局部背场背钝化太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术提供一种局部背场背钝化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：在硅基体的背面设置掺杂元素源膜层，掺杂元素源膜层中的掺杂元素与硅基体的掺杂类型相同；用激光扫描掺杂元素源膜层形成激光掺杂图形，使激光掺杂图形内的掺杂元素源膜层中的掺杂元素掺杂入硅基体形成掺杂区域；去除激光掺杂图形之外的掺杂元素源膜层；在硅基体的背面设置背面钝化层；去除与掺杂区域对应位置的背面钝化层；在硅基体的背面设置至少部分覆盖掺杂区域的背面电极；在硅基体的正面设置正面电极。通过上述方法得到的太阳能电池，能提高掺杂浓度，降低背面接触电阻，减小背面金属化接触面积，增加电池和组件的电流、电压及填充因子，提高光电转换效率。

Fabrication of Local Back-field Passivation Solar Cells

【技术实现步骤摘要】
局部背场背钝化太阳能电池的制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种局部背场背钝化太阳能电池的制备方法。
技术介绍
近些年，钝化发射极和背面局部接触电池(PERC)太阳能电池得到大规模量产，已成为行业研究热点。其特点是在硅片的背面沉积Al2O3/SiNx叠层薄膜或SiO2/SiNx叠层薄膜的钝化薄膜层，钝化膜可以有效钝化硅材料表面，降低光生载流子硅表面复合速率，提高少数载流子的有效寿命，促进太阳能电池光电转化效率的提升。钝化膜同时具有增加背面反射的效果，可增加硅体材料对太阳光的吸收，提高光生载流子的浓度，从而增加光电流密度。为了能将电流导出，通常需要在背面钝化膜上开孔状或线状导电通道，再将金属通过这些导电通道与硅基体形成欧姆接触。目前工业上普遍运用的方法是利用激光或化学腐蚀开孔或开线后，再印刷铝浆覆盖在背面这些孔线上，通过烧结后形成局部铝背场金属化接触。在高温烧结过程中，接触界面的铝与硅形成液态合金相，液态合金相在冷却过程中凝固时，一部分硅原子在重结晶过程中被铝原子取代，形成铝掺杂的局域背场。这种局域铝背场电池的局限主要有两点：一、背面采用铝掺杂形成局部背场(p+层)，受铝原子在硅中固溶度的限制，P+浓度峰值仅能达到(1-3)×1018cm-3，限制了太阳能电池的光电转换效率；二、背面导电通道占总体面积较大，会相应减少钝化膜的面积，导致额外的表面复合。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钝化发射极和背面局部扩散(PERL)结构，其特点是利用硅中高固溶度的硼原子替代铝形成掺杂，其掺杂浓度可以达到1×1019-1×1020cm-3。随着P+浓度提高，背面铝与硅的接触电阻减小，金属复合减小，同时提高P+浓度可减小背面导电通道的面积，相应增加钝化层的面积，得到更高的开路电压和填充因子。在现有技术中，虽然对PERL太阳能电池有了进一步研究，但仍存在不同的问题，例如，CN104091842A公开了一种PERL太阳能电池及其制备方法，其方法是：背面钝化层局部开口和背面开口处印刷硼硅浆料，通过与正背面银浆和铝浆的高温共烧形成背面局部硼掺杂。该方法的高温烧结工艺受银浆和铝浆的特性影响，可调节范围小，P+浓度提升有限，不能最大化发挥PERL结构电池的优势。CN107863419A公开了另一种PERL太阳能电池及其制备方法，其方法是：将晶体硅片预处理，正背面沉积钝化层后，背面印刷硼源浆料，再在背面激光掺杂及开窗。该方法中背面激光同时发挥两个作用：掺杂和开窗，易将钝化层的物质如氧化铝和氮化硅掺杂进硅基体中，不利于P+浓度的提升和接触电阻的降低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种局部背场背钝化太阳能电池的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：根据本专利技术实施例的局部背场背钝化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，提供硅基体，在所述硅基体的背面设置掺杂元素源膜层，其中所述掺杂元素源膜层中的掺杂元素与所述硅基体的掺杂类型相同；步骤S2，利用第一激光扫描所述掺杂元素源膜层形成激光掺杂图形，以使所述激光掺杂图形内的掺杂元素源膜层中的掺杂元素掺杂入所述硅基体形成掺杂区域；步骤S3，去除所述激光掺杂图形之外的所述掺杂元素源膜层；步骤S4，在所述硅基体的背面设置背面钝化层；步骤S5，去除与所述掺杂区域对应位置的所述背面钝化层；步骤S6，在所述硅基体的背面设置至少一部分覆盖所述掺杂区域的金属接触背面电极；步骤S7，在所述硅基体的正面设置正面电极，得到所述局部背场背钝化太阳能电池。进一步地，在步骤S1中，所述硅基体为p型硅基体，所述掺杂元素源膜层为硼源膜层，所述掺杂元素为硼。进一步地，在步骤S1中，在所述硅基体的背面形成硼源膜层之前还进行前处理，所述前处理包括以下步骤：步骤11，在硅基体表面制绒，制绒溶液为氢氧化钠和异丙醇的水溶液，制绒温度为60-90℃；步骤12，清洗制绒后的硅基体，清洗溶液为氢氟酸、硝酸、盐酸、硫酸中的一种或多种水溶液，清洗时间为0.5-60min，清洗温度为5-90℃；步骤13，将清洗后的硅基体在扩散炉管中进行磷扩散形成N型发射极，扩散温度为700-1000℃，扩散时间为60-150min，扩散后发射极方块电阻为60-150ohms/sq；步骤14，去除扩散过程中在所述硅基体背面生成的PN结和所述硅基体上形成的磷硅玻璃。进一步地，在步骤S1中，所述硼源膜层为硼硅玻璃层或含硼浆料涂层，所述硼源膜层中硼元素的质量百分含量为1％-50％。进一步地，通过化学气相沉积方式沉积所述硼硅玻璃层，沉积温度为200-450℃，所述硼硅玻璃的厚度为10-200nm。进一步地，所述含硼浆料涂层由含硼浆料涂覆后形成，所述含硼浆料中含有含硼化合物、掺硼的介质中的至少一种，所述含硼化合物包括氧化硼，所述掺硼的介质包括掺硼的纳米硅。进一步地，在步骤S2中，所述第一激光为纳秒激光且频率为10-100MHz，所述第一激光的脉冲宽度为10-500ns，所述第一激光的光斑形状为圆形或矩形。进一步地，在步骤S2中，所述激光掺杂图形为点线图形结构或点阵图形结构，在所述点线图形结构中，点的直径或边长为30-200μm，在每条点线上相邻两个点的中心间距为30-500μm，相邻两条点线的中心间距为200-1500μm。进一步地，在步骤S4中，所述背面钝化层形成为氧化铝、氮化硅、氧化硅中的一种或多种。进一步地，在步骤S4中，先沉积形成5-30nm厚的氧化铝层，再在所述氧化铝层上沉积形成60-200nm厚的氮化硅层以构成所述背面钝化层。进一步地，在步骤S1中，所述硅基体为n型硅基体，所述掺杂元素源膜层为磷源膜层，所述掺杂元素为磷。进一步地，在步骤S1中，所述磷源膜层为磷硅玻璃层或含磷浆料涂层，所述磷源膜层中磷元素的质量百分含量为1％-50％。进一步地，所述含磷浆料涂层由含磷浆料涂覆后形成，所述含磷浆料中含有含磷化合物、掺磷的介质中的至少一种。进一步地，在步骤S3中，采用含HF酸的混酸溶液去除所述激光掺杂图形之外的所述掺杂元素源膜层。进一步地，在步骤S5中，采用第二激光进行扫描或者丝网印刷腐蚀浆料的方式去除与所述掺杂区域相应位置的所述背面钝化层。进一步地，所述第二激光为波长为532nm的绿光激光，脉冲宽度为5-20ps或1-20ns，功率为10-30w。本专利技术的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：根据本专利技术的局部背场背钝化太阳能电池的制备方法，在硅基体的背面设置掺杂元素源膜层，再将掺杂元素掺杂入硅基体形成掺杂区域，然后再形成背面钝化层，去除与掺杂区域对应位置的背面钝化层，在硅基体的背面设置能够覆盖掺杂区域的金属接触背面电极，在硅基体的正面设置正面电极，进而得到局部背场背钝化太阳能电池。该方法能提高局部背场的掺杂浓度，降低背面接触电阻，使背面金属化接触面积减小，增加电池和组件的电流、电压及填充因子，提高电池和组件的光电转换效率；此外，通过将掺杂和开窗两个阶段分开且使用不同频率、功率的激光，能够有效地避免将钝化层的物质(例如氧化铝、氮化硅)掺杂进入硅基体中，有利于进一步提高掺杂浓度、降低接触电阻。附图说明图1为本专利技术实施例的局部背场背钝化太阳能电池的制备方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例的局部背场背钝化太阳能电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种局部背场背钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，提供硅基体，在所述硅基体的背面设置掺杂元素源膜层，其中所述掺杂元素源膜层中的掺杂元素与所述硅基体的掺杂类型相同；步骤S2，利用第一激光扫描所述掺杂元素源膜层形成激光掺杂图形，以使所述激光掺杂图形内的掺杂元素源膜层中的掺杂元素掺杂入所述硅基体形成掺杂区域；步骤S3，去除所述激光掺杂图形之外的所述掺杂元素源膜层；步骤S4，在所述硅基体的背面设置背面钝化层；步骤S5，去除与所述掺杂区域对应位置的所述背面钝化层；步骤S6，在所述硅基体的背面设置至少一部分覆盖所述掺杂区域的金属接触背面电极；步骤S7，在所述硅基体的正面设置正面电极，得到所述局部背场背钝化太阳能电池。

