一种双面发电的PERL太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及太阳能电池制备领域，公开了一种双面发电的PERL太阳能电池及其制备方法，通过先将P型硅片进行清洗、制绒、抛光、背钝化、正面沉积N

A Perl solar cell with double side power generation and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种双面发电的PERL太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池制备领域，具体涉及一种双面发电的PERL太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
PERL(钝化发射极背部局域扩散)(PassivatedEmitterandRearLocally-diffused)电池是钝化发射极、背面局域扩散太阳能电池的简称。1990年，新南威尔士大学的在PERC电池结构和工艺的基础上，在电池背面的接触孔处采用了BBr3局域扩散制备出PERL电池，该太阳能电池效率较高。PERL电池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％电池效率的电池，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，电池成本可控的高效晶体硅电池技术路线。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，中国专利CN104091842A公开了一种分布式局域硼掺杂的双面感光晶体硅太阳电池及其制备方法，该电池包括硅衬底，在硅衬底正面设有N型掺杂区、N型掺杂区上设有正面减反钝化膜，硅衬底背面设有背面钝化膜，制备方法还包括以下步骤：在背面钝化膜上以分布式短线的图案将背面钝化膜局部去除，露出硅衬底，形成多个去除通道；然后局域印刷硼硅浆料以覆盖去除通道；随后分别印刷背面电极层和正面电极层，并烘干；然后进行高温烧结，去除通道内的硼硅浆料与硅衬底接触界面形成分布式的P型硼重掺杂区局域，组成P型硼重掺杂层；并在高温烧结过程中，同时形成正面电极层和背面电极层。中国专利CN104022188A公开了一种太阳能电池局域掺杂方法，该方法的步骤如下：a)根据太阳能电池结构，在太阳能电池的衬底表面修饰相应图形的分子膜；其中，分子膜中具有亲水基团和疏水基团；b)在经过步骤a)处理后的衬底上设置含掺杂源的溶液，并且溶液中具有极性溶剂，使掺杂源分布在相应图形上；c)挥发溶液，在衬底上留下局域分布的掺杂源；d)再经过热扩散掺杂，使得留下的掺杂源扩散至衬底上，从而形成局域掺杂。上述两种方法均是先在太阳能电池的背面进行开槽，然后再印刷/喷涂掺杂源，最后采用高温掺杂的方式进行局域掺杂，该方法制作工艺复杂，且高温会对硅片产生损伤。中国专利CN103996746A公开了一种可量产的PERL晶体硅太阳电池的制作方法，包括硅片去损伤并制绒、清洗；磷扩散；背面磷硅玻璃去除，并实现背面抛光，去除磷硅玻璃并清洗；背面氧化铝/氮化硅叠层薄膜生长；正面氮化硅减反射薄膜生长；背面印刷p型掺杂剂并烘干；背面的p型掺杂剂印刷区局域采用激光进行局域重掺杂；超声清洗；背面印刷背电极及铝背场，正面印刷银栅线；烧结，测试。该方法的背面电极为全铝背场，为单面发电，光电转换效率低，且形成的局域重掺杂层容易被印刷的背面电极破坏，从而增加太阳能电池的接触电阻。可见，现有PERL太阳能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
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种双面发电的PERL太阳能电池及其制备方法，该制备方法操作简单，不会对硅片产生损坏，且该方法制备得到的PERL太阳能电池具有双面发电的效果，有效的提高了PERL太阳能电池的光电转换效率，本专利技术的内容如下：本专利技术提供了一种双面发电的PERL太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：S1.硅片预处理：将P型硅片置于HF/HNO3混合溶液中清洗，去除所述P型硅片表面的损伤层和切割线痕，然后取出进行制绒处理；S2.硅片背面处理：将步骤S1预处理得到的P型硅片的背面置于KOH溶液中进行抛光处理，然后用PECVD方法在P型硅片的背面淀积一层Al2O3层，然后在所述Al2O3层上淀积一层钝化膜SiNx层，所述的Al2O3层厚度为10-20nm，所述的钝化膜SiNx层厚度为80-100nm；S3.硅片正面处理：采用POCl3作为磷源，在步骤S2处理得到的P型硅片的正面进行磷扩散，形成N+掺杂层，并采用纳秒激光处理所述N+掺杂层形成选择性发射极，然后再使用PECVD方法沉积一层SiNx层，所述的SiNx层厚度为100-120nm；S4.硅片背面重掺杂层处理：在步骤S3处理得到的P型硅片的背面采用丝网局域印刷硼浆料后烘干形成硼浆栅线，然后采用纳秒激光处理所述硼浆栅线形成局域开口，所述局域开口处具有与P型硅片直接接触的重掺杂层；S5.栅线印刷处理：在所述局域开口处采用丝网印刷电极浆料形成背面栅线，烘干后在硅片正面进行丝网印刷银浆料形成正面银栅线，烧结后即得到所述的双面发电的PERL太阳能电池。优选的，步骤S4中，所述硼浆料的制备方法为：将硅硼合金和有机载体混匀，研磨、分散，得到硼浆料，所述硼浆料的细度≤10μm。优选的，步骤S4中，所述局域开口的宽度为40-60μm，长度为100-300μm，相邻两个所述的局域开口的间距为400-600μm。优选的，步骤S4中，所述烘干的温度为200-300℃，烘干时间为4-6min。优选的，所述的纳秒激光频率为10-100MHz，所述的纳秒激光脉冲宽度为100-500ns。优选的，步骤S4中，所述重掺杂层的厚度为2-3μm，所述的重掺杂层的掺杂浓度为8×1019-5×1020cm-3。优选的，步骤S5中，所述电极浆料为铝浆或银铝浆。优选的，步骤S5中，所述背面栅线的线宽为150-210μm。优选的，步骤S5中，所述烘干温度为200-300℃，烘干时间为4-6min。优选的，步骤S5中，所述烧结峰值温度为875～915℃。本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的双面发电的PERL太阳能电池，所述太阳能电池包括P型硅片；依次设置在P型硅片正面的N+掺杂层、SiNx层和正面银栅线；以及依次镀膜在P型硅片背面的Al2O3层、钝化膜SiNx层和背面栅线；所述钝化膜SiNx层上具有多个局域开口，P型硅片中沿所述局域开口向里层掺杂形成的重掺杂层，所述背面栅线设置在重掺杂层上。与现有技术相比，本专利技术提供了一种双面发电的PERL太阳能电池及其制备方法，具有以下优点和有益效果：1、本专利技术制备方法是先将P型硅片进行清洗、制绒、抛光、背钝化、正面沉积N+掺杂层和SiNx膜、背面印刷硼浆料处理，然后采用激光形成背面局域开口和重掺杂层，最后在背面印刷铝浆、银铝浆或者银浆等电极浆料形成背面栅线，正面印刷银浆料形成正面银栅线，再经烧结后形成本专利技术双面发电的PERL太阳能电池。本专利技术先在P型硅片背面印刷硼浆料再用激光形成背面局域开口和重掺杂层，制备工艺相对简单，这样形成的局域开口宽度大幅度减少，在保证接触的同时减少了钝化膜SiNx层的损伤，同时减少了激光对硅片造成的损伤面积。且本专利技术中硼掺杂形成的重掺杂层厚度达到2～3μm，使得背面电极在烧结时不会破坏局域重掺杂层，能形成良好的欧姆接触。2、本专利技术电池背面电极为栅线结构，背面电极同时可以接收光照，从而实现双面发电，增加了太阳能电池的光电转换效率。附图说明...

