after drying only silicon boron composition, no carbon residue, no pollution on the silicon substrate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新材料及新能源领域，具体的说，是涉及一种双面高效太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
现有P型晶体硅太阳能电池的效率通常低于20％。目区别于P型电池(在硅片中掺杂少许硼元素即为P型硅片)，N型电池((在硅片中掺杂少许磷元素即为N型硅片))的效率高于20％的发电电池正走出实验室面向量产。在现有N型电池片制备工艺中，一般仅设有发射极层6，其制备方法有：(1)三溴化硼等气态源进行扩散形成发射极；(2)使用特殊昂贵的离子注入设备，将硼元素注入形成发射极。第(1)种方法使用三溴化硼等气态源扩散在高温下，不仅有很大的安全隐患，且在扩散腔体设备中，气态的分布不均匀导致不同区域扩散效果相差很大。第(2)种方法需要使用昂贵的离子注入设备(约3000万/台)，设备投资成本大，较难实现批量量产，而且还需在离子注入后添加退火工艺，以保持掺杂的效果，进一步增加了量产难度。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种使用纳米材料制备的双面高效太阳能电池，其效率高于22％，且性能可靠，生产投入低，制造成本低。本专利技术的第二目的是提供所述双面高效太阳能电池的制备方法。为解决上述的技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种双面高效太阳能电池，包括在硅片的基底进行硼掺杂形成局部掺杂层，所述局部掺杂层与正面金属层形成欧姆接触。所述硅片的基底上利用掺杂的纳米硅硼浆形成具有凹凸绒面的陷光层。所述局部掺杂层中硼的掺杂深度为3-10微米，该区域的方阻范围为5-30Ω/□。一种双面高效太阳能电池的制备方法，其包括的步骤如下：(1)纳米浆料面印刷，高温扩散制备发射极；(2)激光局部掺杂，表面刻蚀；其中，(1)步骤中纳米硅硼浆印刷在电池正面的的整面，印刷厚度为烘干后0.5-10微米厚，烘干温度180-220℃，烘干时间为1-2分钟；高温扩散的温度范围900-1050℃，高温扩散时间为1-2小时；(2)步骤中在印刷金属栅线的位置使用激光进行扫描，利用步骤(1)中的纳米硅硼浆通过激光的能量将覆盖的硼浆中的硼掺杂到硅片基底，形成局部掺杂层。优选的，印刷厚度为烘干后2-8微米厚；纳米浆料干燥的烘干温度190-210℃，烘干时间为1-2分钟。高温扩散的温度范围950-1000℃，高温扩散时间为1-1.5小时。局部掺杂层中硼的掺杂深度为3-10微米，该区域的方阻范围为5-30Ω/□。优选的，局部掺杂层中硼的掺杂深度为5-8微米，该区域的方阻范围为8-24Ω/□。所述纳米浆料为纳米硅硼浆，所述纳米硅硼浆包括以下重量份数组分：掺硼纳米硅3-20份、合成檀香20-80份、添加剂0-10份。其中，所述掺硼纳米硅的粒径为10-200纳米，微观形貌为具有核壳结构的均一球形，且其特点在于通过较宽的粒径分布(或双峰粒径分布)和适当的大小搭配提高纳米硅的堆积密度。掺硼纳米硅的制备是可采用高温物理法，非化学合成而成。其中，所述添加剂包括流平剂和消泡剂。所述流平剂可以是聚甲基苯基硅氧烷、羟甲基纤维素、氟改性丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物。所述消泡剂可以是聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯中的一种或两种以上的混合物。所述掺硼纳米硅是使用硅作为第一电极和第二电极，引进介电材料进入腔体中，在所述脉冲电源施加电压的作用下第一电极和第二电极产生火花放电，使电极原材料硅熔化、气化，喷射至介电材料中冷却形成硅纳米颗粒，并随后由颗粒收集器分离、收集；所述介电材料为含硼物质的液体或者气体；所述含硼物质参与硅纳米颗粒成核和生长过程，所述制得的硅纳米颗粒里含硼。本专利技术相对于现有技术，具有如下的有益效果：电池效率高于22％，且可以低成本量产化；解决了发射极硼掺杂均匀性的性能问题及昂贵设备投入的量产成本问题；具有陷光作用，让光能量实现更多的转换；浆料在烘干后仅仅只剩下硅硼组合物，无碳残留，不会对硅片基底造成污染。