一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法，它以单晶硅片为基材，依次通过制绒、扩散、刻蚀、退火、背钝化、镀减反射膜、背面激光开槽、印刷、烧结、降光衰步骤制得；所述退火步骤采用无氧退火，背钝化步骤是在硅片背面镀Al2O3和SiNX，镀减反射膜步骤是在硅片正面镀SiNX，正电极印刷步骤采用丝网印刷，正电极印刷网版采用无网结微小图形印刷网版。本发明专利技术提供的一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法，可将电池片的LID可降低至1％附近，提高了组件成品的功率，转换效率高，品位和电性能都有明显的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法
本专利技术属于太阳能电池制备
，具体涉及一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法。
技术介绍
随着全球能源的日趋紧张，太阳能以无污染、市场空间大等独有的优势受到世界各国的广泛重视。太阳能电池又称“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用光生伏特效应将太阳能直接转化为电能的器件，主要有晶硅电池、半导体电池、无机电池、有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池目前的主流技术是PERC(PassivatedEmitterRearCell)——发射极及背面钝化电池技术，它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。PERC电池通过在电池背面实行钝化技术，增强光线在硅基的内背反射，降低了背面复合，最大化跨越了P-N结的电势梯度，使得电子更稳定的流动，减少了电子重组，从而使PERC电池的效率得到有效提高。但现有的PERC电池普遍存在光至衰减(LID)问题，LID能导致组件功率衰减高达10％以上。
技术实现思路
有鉴于此，针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种能够降光衰的PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法。为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为采用一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法，它以单晶硅片为基材，依次通过A.制绒，B.扩散，C.刻蚀，D.退火，E.背钝化，F.镀减反射膜，G.背面激光开槽，H.背电极、背电场、正电极印刷，I.烧结，J.降光衰步骤制得；所述D.退火步骤采用无氧退火，E.背钝化步骤是在硅片背面镀Al2O3和SiNX，F.镀减反射膜步骤是在硅片正面镀SiNX，H.背电极、背电场、正电极印刷步骤采用丝网印刷，正电极印刷网版采用无网结微小图形印刷网版。进一步的，所述J.降光衰步骤具体包括以下步骤：a.将烧结后的太阳能电池片放入光衰炉；b.为太阳能电池片加热；c.对太阳能电池片进行光照；d.对太阳能电池片进行降温；e.出炉。上述步骤b中加热温度为278-282℃以及293-295℃。上述步骤c中采用模拟太阳光对太阳电池片进行光照，光照的光强为5.0-6.9SUN，光照的时间为38-42秒。本专利技术通过上述降光衰工艺，使得电池片光衰(LID)大幅度的降低。目前业界单晶光衰基本在2％以上更有甚者达到3％以上，而在经过上述光衰工艺后，电池片的LID可降低至1％附近，提高了组件成品的功率。另外电池片在过光源炉前后的效率基本无变化或差异很小，并且对生产并无额外副作用。进一步的，所述B.扩散步骤中具体包括以下步骤：a.将制绒后的单晶硅片放入扩散炉，并往扩散炉中通入大氮；b.将扩散炉炉腔升温至第一温度，并持续通入大氮；c.将炉腔维持在第一温度，并向炉腔内通入大氮和氧气对电池片进行氧化；d.在第一温度下进行低温扩散，此过程中持续向炉腔内通入大氮、小氮、氧气；e.将扩散炉炉腔升温至第二温度同时推进磷原子，继续通入大氮；f.将炉腔维持在第二温度并进行高温扩散，此过程中持续向炉腔内通入大氮、小氮、氧气；g.将扩散炉炉腔升温至第三温度同时推进磷原子，继续通入大氮h.在第三温度下持续推进磷原子，此过程中持续向炉腔内通入大氮、氧气；i.降温并进行氧化同时推进磷原子，此过程中持续向炉腔内通入大氮、氧气；j.出炉；其中，第一温度<第二温度<第三温度。上述步骤a中将扩散炉初始温度设置在590-610℃,所述的第一温度为770-790℃，所述第二温度为807-827℃，所述第三温度为840-860℃。上述步骤b中，以0.18-0.22℃/s的速度将炉腔温度升至第一温度；步骤e中，以0.18-0.22℃/s的速度将炉腔温度升至第二温度；步骤g中，以0.18-0.22℃/s的速度将炉腔温度升至第三温度；步骤i中以0.18-0.22℃/s的速度降温。升温和降温太快硅片易碎,而且太快的降温会析出一些多余的杂质在表面作为陷阱态捕获电子。上述步骤a至步骤i中大氮通入的流量均为1800-2200ml/min。上述步骤c中氧气通入的流量为80-120ml/min；步骤d中氧气通入的流量为180-220ml/min；步骤f中氧气通入的流量为180-220ml/min；步骤h中氧气通入的流量为180-220ml/min；步骤i中氧气通入的流量为180-220ml/min；步骤c、d、f中通氧的目的不同，因此需要的通氧量有差别。步骤c的目的是形成一层很薄的sio2层，使之后的扩散更加均匀。步骤d、f中的氧作为生成磷源的反应气体，反应式如下：4POCL3+3O2＝2P2O5+6CL22P2O5+5Si＝5SiO2+4P步骤f中通入氧气的目的是生成的SiO2与表面重掺杂的过量磷反应。上述步骤d中小氮通入的流量为180-220ml/min；步骤f中小氮通入的流量为80-120ml/min。