晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法、电池、组件技术

本发明专利技术涉及一种晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法，所述制备方法包括：(1)提供硅片以及扩散源，其中扩散源包括扩散元素；(2)采用打印方法将扩散源置于硅片一表面上而形成第一预制层；(3)对带有第一预制层的硅片进行退火处理，使扩散元素扩散进入硅片中，以形成预制扩散层；(4)采用打印方法将扩散源置于预制扩散层上而形成间隔的第二预制结构；(5)对带有第二预制结构的硅片再次进行退火处理，使扩散元素扩散进入预制扩散层中，得到扩散层；其中，扩散层包括多个连续的单元，每一单元包括相邻的第一扩散结构和第二扩散结构，第一扩散结构的方阻大于第二扩散结构的方阻。本发明专利技术在第二扩散结构对应的区域制备电极，可提升接触性能。

Diffusion layer of crystalline silicon solar cell and its preparation method, cell and module

【技术实现步骤摘要】
晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法、电池、组件
本专利技术涉及太阳能电池领域，特别是涉及晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法、电池、组件。
技术介绍
规模化生产制作晶体硅太阳能电池的流程包括扩散，而扩散形成扩散层后得到的PN结是晶体硅太阳能电池的心脏，直接影响晶体硅太阳能电池的电性能。当前，晶体硅太阳能电池一般采用(100)p型硅作为基体材料，背靠背垂直插入石英舟中，以液态三氯氧磷(POCl3)作为扩散源，通过保护气体将磷源携带进入反应系统后通过热扩散处理在硅片中形成扩散层。其中，热扩散处理是先将磷源在1000℃左右分解，沉积于硅片表面，然后在800-900℃下进行一段时间的推结，形成扩散层的。但是，随着硅片厚度的不断降低，超薄硅片无法实现背靠背垂直插入石英舟中，致使上述工艺存在较大的兼容性问题。而且，在上述的热扩散处理中，硅片的两面及边缘均会形成扩散层，而边缘处的扩散层会使上下面导通，导致电池无法正常工作。为了保证太阳电池的性能，工业生产中一般会将硅片漂浮在酸性溶液上以去除背面和边缘的扩散层。然而，现有的后清洗设备主要采用滚轮流水线去除背面及边缘的扩散层，普遍要求硅片最小厚度为140μm～160μm。若采用该工艺直接刻蚀超薄硅片会导致硅片底部的腐蚀溶液绕过硅片边缘到达硅片正面，从而破坏正面的扩散层。同时，由于超薄硅片具有一定的柔韧性，其在滚轮之间会出现一定程度的弯曲，大大降低了刻蚀工艺的稳定性。因此，现有工艺中，有通过直接生长扩散层的方法，但该方法设备成本较高；也有通过旋涂扩散源的方法或者通过光刻技术区域涂覆扩散源后扩散的方法来实现扩散层制备，但前者可控性不高，只能全面积扩散，后者光刻工艺成本较高，生产效率偏低。
技术实现思路
基于此，有必要针对晶体硅太阳能电池扩散层的制备问题，提供一种晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法、电池、组件，该制备方法不受硅片厚度的限制，可实现扩散层的可控制备，还可保证硅片的完整性且制得的扩散层方阻可控。一种晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，包括：(1)提供硅片以及扩散源，其中所述扩散源包括扩散元素；(2)采用打印方法将所述扩散源置于所述硅片一表面上而形成第一预制层；(3)对带有所述第一预制层的硅片进行退火处理，使所述扩散元素扩散进入所述硅片中，以形成预制扩散层；(4)采用打印方法将所述扩散源置于所述预制扩散层上而形成第二预制结构；(5)对带有所述第二预制结构的硅片再次进行退火处理，使所述扩散元素扩散进入所述预制扩散层中，得到扩散层；其中，所述扩散层包括第一扩散结构和第二扩散结构，所述第一扩散结构的方阻大于所述第二扩散结构的方阻。在其中一个实施例中，步骤(1)中，所述硅片的厚度为5μm～100μm。在其中一个实施例中，步骤(1)中，所述扩散元素包括B元素或P元素。在其中一个实施例中，步骤(2)中所述扩散源的扩散元素与步骤(4)中所述扩散源的扩散元素相同。在其中一个实施例中，所述第一预制层的厚度大于所述第二预制结构的厚度。在其中一个实施例中，步骤(2)和步骤(4)中，所述打印方法均包括墨水直写、喷墨打印中的一种。在其中一个实施例中，步骤(3)和步骤(5)中的退火处理工艺一致，所述退火处理的温度均为600℃～1000℃，时间均为20分钟～120分钟。在其中一个实施例中，在退火处理时均通入保护气体，所述保护气体包括氮气、氩气中的至少一种。在其中一个实施例中，所述保护气体中还包括氧气，所述氧气的通入量小于等于50％。在其中一个实施例中，在步骤(3)退火处理后，步骤(4)之前，还包括采用刻蚀溶液去除所述硅片上残留的第一预制层；及/或在步骤(5)退火处理后，还包括采用刻蚀溶液去除所述硅片上残留的第二预制结构。本专利技术通过打印方法在硅片上实现预制层的均匀可控制备，不受硅片厚度的限制。尤其是，在硅片为超薄硅片时，打印方法的打印探头与硅片不接触，这种非压力非接触式制备预制层的方法不会对超薄硅片产生损害，有利于保护超薄硅片的完整性，提升超薄硅片太阳电池扩散工艺的可靠性。