【技术保护点】
1.一种双面发电的PERL太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.硅片预处理：将P型硅片置于HF/HNO

【技术特征摘要】
1.一种双面发电的PERL太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.硅片预处理：将P型硅片置于HF/HNO3混合溶液中清洗，去除所述P型硅片表面的损伤层和切割线痕，然后取出进行制绒处理；
S2.硅片背面处理：将步骤S1预处理得到的P型硅片的背面置于KOH溶液中进行抛光处理，然后用PECVD方法在P型硅片的背面淀积一层Al2O3层，然后在所述Al2O3层上淀积一层钝化膜SiNx层，所述的Al2O3层厚度为10-20nm，所述的钝化膜SiNx层厚度为80-100nm；
S3.硅片正面处理：采用POCl3作为磷源，在步骤S2处理得到的P型硅片的正面进行磷扩散，形成N+掺杂层，并采用纳秒激光处理所述N+掺杂层形成选择性发射极，然后再使用PECVD方法沉积一层SiNx层，所述的SiNx层厚度为100-120nm；
S4.硅片背面重掺杂层处理：在步骤S3处理得到的P型硅片的背面采用丝网局域印刷硼浆料后烘干形成硼浆栅线，然后采用纳秒激光处理所述硼浆栅线形成局域开口，所述局域开口处具有与P型硅片直接接触的重掺杂层；
S5.栅线印刷处理：在所述局域开口处采用丝网印刷电极浆料形成背面栅线，烘干后在硅片正面进行丝网印刷银浆料形成正面银栅线，烧结后即得到所述的双面发电的PERL太阳能电池。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S4中，所述硼浆料的制备方法为：将硅硼合金和有机载体混匀，研磨、分散，得到硼浆料，所述硼浆料的细度≤10μm。


3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘媛，丁丽萍，丁中武，顾鹏程，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32