一种高效PERC太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效PERC太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。本发明专利技术的一种高效PERC太阳能电池，包括硅片基体以及位于硅片基体正面的发射极、氧化层、钝化及减反射层和正面电极，所述正面电极的副栅线由依次交替分布的非金属化区和金属化区组成，氧化层与钝化及减反射层上加工有与金属化区对应分布的激光开孔区，金属化区穿过对应的激光开孔与发射极形成欧姆接触。本发明专利技术通过工艺优化，从而可以在确保良好欧姆接触的条件下，进一步降低正面金属化区域的复合，从而能够有效提升电池的光电转换效率。提升电池的光电转换效率。提升电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效PERC太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，更具体地说，涉及一种高效PERC太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]晶硅太阳能电池是一种利用PN结的光生伏特效应将光能转换成电能的器件，其中PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)太阳能电池最早起源于上世纪八十年代，由澳洲新南威尔士大学的Martin Green研究组开发而成。有别于常规太阳能电池，其在电池背表面采用了介质膜钝化和局域金属接触的技术，使得背表复合速率显著降低、增加电池的背反射，从而大幅提升了电池的长波效应。本世纪初，用于P型PERC电池背面的AlOx介质膜的钝化作用的发现及研究，使得PERC电池的产业化逐步成为可能。随后随着沉积AlOx产业化制备技术和设备的成熟，加上激光技术的引入，PERC技术开始逐步走向产业化。由于工艺简单、成本较低，2017年以后，PERC电池已逐步发展成市场上主流的高效太阳能电池产品和技术。
[0003]最近一两年内，PERC电池进一步结合高质量掺镓单晶硅片、SE(Selective Emitter)，MBB、碱抛和双面等技术，即行业所称的PERC+技术，将PERC电池的光电转换效率从初期的21.5％提升到23％左右，电池片的双面率可达75％以上。目前主流单晶PERC太阳能电池的制造流程主要是：制绒—扩散—激光SE—热氧—去PSG—碱抛—退火—背面沉积钝化膜—正面沉积减反膜—背面激光—背电极印刷—背面铝栅线印刷—正电极印刷—烧结。在以上PERC+技术的制程中，主要通过扩散在正面整体形成浅结的发射极；利用扩散后的磷硅玻璃为磷源，对应正电极副栅2的区域进行激光掺杂形成副栅激光掺杂区4(图2)；然后采用高精度丝网印刷方式，在掺杂区上方套印正面电极浆料；最后通过750-800℃的共烧结，浆料穿透正面钝化和氧化层和基体重掺杂区形成欧姆接触，从而实现正面电极(图1)的金属化过程。
[0004]如何进一步提升PERC电池的转换效率，缩小与HJT(Heterojunction Technology)、TOPCon等高效电池的转换效率差异，维持其综合性价比的优势，这是PERC+技术后续持续面临的问题。正面金属化区域的复合是决定和影响PERC电池转换效率的最主要因素。目前，随着无网结等丝网印刷技术的开发和推广，正电极副栅线宽可以到30-40μm。但进一步减小栅线宽度到20μm以下的难度越来越大，这对正银浆料的性能、网板精度及长寿命下的图形稳定性、激光和丝网印刷机精度等方面的要求都大大增加，以目前的技术来说通过降低线宽的方式显著降低金属化区域的复合难以实现。
[0005]因此，如何在确保良好的欧姆接触条件下，进一步降低正面金属化区域的复合，提升电池的光电转换效率，成为目前PERC+技术的难点之一。
[0006]经检索，中国专利申请号为201210447363.0的申请案公开了一种太阳能电池及其制作方法，其包括：提供基底，该基底包括本体层、覆盖在本体层正表面上的扩散层；对扩散层进行局部重掺杂，形成第一副栅线；在基底正表面上形成减反射层；在第一副栅线上方形
成间断的第二副栅线；在第二副栅线上方形成连续的主栅线和第三副栅线；对基底进行烧结。该申请案使第三副栅线与基底不接触，第二副栅线与基底形成点接触，从而减少了基底表面的载流子的复合，并且通过对扩散层进行局部重掺杂，实现正面电极与基底的局部电学接触处的局部重掺杂。但该申请案由于浆料之间的相互影响，已被验证无法实现局部金属化。

技术实现思路

[0007]1.要解决的问题
[0008]本专利技术的目的在于克服现有太阳能电池的转换效率相对较低，有待进一步提高的不足，提供了一种高效PERC太阳能电池及其制备方法。本专利技术通过工艺优化，从而可以在确保良好欧姆接触的条件下，进一步降低正面金属化区域的复合，从而能够有效提升电池的光电转换效率。
[0009]2.技术方案
