本发明专利技术提供了一种用于PERC电池的基片、PERC电池及其制备方法。所述基片包括具有PN结的硅片层，以及从具有PN结的硅片层背面向外依次设置的背面钝化层和保护层；背面钝化层和保护层上开设有多个凹槽，凹槽贯通背面钝化层和保护层；凹槽沿深度方向包括第一凹槽区和第二凹槽区，第二凹槽区位于第一凹槽区的底部且与第一凹槽区连通，第一凹槽区的开口面积大于第二凹槽区的开口面积。所述PERC电池包括：上述基片，设置在基片背面的背场层，以及从基片正面向外依次设置的正面钝化层和正面电极。本发明专利技术通过在PERC电池上采用上述结构的凹槽，能够有效减少烧结后背场层材料与硅基底之间空洞的产生。
【技术实现步骤摘要】
一种用于PERC电池的基片、PERC电池及其制备方法
本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种用于PERC电池的基片、PERC电池及其制备方法。
技术介绍
在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的能源。太阳能发电装置又称为太阳能电池或光伏电池，可以将太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。高效、低成本是目前晶体硅太阳能电池追求的主要目标，局部接触背钝化(PERC)太阳能电池是当前提高晶体硅太阳能电池性能的主要技术，其核心是在硅片的背光面用氧化铝或者氧化硅薄膜(5～100纳米)覆盖，以起到钝化表面，提高长波响应的作用，从而提升电池的转换效率。但是，在铝浆高温烧结形成铝背场的过程中，会破坏氧化铝或者氧化硅的钝化作用，因此通常还要在氧化铝或者氧化硅背面钝化层上再覆盖氮化硅保护层，起到保护作用。但是，氧化铝、氧化硅和氮化硅不导电，因此需要对背面钝化层和保护层局部开槽，以便于铝背场与硅基底接触，收集电流。常见的PERC电池的结构从背面到正面依次为：银背电极、铝背场、保护膜、背面钝化膜、具有PN结的硅片、正面钝化膜和正面银电极，保护膜和背面钝化膜上开设有贯通的凹槽。现有的PERC电池对背面钝化层和保护层进行开槽的方法为一次激光照射，形成的凹槽为半球形。这样的结构在印刷铝浆的时，边缘区域无法很好地被铝浆填充，烧结后容易产生空洞(如图8所示)，导致铝背场与硅基底之间的接触电阻较大，电池效率较低的问题，因此有待于解决。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于PERC电池的基片、PERC电池及其制备方法。该PERC电池采用的凹槽结构上部分较平缓，下部分空间窄小，相较于相同深度的一次成型的凹槽，能够有效减少烧结后背场层材料与硅基底之间空洞的产生，增加层间接触面积，降低接触电阻。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种用于PERC电池的基片，包括具有PN结的硅片层，以及从所述具有PN结的硅片层背面向外依次设置的背面钝化层和保护层；所述背面钝化层和保护层上开设有多个凹槽，所述凹槽贯通所述背面钝化层和所述保护层；所述凹槽沿深度方向包括第一凹槽区和第二凹槽区，所述第二凹槽区位于所述第一凹槽区的底部且与所述第一凹槽区连通，所述第一凹槽区的开口面积大于所述第二凹槽区的开口面积。需要说明的是，本专利技术中所述“背面”是指在应用中背光的面，“正面”是指在应用中接受光照的面。所述第一凹槽区和第二凹槽区并不是物理上实际分开的两个区域，其仅是为了方便说明凹槽的结构，而人为划分的两个区域。作为本专利技术的优选技术方案，所述凹槽垂直于深度方向的截面的面积随深度增加而减小。优选地，多个所述凹槽呈周期性排布。优选地，所述凹槽的总深度为4-12μm；例如可以是4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm或12μm等。优选地，所述第一凹槽区的深度为1.8-5.4μm，例如可以是1.8μm、2μm、2.2μm、2.5μm、2.8μm、3μm、3.2μm、3.5μm、3.8μm、4μm、4.2μm、4.5μm、4.8μm、5μm、5.2μm或5.4μm等；所述第二凹槽区的深度为2.2-6.6μm，例如可以是2.2μm、2.5μm、2.8μm、3μm、3.2μm、3.5μm、3.8μm、4μm、4.2μm、4.5μm、4.8μm、5μm、5.2μm、5.5μm、5.8μm、6μm、6.2μm、6.5μm或6.6μm等。优选地，所述第一凹槽区的深度与所述第二凹槽区的深度的比值为1:1.5-1.5:1；例如可以是1:1.5、1:1.4、1:1.3、1:1.2、1:1.1、1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1或1.5:1等。进一步优选为1:1。作为本专利技术的优选技术方案，所述第一凹槽区的开口形状和所述第二凹槽区的开口形状为圆形。优选地，所述第一凹槽区的开口直径为14-34μm；例如可以是14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、22μm、23μm、25μm、26μm、28μm、30μm、32μm、33μm或34μm等。优选地，所述第二凹槽区的开口直径与所述第一凹槽区的开口直径的比值为1-3:4，例如可以是1:4、1.2:4、1.3:4、1.5:4、1.6:4、1.8:4、2:4、2.2:4、2.3:4、2.5:4、2.6:4、2.8:4或3:4等。本专利技术中，若凹槽的深度或开口尺寸过大，会使得PERC电池的背场层材料与硅基底之间的接触面积过大，缺陷增多，钝化效果变差，影响PERC电池的效率；若凹槽的深度或开口尺寸过小，则会使得背场层材料与硅基底之间的接触面积减小，影响电流传输。