【技术特征摘要】
1.一种局部背场背钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，提供硅基体，在所述硅基体的背面设置掺杂元素源膜层，其中所述掺杂元素源膜层中的掺杂元素与所述硅基体的掺杂类型相同；步骤S2，利用第一激光扫描所述掺杂元素源膜层形成激光掺杂图形，以使所述激光掺杂图形内的掺杂元素源膜层中的掺杂元素掺杂入所述硅基体形成掺杂区域；步骤S3，去除所述激光掺杂图形之外的所述掺杂元素源膜层；步骤S4，在所述硅基体的背面设置背面钝化层；步骤S5，去除与所述掺杂区域对应位置的所述背面钝化层；步骤S6，在所述硅基体的背面设置至少一部分覆盖所述掺杂区域的金属接触背面电极；步骤S7，在所述硅基体的正面设置正面电极，得到所述局部背场背钝化太阳能电池。2.根据权利要求1所述的局部背场背钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述硅基体为p型硅基体，所述掺杂元素源膜层为硼源膜层，所述掺杂元素为硼。3.根据权利要求2所述的局部背场背钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述硼源膜层为硼硅玻璃层或含硼浆料涂层，所述硼源膜层中硼元素的质量百分含量为1％-50％。4.根据权利要求2所述的局部背场背钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述第一激光为纳秒激光且频率为10-100MHz，所述第一激光的脉冲宽度为10-500ns，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉林，张俊兵，陈泉阳，
申请(专利权)人：晶澳扬州太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32