一种背钝化高效p型PERL双面电池的制作方法技术

本发明专利技术涉及一种背钝化高效p型PERL双面电池的制作方法，该方法包括：将p型硅片通过热氧化进行掩膜、激光消融形成背面图案、丝网印刷硼浆料、高温炉中POCl3沉积PSG、激光掺杂形成选择性发射极，然后在硅片正面沉积SiNx，硅片背面先沉积Al2O3层，再沉积SiNx层，最后丝网印刷烧结正、背面银浆。与现有技术相比，本发明专利技术能够实现效率大于22.5％的PERL双面电池技术产业化，不仅提高电池效率，同时因具有双面发电功能，因此也提高了组件的发电能力，简化工艺，从而方便大规模量产。

A Fabrication Method of Back Passivation High Efficiency p-type PERL Double-sided Battery

The invention relates to a back passivation and high efficiency p-type PERL double-sided battery fabrication method, which includes: p-type silicon wafer is mask by thermal oxidation, laser ablation to form back pattern, screen printing boron slurry, POCl3 deposition in high temperature furnace, laser doping to form selective emitter, then SiNx is deposited on the front of the silicon wafer, Al2O3 layer is deposited on the back of the silicon wafer first, then SiNx layer is deposited, and most importantly, SiNx layer is deposited on the back of the silicon wa Sintered silver paste on front and back by back screen printing. Compared with the existing technology, the present invention can realize the industrialization of the PELL double-sided battery technology with efficiency greater than 22.5%, not only improve the battery efficiency, but also improve the power generation capacity of the components, simplify the process and facilitate large-scale production because of the double-sided power generation function.