本专利技术中，相较于第一凹槽区，若第二凹槽区的深度和开口尺寸过大或过小，均会使得凹槽的形状接近一次激光开槽的形状，减少背场层材料与硅基底之间空洞的作用不明显，甚至起不到作用。作为本专利技术的优选技术方案，所述背面钝化层的厚度为10-15nm；例如可以是10nm、11nm、12nm、13nm、14nm或15nm等。优选地，所述保护层的厚度为80-120nm；例如可以是80nm、85nm、90nm、95nm、100nm、105nm、110nm、115nm或120nm等。第二方面，本专利技术提供一种上述基片的制备方法，包括如下步骤：(a)在镀有背面钝化层和保护层的具有PN结的硅片的背面进行第一次激光开槽，形成上凹槽；(b)在所述上凹槽的底部进行第二次激光开槽，形成下凹槽，所述第二次激光开槽的激光光斑尺寸小于所述第一次激光开槽的激光光斑尺寸，所述上凹槽和下凹槽的区域共同构成基片背面的凹槽。该制备方法是以两次激光开槽工艺代替现有的一次激光开槽工艺制备基片，其中第一次激光开槽的深度较浅，第二次激光开槽在第一次激光开槽的基础上进行，宽度较窄。相较于一次激光开槽工艺，两次激光开槽形成的凹槽结构上部分较平缓，下部分空间窄小，由此形成的基片可以使后续印刷的背场层材料与硅基底更好地接触，避免烧结后空洞的产生，从而增加接触面积，降低接触电阻。作为本专利技术的优选技术方案，所述第一次激光开槽的激光光斑的直径为14-34μm；例如可以是14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、22μm、23μm、25μm、26μm、28μm、30μm、32μm、33μm或34μm等。优选地，所述第二次激光开槽与所述第一次激光开槽的激光光斑的直径的比值为1-3:4。优选地，所述第一次激光开槽的深度为2-6μm，例如可以是2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm或6μm等；所述第二次激光开槽的深度为2-6μm，例如可以是2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm或6μm等。需要说明的是，本专利技术中所述第二次激光开槽的深度等本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于PERC电池的基片，其特征在于，所述基片包括具有PN结的硅片层，以及从所述具有PN结的硅片层背面向外依次设置的背面钝化层和保护层；所述背面钝化层和保护层上开设有多个凹槽，所述凹槽贯通所述背面钝化层和所述保护层；/n所述凹槽沿深度方向包括第一凹槽区和第二凹槽区，所述第二凹槽区位于所述第一凹槽区的底部且与所述第一凹槽区连通，所述第一凹槽区的开口面积大于所述第二凹槽区的开口面积。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于PERC电池的基片，其特征在于，所述基片包括具有PN结的硅片层，以及从所述具有PN结的硅片层背面向外依次设置的背面钝化层和保护层；所述背面钝化层和保护层上开设有多个凹槽，所述凹槽贯通所述背面钝化层和所述保护层；
所述凹槽沿深度方向包括第一凹槽区和第二凹槽区，所述第二凹槽区位于所述第一凹槽区的底部且与所述第一凹槽区连通，所述第一凹槽区的开口面积大于所述第二凹槽区的开口面积。
2.根据权利要求1所述的基片，其特征在于，所述凹槽垂直于深度方向的截面的面积随深度增加而减小；
优选地，多个所述凹槽呈周期性排布；
优选地，所述凹槽的总深度为4-12μm；
优选地，所述第一凹槽区的深度为1.8-5.4μm，所述第二凹槽区的深度为2.2-6.6μm；
优选地，所述第一凹槽区的深度与所述第二凹槽区的深度的比值为1:1.5-1.5:1，进一步优选为1:1。
3.根据权利要求1或2所述的基片，其特征在于，所述第一凹槽区的开口形状和所述第二凹槽区的开口形状为圆形；
优选地，所述第一凹槽区的开口直径为14-34μm；
优选地，所述第二凹槽区的开口直径与所述第一凹槽区的开口直径的比值为1-3:4。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基片，其特征在于，所述背面钝化层的厚度为10-15nm；
优选地，所述保护层的厚度为80-120nm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的基片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(a)在镀有背面钝化层和保护层的具有PN结的硅片的背面进行第一次激光开槽，形成上凹槽；
(b)在所述上凹槽的底部进行第二次激光开槽，形成下凹槽，所述第二次激光开槽的激光光斑尺寸小于所述第一次激光开槽的激光光斑尺寸，所述上凹槽和下凹槽的区域共同构成基片背面的凹槽。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一次激光开槽的激光光斑的直径为14-34μm；
优选地，所述第二次激光开槽与所述第一次激光开槽的激光光斑的直径的比值为1-3:4；
优选地，所述第一次激...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志强，曹琨，袁中存，费正洪，
申请(专利权)人：盐城阿特斯协鑫阳光电力科技有限公司，苏州阿特斯阳光电力科技有限公司，阿特斯阳光电力集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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