[0010]本专利技术的一种高效PERC太阳能电池，包括硅片基体以及位于硅片基体正面的发射极、氧化层、钝化及减反射层和正面电极，所述正面电极的副栅线由依次交替分布的非金属化区和金属化区组成，氧化层与钝化及减反射层上加工有与金属化区对应分布的激光开孔区，金属化区穿过对应的激光开孔与发射极形成欧姆接触。
[0011]更进一步的，所述发射极由依次间隔分布的轻掺杂区和重掺杂区组成，其中重掺杂区的位置与激光开孔区及金属化区的位置相对应。
[0012]更进一步的，所述金属化区及激光开孔区的图形分布采用一定实虚比或点状的非连续图案。
[0013]更进一步的，所述金属化区及激光开孔区的图形分布为单个光斑按一定间距均匀分布的点阵图形，单个光斑的形状为圆形、正方形或不规则图形，其尺寸大小为5-30μm。
[0014]更进一步的，所述正面电极采用不烧穿正面钝化膜的正银浆料印刷而成，优选为采用工艺窗口更宽、无铅、高宽比和接触电阻性能更优、烧结温度更低的正银浆料体系。
[0015]更进一步的，所述电池优选为PERC电池，该电池正面电极的主栅线与副栅线垂直分布，且主栅线由细主栅、位于细主栅两端的边缘鱼叉细主栅以及位于细主栅上间隔分布的焊点组成。
[0016]本专利技术的高效PERC太阳能电池的制备方法，包括：
[0017]对硅片正面进行扩散以形成正面发射极的步骤；
[0018]在扩散后硅片的正面且对应副栅线的金属化区进行激光SE，形成重掺杂区，从而在硅片正面形成选择发射极结构的步骤；
[0019]通过氧化退火和沉积在正面发射极表面形成氧化层和钝化及减反射层的步骤；
[0020]通过激光在氧化层和钝化及减反射层上进行开孔，以形成激光开孔区的步骤；
[0021]通过丝网印刷在钝化及减反射层表面制备正面电极的步骤，其中副栅线的金属化区与重掺杂区接触；以及
[0022]将印刷了正面电极和背面副栅电极的硅片进行共烧结的步骤。
[0023]更进一步的，采用脉宽为皮秒、波长为450-550nm，低损伤激光器在正面制备了钝化及减反射层的硅片上进行激光开孔，激光光斑大小为5-30μm，激光波长优选为532nm。
[0024]更进一步的，激光打孔时的功率为10-40W，激光雕刻频率为500-5000KHZ，打标速度为10000-50000mm/s。
[0025]更进一步的，控制氧化退火的温度为600-750℃，氧化时间为20-40分钟，氧气流量为2500-4000sccm；共烧结的烧结峰值温度为600-750℃。
[0026]3.有益效果
[0027]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0028](1)本专利技术的一种高效PERC太阳能电池，所述正面电极的副栅线由依次交替分布的非金属化区和金属化区组成，通过正面电极图形副栅区的局部金属化设计，从而可以实现在确保载流子收集效果不变甚至更优的情况下，大幅降低副栅区的金属化区域面积及其引起的表面复合，进而显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效PERC太阳能电池，包括硅片基体(6)以及位于硅片基体(6)正面的发射极(7)、氧化层(8)、钝化及减反射层(9)和正面电极(1)，其特征在于：所述正面电极(1)的副栅线(2)由依次交替分布的非金属化区(102)和金属化区(101)组成，氧化层(8)与钝化及减反射层(9)上加工有与金属化区(101)对应分布的激光开孔区(5)，金属化区(101)穿过对应的激光开孔(501)与发射极(7)形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的一种高效PERC太阳能电池，其特征在于：所述发射极(7)由依次间隔分布的轻掺杂区(702)和重掺杂区(701)组成，其中重掺杂区(701)的位置与激光开孔区(5)及金属化区(101)的位置相对应。3.根据权利要求1或2所述的一种高效PERC太阳能电池，其特征在于：所述金属化区(101)及激光开孔区(5)的图形分布采用一定实虚比或点状的非连续图案。4.根据权利要求3所述的一种高效PERC太阳能电池，其特征在于：所述金属化区(101)及激光开孔区(5)的图形分布为单个光斑(401)按一定间距均匀分布的点阵图形，单个光斑(401)的形状为圆形、正方形或不规则图形，其尺寸大小为5-30μm。5.根据权利要求1或2所述的一种高效PERC太阳能电池，其特征在于：所述正面电极采用不烧穿正面钝化膜且无铅的正银浆料印刷而成。6.根据权利要求1或2所述的一种高效PERC太阳能电池，其特征在于：所述电池优选为PERC电池，该电池正面电极(1)的主栅线(3)与副栅线(2)垂直分布，且主栅线(3)由细主栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄智，张林，徐涛，翟绪锦，谢泰宏，
申请(专利权)人：通威太阳能安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：