【技术实现步骤摘要】
一种背钝化高效p型PERL双面电池的制作方法
本专利技术属于太阳电池
，涉及一种背钝化高效p型PERL双面电池的制作方法。
技术介绍
对于产业化p型常规太阳电池而言，尽管各种不同技术的应用在一定程度上提升了电池效率，例如，选择性发射级(selectiveemitter)结构、两次印刷技术(doubleprinting)以及发射极高方阻等，但背面的载流子复合速率仍然是限制电池效率的主要因素。而PERC电池(PassivatedEmitterandRearCell)，即钝化发射极背场点接触电池，通过在背表面钝化，同时采用激光进行局部开口和局域背场制备，可以将电池的效率提高0.6％-1.0％。PERC电池与常规电池不同之处在于背面，PERC电池采用了钝化膜来钝化背面，取代了传统的全铝背场，从而大幅度降低了背面的复合速率，开路电压提升幅度达到10-15mV。Al2O3、SiO2及SiNx等介质膜都可以用来作为背面的钝化膜，目前产业化应用较多的是Al2O3/SiNx叠层膜。2015年，德国ISFH研究所T.Dullweber博士在欧洲光伏大会提出PERC双面电池(PERC+)的概念，主要是背面采用铝栅线，形成双面电池结构。相比于PERC电池，PERC+的背面局域铝背场厚度增加2-3μm，降低了局域背场的复合，提高开路电压；铝浆用量下降80-90％，可以降低电池成本；双面受光，提高组件发电量。PERC+背面采用栅线结构，增加了串联电阻，降低填充因子；PERC+电池背面pitch(背面电池栅线间距最小单元)更宽，增加了载流子横向传输电阻。PERL电池(PassivatedemitterandRearlocallydiffused)是钝化发射极、背面定域扩散太阳能电池的简称，其电池效率较高。PERL双面电池不仅能够保证电池正面效率，同时也可以增强双面率。通过使用选择性发射极，降低发射极的复合，改善前电极的接触电阻率。背面采用局域重掺杂，降低背面的局域复合和接触电阻率，是目前最有潜力实现22.5％的电池效率，其技术路线基于选择性发射极，背面局部重掺杂的电池结构，且电池成本可控的高效晶体硅电池技术路线。然而，现有PERL双面电池的制作工艺复杂，成本较高，难以实现大规模量产。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种背钝化高效p型PERL双面电池的制作方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种背钝化高效p型PERL双面电池的制作方法，该方法包括以下步骤：1)将p型硅片置于HF/HNO3混合溶液中清洗，去除表面损伤层、切割线痕；2)将清洗后的硅片置于碱性溶液中进行制绒，之后进行背面抛光；3)将背面抛光后的硅片进行氧化，使SiO2的厚度为10-15nm；4)将硅片背面进行纳秒激光开膜；5)在硅片背面进行丝网局域印刷硼浆料，之后在800-1200℃下退火；6)利用POCl3在硅片正面沉积PSG，并采用皮秒激光掺杂形成选择性发射极；7)在硅片正面先沉积一层高折射率SiNx膜，之后再沉积一层低折射率SiNx膜；8)在硅片背面先沉积一层Al2O3，再沉积一层SiNx，或直接在硅片背面沉积一层SiOx，之后在400-450℃下退火；9)在硅片正面进行丝网印刷银浆料，在硅片背面印刷银铝浆料，烧结后即可。进一步地，步骤1)中，所述的HF/HNO3混合溶液中，HF与HNO3体积比为1:1-5。进一步地，步骤2)中，所述的碱性溶液为KOH溶液或NaOH溶液。碱性溶液中，溶质的质量百分含量为2-10％。进一步地，步骤2)中，所述的背面抛光过程在HF/HNO3混合溶液中进行。进一步地，步骤3)中，所述的氧化为高温热氧化，该高温热氧化的温度为650-870℃。进一步地，步骤3)中，还可以在抛光后的硅片背面PECVD沉积SiO2介质层。进一步地，步骤5)中，所述的退火过程在氮气或氧气中进行。若在氧气中进行退火，可以有效地去除表面的死层，降低局域掺杂区域的表面复合。进一步地，步骤5)中，采用丝网印刷在激光开膜区域进行，局域印刷硼浆料，通过不同的退火时间和温度调节局域掺杂的方阻和表面浓度。进一步地，步骤6)采用皮秒激光将PSG高温形成选择性发射极，降低前电极金属与硅片的接触电阻率。进一步地，步骤7)中，所述的高折射率SiNx膜的厚度为9-11nm，折射率为2.5-2.9；所述的低折射率SiNx膜的厚度为60-80nm，折射率为2-2.1。进一步地，步骤8)中，硅片背面的Al2O3层的厚度为5-20nm，SiNx层的厚度为70-100nm，SiOx层的厚度为70-100nm。进一步地，步骤9)中，所述的烧结温度为850-910℃。进一步地，步骤2)中，所述的背面抛光过程在单抛机中进行；步骤3)中，所述的氧化过程在干氧化炉中进行；步骤6)中，所述的正面沉积过程在高温炉中进行；步骤7)中，利用管式PECVD设备或板式PECVD设备在硅片正面沉积SiNx膜；步骤8)中，利用ALD设备或PECVD设备在硅片背面沉积一层Al2O3，之后再利用PECVD设备沉积一层SiNx。Al2O3层不仅能够降低表面复合速率，同时提高了背面的反射性能。其中，管式PECVD设备即使用像扩散炉管一样的石英管作为沉积腔室，使用电阻炉作为加热体，将一个可以放置多片硅片的石墨舟插进石英管中进行沉积。板式PECVD设备即将多片硅片放置在一个石墨或碳纤维支架上，再放入一个金属的沉积腔室中，沉积腔室中有平板型的电极，与样品支架形成一个放电回路，沉积腔室中的工艺气体在两个极板之间的交流电场的作用下在空间形成等离子体，分解SiH4中的Si和H，以及NH3中的N，形成SiNx沉积到硅表面。PERL双面电池在技术上的难点有两个：一、低复合、低接触电阻率的选择性发射极的制备：主要是金属接触区域的重掺杂，如果掺杂的方阻非常低，会引起金属区域复合的增加，因此本专利技术采用皮秒激光器，通过调节激光扫描线速度、激光光斑能量、光斑直径，精确的将PSG在高温过程掺杂进入硅片中；二、背面局域重掺杂：PERL双面电池前后表面，需要分别制备形成选择性发射极和局域硼掺杂。澳大利亚新南威尔士大学MartinGreen研究团队采用4-5次掩膜的方式，虽然能够在一定程度上缓解上述问题，但同时会增加工艺成本，难以产业化。本专利技术先通过热氧化加上激光开膜，制备背面金属接触局域重掺杂，后通过一次掩膜扩散形成PSG，然后激光掺杂形成选择性发射极，简化了制备工艺。本专利技术先通过热氧化加上激光开膜，制备背面金属接触局域重掺杂，后通过一次掩膜扩散沉积磷硅玻璃，然后激光局域高温形成选择性发射极，解决PERL双面电池的多次掩膜问题。工艺步骤主要包括将p型硅片通过热氧化进行掩膜，激光消融形成背面图案，丝网印刷硼浆料，高温炉中POCl3沉积PSG，激光掺杂形成选择性发射极，硅片正面沉积厚度80nm的SiNx、硅片抛光面的背面沉积5-20nm的Al2O3层，然后在管式PECVD设备或板式PECVD设备中沉积70-100nm的SiNx层，丝网印刷烧结正、背面银浆的步骤。本专利技术旨在通过简化高效背钝化电池制备工艺，以降低电池生产成本，最终实现规模量产效应，可应用于规模化生产的高效PERL双面电池工艺路线，利用现有设备就能生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种背钝化高效p型PERL双面电池的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将p型硅片置于HF/HNO3混合溶液中清洗，去除表面损伤层、切割线痕；2)将清洗后的硅片置于碱性溶液中进行制绒，之后进行背面抛光；3)将背面抛光后的硅片进行氧化，使SiO2的厚度为10‑15nm；4)将硅片背面进行纳秒激光开膜；5)在硅片背面进行丝网局域印刷硼浆料，之后在800‑1200℃下退火；6)利用POCl3在硅片正面沉积PSG，并采用皮秒激光掺杂形成选择性发射极；7)在硅片正面先沉积一层高折射率SiNx膜，之后再沉积一层低折射率SiNx膜；8)在硅片背面先沉积一层Al2O3，再沉积一层SiNx，或直接在硅片背面沉积一层SiOx，之后在400‑450℃下退火；9)在硅片正面进行丝网印刷银浆料，在硅片背面印刷银铝浆料，烧结后即可。

