一种P型单晶PERC电池及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种P型单晶PERC电池及其制作方法，包括如下步骤：步骤S1，表面织构；步骤S2，高温磷扩散；步骤S3，周边刻蚀及背面抛光；步骤S4，背面氧化铝层制备；步骤S5，二氧化硅层制备；步骤S6，氮氧化硅层制备；步骤S7，背面激光开槽；步骤S8，正、背面电极制备。本发明专利技术在保证钝化效果的前提下，通过改变电池膜层结构、制作原材料及相应的工艺优化方法来减少氢源来源，降低太阳能电池片中的多余氢原子，达到改善太阳能电池LeTID的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种P型单晶PERC电池及其制作方法
本专利技术涉及一种太阳能电池及其制作方法，具体涉及一种P型单晶PERC电池及其制作方法，属于太阳能电池生产制造

技术介绍
近年来，光伏行业的主流产品是掺硼P型单晶PERC（PassivatedEmmiterandRearCell，也称钝化发射极和背面电池）太阳能电池，但该主流产品存在不同程度的光致衰减（LID，LightInducedDegradation）和光热衰减（LeTID，LightandelevatedTemperatureInducedDegradation）现象。光致衰减和光热衰减是指在一定高温和光照条件下，PERC电池具有明显的效率衰减现象，严重影响太阳能电池的发电量。目前行业内主要是通过各种工艺优化方法改善PERC电池的LID；但是针对LeTID的改善优化方法却很少，致使掺硼P型PERC太阳能电池中LeTID严重的有时会超过10%左右，严重制约P型单晶PERC电池的发展。一般理论认为，光热衰减主要是由于电池片中存在多余的氢原子、硅片缺陷及金属杂质等几种因素综合造成的，其中电池片中多余的氢原子是最主要因素。多余的氢越多，衰减越严重，从而导致电池和组件效率下降。为了改善这一问题，目前有两个研究方向：一种是采用低缺陷高质量硅片，但会导致制造成本大幅增加，不符合光伏行业降本提效发展趋势；另一种是尽可能减少电池片中氢的含量，但现有电池制作工序并不能减少氢含量，因为在利用PECVD法沉积正面SiNx薄膜及背面沉积AlOx/SiNx叠层膜时，都会有大量的氢源引入，最终导致电池片中出现多余的氢原子，产生严重的LeTID现象。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种P型单晶PERC电池及其制作方法，主要是在保证钝化效果的前提下，通过改变电池膜层结构、制作原材料及相应的工艺优化方法来减少氢源来源，降低太阳能电池片中的多余氢原子，达到改善太阳能电池LeTID的技术效果。为实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：根据本专利技术的一个方面，提供了一种P型单晶PERC电池的制作方法，包括如下步骤：步骤S1，表面织构：利用低浓度碱溶液对硅片在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性，在P型硅片表面腐蚀形成形成金字塔状表面形貌，其中，反应碱溶液：1.0-1.5wt%的NaOH，反应时间:200-400s，温度:70-90℃，反射率：11-12%；步骤S2，高温磷扩散：用氮气通过恒温的液态源瓶，把扩散源三氯氧磷带入高温扩散炉中，同时通入足量的氧气，经过反应后磷原子扩散进入P型硅片内部，形成N型杂质分布，得到PN结，其中，氮气流量：500-800sccm，氧气流量：600-1000sccm，反应时间：80-100min，温度：700-800℃，扩散方阻：110-130欧姆，再采用激光掺杂方法在正面电极区域形成重掺区，方阻为：90-100欧姆；步骤S3，周边刻蚀及背面抛光：利用HF酸液对扩散后的硅片背面和边缘进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的正、背表面相互绝缘，使用KOH和抛光添加剂对硅片背面进行抛光处理，背面反射率：40-45%；步骤S4，背面氧化铝层制备：使用浆料搅拌机将氧化铝浆料充分搅拌均匀，再采用丝网印刷方式将氧化铝浆料印刷在背面，其中，印刷压力：50-80N，印刷速度：300-400mm/s，版间距：0.5-1.5mm，烘干条件：280-350℃，5-10min；步骤S5，二氧化硅层制备：采用热氧化方法在正、背面