本专利技术在退火处理过程中，第一预制层和第二预制层均保持在打印区域不偏出，第一预制层和第二预制层的溶剂挥发后扩散元素扩散进入硅片中，属于固态扩散，不会在硅片的另一表面及侧面上形成扩散层，不需要进行后续扩散层的繁琐的清洗过程，不仅工艺简单、成本低，还可以保证硅片的完整性和工艺稳定性，可重复性好，具有很好的实际应用价值。一种如上述制备方法得到的晶体硅太阳能电池扩散层，所述扩散层包括第一扩散结构和第二扩散结构，所述第一扩散结构和所述第二扩散结构的方阻均为20Ω/□～110Ω/□，所述第一扩散结构的方阻大于所述第二扩散结构的方阻。本专利技术的扩散层中包括第一扩散结构和第二扩散结构，且第一扩散结构的方阻大于所述第二扩散结构的方阻，因此，可以提升晶体硅太阳能电池的开压。而且，在第二扩散结构的表面制备电极，可以提升与电极的接触性能，降低接触电阻，提高电池的采集光生电流的能力，适合应用于高灵敏度器件和航空领域薄膜电池等。一种晶体硅太阳能电池，包括电极以及如上所述的扩散层，所述电极设置于所述第二扩散结构的表面。本专利技术的晶体硅太阳能电池的转换效率远高于其它太阳能电池，且本专利技术的晶体硅太阳能电池可批量化生产，生产效率高，成本低。一种太阳能电池组件，包括上述的晶体硅太阳能电池。本专利技术太阳能电池组件的电能转化效率高。而且，由于晶体硅太阳能电池的成本下降，因此，本专利技术的太阳能电池组件的整体成本下降，使太阳电池组件的发电成本下降，具有极大的市场竞争力。附图说明图1为本专利技术晶体硅太阳能电池扩散层的一实施方式的制备工艺流程图；图2为本专利技术晶体硅太阳能电池扩散层的另一实施方式的制备工艺流程图。图中：1、硅片；2、第一预制层；3、预制扩散层；4、第二预制结构；5、扩散层；51、第一扩散结构；52、第二扩散结构。具体实施方式以下将对本专利技术提供的晶体硅太阳能电池扩散层及其制备方法、电池、组件作进一步说明。如图1所示，该实施方式的晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法包括：(1)提供硅片1以及扩散源，其中所述扩散源包括扩散元素；(2)采用打印方法将所述扩散源置于所述硅片1一表面上而形成第一预制层2；(3)对带有所述第一预制层2的硅片1进行退火处理，使所述扩散元素扩散进入所述硅片1中，以形成预制扩散层3；(4)采用打印方法将所述扩散源置于所述预制扩散层3上而形成第二预制结构4；(5)对带有所述第二预制结构4的硅片1再次进行退火处理，使所述扩散元素扩散进入所述预制扩散层4中，得到扩散层5；其中，所述扩散层5包括第一扩散结构51和第二扩散结构52，所述第一扩散结构51的方阻大于所述第二扩散结构52的方阻。步骤(1)中，所述硅片1的厚度不限，如当前160μm～180μm左右厚度的主流硅片以及超薄硅片均适用该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，包括：/n(1)提供硅片以及扩散源，其中所述扩散源包括扩散元素；/n(2)采用打印方法将所述扩散源置于所述硅片一表面上而形成第一预制层；/n(3)对带有所述第一预制层的硅片进行退火处理，使所述扩散元素扩散进入所述硅片中，以形成预制扩散层；/n(4)采用打印方法将所述扩散源置于所述预制扩散层上而形成第二预制结构；/n(5)对带有所述第二预制结构的硅片再次进行退火处理，使所述扩散元素扩散进入所述预制扩散层中，得到扩散层；其中，所述扩散层包括第一扩散结构和第二扩散结构，所述第一扩散结构的方阻大于所述第二扩散结构的方阻。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，包括：
(1)提供硅片以及扩散源，其中所述扩散源包括扩散元素；
(2)采用打印方法将所述扩散源置于所述硅片一表面上而形成第一预制层；
(3)对带有所述第一预制层的硅片进行退火处理，使所述扩散元素扩散进入所述硅片中，以形成预制扩散层；
(4)采用打印方法将所述扩散源置于所述预制扩散层上而形成第二预制结构；
(5)对带有所述第二预制结构的硅片再次进行退火处理，使所述扩散元素扩散进入所述预制扩散层中，得到扩散层；其中，所述扩散层包括第一扩散结构和第二扩散结构，所述第一扩散结构的方阻大于所述第二扩散结构的方阻。


2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硅片的厚度为5μm～100μm。


3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述扩散元素包括B元素或P元素。


4.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述扩散源的扩散元素与步骤(4)中所述扩散源的扩散元素相同。


5.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，所述第一预制层的厚度大于所述第二预制结构的厚度。


6.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池扩散层的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(4)中，所述打印方法均包括墨水直写、喷墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，蒋晔，陈颖，付浩然，张柏诚，刘兰兰，王志建，邰艳龙，彭祖军，
申请(专利权)人：浙江清华柔性电子技术研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33