【技术特征摘要】
1.一种背钝化高效p型PERL双面电池的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将p型硅片置于HF/HNO3混合溶液中清洗，去除表面损伤层、切割线痕；2)将清洗后的硅片置于碱性溶液中进行制绒，之后进行背面抛光；3)将背面抛光后的硅片进行氧化，使SiO2的厚度为10-15nm；4)将硅片背面进行纳秒激光开膜；5)在硅片背面进行丝网局域印刷硼浆料，之后在800-1200℃下退火；6)利用POCl3在硅片正面沉积PSG，并采用皮秒激光掺杂形成选择性发射极；7)在硅片正面先沉积一层高折射率SiNx膜，之后再沉积一层低折射率SiNx膜；8)在硅片背面先沉积一层Al2O3，再沉积一层SiNx，或直接在硅片背面沉积一层SiOx，之后在400-450℃下退火；9)在硅片正面进行丝网印刷银浆料，在硅片背面印刷银铝浆料，烧结后即可。2.根据权利要求1所述的一种背钝化高效p型PERL双面电池的制作方法，其特征在于，步骤1)中，所述的HF/HNO3混合溶液中，HF与HNO3体积比为1:1-5。3.根据权利要求1所述的一种背钝化高效p型PERL双面电池的制作方法，其特征在于，步骤2)中，所述的碱性溶液为KOH溶液或NaOH溶液。4.根据权利要求1所述的一种背钝化高效p型PERL双面电池的制作方法，其特征在于，步骤2)中，所述的背面抛光过程在HF/HNO3混合溶液中进行。5.根据权利要求1所述的一种背钝化高效p型PERL...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟梁，汪建强，赵晨，郑飞，陶智华，眭山，张忠卫，阮忠立，
申请(专利权)人：上海神舟新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31