沉积一层二氧化硅薄膜，其中，氧气流量：1000-2000sccm，压力：100-300pa，热氧化温度：600-700℃，时间：10-30min；步骤S6，氮氧化硅层制备：使用PECVD法在正、背面分别沉积氮氧化硅薄膜，其中，至少一层膜结构的正面氮氧化硅层的制备条件为：沉积温度：450-550℃，N2O流量：200-800sccm，压力：1500-2000pa，沉积时间：500-700s；背面氮氧化硅层的制备条件为：沉积温度：500-550℃，N2O流量：500-1200sccm，压力：1500-2000pa，沉积时间：350-600s；步骤S7，背面激光开槽：利用激光相融原理进行背面叠层钝化膜局部开槽，背面激光图形参数为：光斑直径：20-50μm，激光线间距：500-900μm；步骤S8，正、背面电极制备：采用丝网印刷法制备正、背面电极，并收集电流，再经过烧结，制得P型单晶PERC电池。进一步地，根据本专利技术的制作方法，步骤S6中正面氮氧化硅层采用三层膜结构，其中，触接硅片基底的为第一层膜，第一层膜厚：35-45nm，折射率：2.15-2.25；第二层膜厚：20-30nm，折射率：2.05-2.15；第三层膜厚：10-15nm；折射率：1.90-2.00。进一步地，根据本专利技术的制作方法，在步骤S5之前，还包括如下步骤：在惰性气氛下，对步骤S4制备的氧化铝层进行高温退火处理，其中，退火温度：550-600℃，退火时间：10-20min。进一步地，根据本专利技术的制作方法，步骤S4制备的背面氧化铝层的厚度为100-150nm。进一步地，根据本专利技术的制作方法，步骤S5制备的二氧化硅层的厚度为2-5nm。进一步地，根据本专利技术的制作方法，步骤S6制备的正面氮氧化硅层的厚度为75-80nm，折射率为2.05-2.15。进一步地，根据本专利技术的制作方法，步骤S6制备的背面氮氧化硅层的厚度为60-70nm，折射率为2.05-2.10。根据本专利技术的另一方面，提供了一种P型单晶PERC电池，使用上述的制作方法制作而成。与已有技术相比，通过本专利技术制作方法制备的P型单晶PERC电池具有如下有益效果：1.正面采用二氧化硅/氮氧化硅膜层结构，增加非氢源反应气体，减少含氢源气体的使用量，从而降低电池片中的多余氢原子，达到改善电池片LeTID现象的效果；2.正面的二氧化硅/氮氧化硅膜层折射率可调控，可吸收更多入射光，增加光生载流子，提高电池短路电流；3.背面的氧化铝膜层采用丝网印刷方式制备，完全不使用含氢源反应材料，大幅度降低电池片中的多余氢原子，进一步改善电池片的LeTID现象；4.丝网印刷氧化铝薄膜可兼容原有生产线的丝网印刷设备，不需要增加额外设备，而且氧化铝浆料成本远低于使用PECVD/ALD法的反应气体，总体电池制作成本大幅度降低；5.制备氧化铝薄膜不采用易燃易爆反应气体，制作过程中提高生产安全性；6.背面氮氧化硅膜层代替原来氮化硅膜层，引入非氢源反应气体，减少含氢源气体的使用量，从而降低了电池片中多余氢原子含量，显著改善了电池片的LeTID现象。附图说明图1是本专利技术制作方法流程图；图2是本专利技术电池结构示意图；其中，部件说明如下：1、正面电极；2、正面氮氧化硅层；3、正面二氧化硅层；4、硅片基底；5、背面氧化铝层；6、背面二氧化硅层；7、背面氮氧化硅层；8、背面电极。具体实施方式下面结合附图和具体的实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。所述实施例的示例在附图中示出，在下述本专利技术的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本专利技术的具体实施方式的示例性说明，旨在用于解释本专利技术，而不构成为对本专利技术的限制。实施例1步骤S1，表面织构，也称碱制绒，即利用碱溶液对硅片基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种P型单晶PERC电池的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，表面织构：利用低浓度碱溶液对硅片在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性，在P型硅片表面腐蚀形成形成金字塔状表面形貌，其中，反应碱溶液：1.0‑1.5wt%的NaOH，反应时间:200‑400s，温度:70‑90℃，反射率：11‑12%；步骤S2，高温