步骤d至步骤h，通入的小氮量是在逐步减小直至h步骤中小氮量为零，目的是减小P原子在表面的掺杂浓度。上述步骤c中通入氧气进行氧化的时间为180-220s；步骤d中低温扩散的时间为480-520s；步骤f中高温扩散的时间为280-320s；步骤h中磷原子推进的时间为180-220s。太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内，在850---900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器，通过三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子。经过一定时间，磷原子从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可大于10ms。制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样就形成了电流，用导线将电流引出，就是直流电。扩散是晶体硅太阳能电池片生产过程中的一道重要工序，传统扩散工艺对晶体硅太阳能电池片的表面均匀掺杂，为了减少接触电阻、提高电池带负载能力，太阳能电池片的表面掺杂浓度较高，但表面杂质浓度过高导致扩散区能带收缩、晶格畸变、缺陷增加、“死层”明显、电池短波响应差；为了得到良好短波响应的高效晶体硅太阳能电池片，晶体硅片的扩散朝高方阻方向发展。目前采用的晶体硅太阳能电池片的扩散方法为：将晶体硅片放置于卧式扩散炉腔内，通入混合气体，混合气体由氮气和三氯氧磷按比例混合而成，在常压状态下对晶体硅片进行扩散，扩散加工后得到的晶体硅片内的表面方块电阻均匀性差，在进行高表面方块电阻制作时，容易导致后续的生产过程出现低效率的晶体硅太阳能电池片。本专利技术采用上述的扩散工艺，经过低温、高温两次扩散，并进行升温、降温两次有氧推进，在降低硅片表面杂质浓度的同时提高了扩散的均匀性，提高了太阳能电池对光的吸收率，从而提高了太阳能电池的转换效率。通过低温、高温两阶扩散，以及间隔在两阶扩散之间的推进，将P原子从表面推入PN结内，尽可能降低表面P浓度。而现有技术中的扩散和推进方式，相比本专利技术而言本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法，其特征在于：它以单晶硅片为基材，依次通过A.制绒，B.扩散，C.刻蚀，D.退火，E.背钝化，F.镀减反射膜，G.背面激光开槽，H.背电极、背电场、正电极印刷，I.烧结，J.降光衰步骤制得；所述D.退火步骤采用无氧退火，E.背钝化步骤是在硅片背面镀Al2O3和SiNX，F.镀减反射膜步骤是在硅片正面镀SiNX，H.背电极、背电场、正电极印刷步骤采用丝网印刷，正电极印刷网版采用无网结微小图形印刷网版。

【技术特征摘要】
1.一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法，其特征在于：它以单晶硅片为基材，依次通过A.制绒，B.扩散，C.刻蚀，D.退火，E.背钝化，F.镀减反射膜，G.背面激光开槽，H.背电极、背电场、正电极印刷，I.烧结，J.降光衰步骤制得；所述D.退火步骤采用无氧退火，E.背钝化步骤是在硅片背面镀Al2O3和SiNX，F.镀减反射膜步骤是在硅片正面镀SiNX，H.背电极、背电场、正电极印刷步骤采用丝网印刷，正电极印刷网版采用无网结微小图形印刷网版。2.根据权利要求1所述的一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述J.降光衰步骤又包括以下步骤：a.将烧结后的太阳能电池片放入光衰炉；b.为太阳能电池片加热；c.对太阳能电池片进行光照；d.对太阳能电池片进行降温；e.出炉。3.根据权利要求2所述的一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述步骤b中加热温度为278-282℃以及293-295℃。4.根据权利要求2所述的一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述步骤c中采用模拟太阳光对太阳电池片进行光照，光照的光强为5.0-6.9SUN，光照的时间为38-42秒。5.根据权利要求1所述的一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述B.扩散步骤中又包括以下步骤：a.将制绒后的单晶硅片放入扩散炉，并往扩散炉中通入大氮；b.将扩散炉炉腔升温至第一温度，并持续通入大氮；c.将炉腔维持在第一温度，并向炉腔内通入大氮和氧气对电池片进行氧化；d.在第一温度下进行低温扩散，此过程中持续向炉腔内通入大氮、小氮、氧气；e.将扩散炉炉腔升温至第二温度同时推进磷原子，继续通入大氮；f.将炉腔维持在第二温度并进行高温扩散，此过程中持续向炉腔内通入大氮、小氮、氧气；g.将扩散炉炉腔升温至第三温度同时推进磷原子，继续通入大氮h.在第三温度下持续推进磷原子，此过程中持续向炉腔内通入大氮、氧气；i.降温并进行氧化同时推进磷原子，此过程中持续向炉腔内通入大氮、氧气；j.出炉；其中，第一温度<第二温度<第三温度；所述步骤a中将扩散炉初始温度设置在590-610℃,所述的第一温度为770-790℃，所述第二温度为807-827℃，所述第三温度为840-860℃。6.根据权利要求5所述的一种PERC微小图形印刷单晶太阳能电池片的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，以0.18-0.22℃/s的速度将炉腔温度升至第一温度；步骤e中，以0.18-0.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：常青，扈静，谢耀辉，
申请(专利权)人：通威太阳能成都有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51