附图说明图1是本专利技术一种双面高效太阳能电池的剖面示意图；图2是本专利技术一种双面高效太阳能电池制备方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合附图以及实施例，对本专利技术一种使用纳米材料制备的高效太阳能电池及其制备方法进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种双面高效太阳能电池，如图1所示，包括发射极层6、正面金属层7、背面金属8、钝化膜层3、N型硅片1和减反射膜层2，在N型硅片1的基底进行硼掺杂形成局部掺杂层5，所述局部掺杂层5与所述正面金属层8形成欧姆接触。其中，所述局部掺杂层5中硼的掺杂深度为3-10微米，该区域的方阻范围为5-30Ω/□。在N型硅片1的基底上形成具有凹凸绒面的陷光层4。一种双面高效太阳能电池的制备方法，如图2所示，其包括的步骤如下：(1)硅片清洗，制绒；(2)纳米浆料面印刷，高温扩散制备发射极；(3)激光局部掺杂，表面刻蚀；(4)正面沉积A1203钝化膜；(5)双面沉积SiNx膜；(6)双面激光开槽，穿透钝化膜；(7)正面印刷银铝浆；(8)背面印刷银浆；(9烧结。其中，(2)步骤中在制备发射极层时使用了纳米浆料面印刷、干燥和高温处理纳米硅硼浆这几个步骤。其中的，印刷干燥和高温处理这两个子步骤为本专利技术的关键步骤。纳米浆料优选为纳米硅硼浆。纳米硅硼浆印刷在电池正面采用全覆盖印刷。印刷厚度由浆料配比配合网版设计和印刷工艺决定，一般为烘干后0.5-10微米厚。纳米硅硼浆干燥可使用通常干燥设备或者在工业红外烘干炉中进行，烘干温度180-220℃，烘干时间为1-2分钟。高温处理纳米硅硼浆在工业管式扩散炉进行，温度范围900-1050℃，高温热处理时间为1-2小时。在高温的处理过程中，纳米浆料中的硼覆盖区域逐渐扩散进入硅片里面，形成整面硼扩散得到发射极功能层，且纳米浆料是以5N级纳米硅为载体，通过高温处理时可与硅片基底融合而不影响其电池性能，而非印刷区域的硅片(侧面及背面)无掺杂源物质也不会形成任何绕射。在印刷完纳米硅硼浆后，实现高温扩散区域的硅基底上所测的方阻值为30-120Ω/□范围内可调。优选的，在印刷完纳米硅硼浆后，实现高温扩散区域的硅基底上所测的方阻值为60-80Ω/□范围内可调。优选的，印刷厚度为烘干后2-8微米厚。纳米硅硼浆干燥的烘干温度190-210℃，烘干时间为1-2分钟。高温处理纳米硅硼浆的温度范围950-1000℃，高温热处理时间为1-1.5小时。更优选的，印刷厚度为烘干后5微米厚。纳米硅硼浆干燥的烘干温度200℃，烘干时间为1.5分钟。高温处理纳米硅硼浆的温度范围980℃，高温热处理时间为1.2小时。其中，第(3)步骤中在印刷金属栅线的位置使用激光进行扫描，激光的能量将覆盖的硼浆中的硼掺杂到硅片基底，形成局部掺杂层5。局部掺杂层5中硼的掺杂深度为3-10微米，该区域的方阻范围为5-30Ω/□，这样可与正面金属层7形成良好的欧姆接触，可增大电流输出。通过清洗、刻蚀去除硅基底上高温氧化的一层氧化硅等物质，此时纳米硅硼浆的载体材料纳米硅经过高温后，已与硅基底结合，纳米硅颗粒在微观下形成堆积，其纳米特性使得其表面整体形成一层凹凸绒面的陷光层4，从而具有陷光作用，让光能量实现更多的转换。优选的，局部掺杂层5中硼的掺杂深度为5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双面高效太阳能电池，其特征在于：包括在硅片的基底进行硼掺杂形成局部掺杂层，所述局部掺杂层与正面金属层形成欧姆接触。

【技术特征摘要】
1.一种双面高效太阳能电池，其特征在于：包括在硅片的基底进行硼掺杂形成局部掺杂层，所述局部掺杂层与正面金属层形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的一种双面高效太阳能电池，其特征在于：所述硅片的基底上利用掺杂的纳米硅硼浆形成具有凹凸绒面的陷光层。3.根据权利要求2所述的一种双面高效太阳能电池，其特征在于：所述局部掺杂层中硼的掺杂深度为3-10微米，该区域的方阻范围为5-30Ω/□。4.一种双面高效太阳能电池的制备方法，其特征在于：其包括的步骤如下：(1)纳米浆料面印刷，高温扩散制备发射极；(2)激光局部掺杂，表面刻蚀；其中，(1)步骤中纳米硅硼浆印刷在电池正面的的整面，印刷厚度为烘干后0.5-10微米厚，烘干温度180-220℃，烘干时间为1-2分钟；高温扩散的温度范围900-1050℃，高温扩散时间为1-2小时；(2)步骤中在印刷金属栅线的位置使用激光进行扫描，利用步骤(1)中的纳米硅硼浆通过激光的能量将覆盖的硼浆中的硼掺杂到硅片基底，形成局部掺杂层。5.根据权利要求4所述的一种双面高效太阳能电池的制备方法，其特征在于：印刷厚度为烘干后2-8微米厚；纳米浆料干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小旭，刘国钧，毛立中，沈晓东，
申请(专利权)人：苏州金瑞晨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32