磷扩散：用氮气通过恒温的液态源瓶，把扩散源三氯氧磷带入高温扩散炉中，同时通入足量的氧气，经过反应后磷原子扩散进入P型硅片内部，形成N型杂质分布，得到PN结，其中，氮气流量：500‑800sccm，氧气流量：600‑1000sccm，反应时间：80‑100min，温度：700‑800℃，扩散方阻：110‑130欧姆，再采用激光掺杂方法在正面电极区域形成重掺区，方阻为：90‑100欧姆；步骤S3，周边刻蚀及背面抛光：利用HF酸液对扩散后的硅片背面和边缘进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的正、背表面相互绝缘，使用KOH和抛光添加剂对硅片背面进行抛光处理，背面反射率：40‑45%；步骤S4，背面氧化铝层制备：使用浆料搅拌机将氧化铝浆料充分搅拌均匀，再采用丝网印刷方式将氧化铝浆料印刷在硅片背面，其中，印刷压力：50‑80N，印刷速度：300‑400mm/s，版间距：0.5‑1.5mm，烘干条件：280‑350℃，5‑10min；步骤S5，二氧化硅层制备：采用热氧化方法在正、背面沉积一层二氧化硅薄膜，其中，氧气流量：1000‑2000sccm，压力：100‑300pa，热氧化温度：600‑700℃，时间：10‑30min；步骤S6，氮氧化硅层制备：使用PECVD法在正、背面分别沉积氮氧化硅薄膜，其中，至少一层膜结构的正面氮氧化硅层的制备条件为：沉积温度：450‑550℃，N2O流量：200‑800sccm，压力：1500‑2000pa，沉积时间：500‑700s；背面氮氧化硅层的制备条件为：沉积温度：500‑550℃，N2O流量：500‑1200sccm，压力：1500‑2000pa，沉积时间：350‑600s；步骤S7，背面激光开槽：利用激光相融原理进行背面叠层钝化膜局部开槽，背面激光图形参数为：光斑直径：20‑50μm，激光线间距：500‑900μm；步骤S8，正、背面电极制备：采用丝网印刷法制备正、背面电极，并收集电流，再经过烧结，制得P型单晶PERC电池。...

【技术特征摘要】
1.一种P型单晶PERC电池的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，表面织构：利用低浓度碱溶液对硅片在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性，在P型硅片表面腐蚀形成形成金字塔状表面形貌，其中，反应碱溶液：1.0-1.5wt%的NaOH，反应时间:200-400s，温度:70-90℃，反射率：11-12%；步骤S2，高温磷扩散：用氮气通过恒温的液态源瓶，把扩散源三氯氧磷带入高温扩散炉中，同时通入足量的氧气，经过反应后磷原子扩散进入P型硅片内部，形成N型杂质分布，得到PN结，其中，氮气流量：500-800sccm，氧气流量：600-1000sccm，反应时间：80-100min，温度：700-800℃，扩散方阻：110-130欧姆，再采用激光掺杂方法在正面电极区域形成重掺区，方阻为：90-100欧姆；步骤S3，周边刻蚀及背面抛光：利用HF酸液对扩散后的硅片背面和边缘进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的正、背表面相互绝缘，使用KOH和抛光添加剂对硅片背面进行抛光处理，背面反射率：40-45%；步骤S4，背面氧化铝层制备：使用浆料搅拌机将氧化铝浆料充分搅拌均匀，再采用丝网印刷方式将氧化铝浆料印刷在硅片背面，其中，印刷压力：50-80N，印刷速度：300-400mm/s，版间距：0.5-1.5mm，烘干条件：280-350℃，5-10min；步骤S5，二氧化硅层制备：采用热氧化方法在正、背面沉积一层二氧化硅薄膜，其中，氧气流量：1000-2000sccm，压力：100-300pa，热氧化温度：600-700℃，时间：10-30min；步骤S6，氮氧化硅层制备：使用PECVD法在正、背面分别沉积氮氧化硅薄膜，其中，至少一层膜结构的正面氮氧化硅层的制备条件为：沉积温度：450-550℃，N2O流量：200-800sccm，压力：1500-2000pa，沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：康海涛，郭万武，吴中亚，
申请(专利权)人：中建材浚鑫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32