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CN106972065B - 采用激光标记对位的p型perc双面太阳能电池及制备方法 - Google Patents

采用激光标记对位的p型perc双面太阳能电池及制备方法 Download PDF

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CN106972065B CN201710123713.0A CN201710123713A CN106972065B CN 106972065 B CN106972065 B CN 106972065B CN 201710123713 A CN201710123713 A CN 201710123713A CN 106972065 B CN106972065 B CN 106972065B
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Abstract

本发明公开一种采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池及制备方法，包括从下至上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极，背电极主要由呈垂直相交的背极主栅和背铝栅线相连而成，在背面氮化硅膜上开有数条贯通背面氮化硅膜和氧化铝膜的开槽构成激光开槽区，P型硅露于开槽中，背铝栅线位于开槽中的部分与P型硅相连，在背面氮化硅膜上设置激光标记，激光标记和激光开槽区的相对位置预先设定，通过定位激光标记并根据激光开槽区与激光标记之间的距离进行印刷背铝栅线的对位。本发明能够确保每片硅片背面的铝浆准确覆盖在激光开槽区上，可有效降低双面PERC太阳能电池的不良率。

Description

采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池及制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术，尤其涉及一种采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池，还涉及该太阳能电池的制备方法。
背景技术
晶硅太阳能电池是一种有效吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件。当太阳光照射在半导体P-N结上时，会形成新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成了电流。
传统的晶硅太阳能电池一般只采用正面钝化技术，即在硅片的正面使用PECVD方式沉积一层氮化硅，降低少子在前表面的复合速率，可以大幅度提升晶硅太阳能电池的开路电压和短路电流，从而提升晶硅太阳电池的光电转换效率。
随着对晶硅太阳能电池光电转换效率的要求越来越高，人们开始研究PERC背钝化太阳电池技术。目前，业界主流厂家的焦点集中在单面PERC太阳能电池的量产化。而对于双面PERC太阳能电池而言，由于其光电转换效率高，同时双面吸收太阳光，发电量更高，在实际应用中具有更大的使用价值。
现有的PERC双面太阳能电池包括从下至上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极，背电极主要由呈垂直相交的背极主栅线和背极副栅线相连而成，背极副栅线通常是铝栅线，在背面氮化硅膜上开有贯通背面氮化硅膜和氧化铝膜的开槽构成激光开槽区，铝栅线位于开槽内的部分与P型硅相连。
在PERC双面太阳能电池的制备过程中，在背面印刷铝浆时，为了确定印刷铝浆的位置，一般采用硅片边对位方式。这种对位方式具体是：通过印刷机的摄像头获取硅片的四条边的位置来确定激光开槽区与硅片的边之间的距离，进而确定激光开槽区的位置，根据摄像头的定位，印刷机将铝浆准确地印刷在激光开槽区上。但是，这种硅片边对位方式存在以下缺陷：硅片在制备过程中会存在误差，使其外形不一定是标准的正方形形状，采用硅片边对位方式会带来定位不准的问题，这是由于印刷机在印刷时是根据硅片的边和激光开槽区之间的距离来确定印刷铝浆的位置，而硅片的形状不是规则的正方形，直接导致了每片硅片背面的铝浆无法准确印刷在激光开槽区上，如此，提高了双面PERC太阳能电池的不良率。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种能够实现铝浆与激光开槽区的准确对位、降低电池不良率的采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池。
本发明的第一个目的通过如下的技术方案来实现：一种采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池，包括从下至上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极，所述背电极主要由呈垂直相交的背极主栅和背铝栅线相连而成，在所述背面氮化硅膜上开有数条贯通背面氮化硅膜和氧化铝膜的开槽构成激光开槽区，所述P型硅露于所述开槽中，所述背铝栅线位于开槽中的部分与P型硅相连，其特征在于：在背面氮化硅膜上设置激光标记，所述激光标记和激光开槽区的相对位置预先设定，通过定位激光标记并根据激光开槽区与激光标记之间的距离进行印刷背铝栅线的对位。
本发明通过设置与激光开槽区的相对位置预先设定的激光标记，在印刷铝浆时，印刷机定位激光标记并根据激光开槽区与激光标记之间的距离进行印刷背铝栅线的对位。本发明与现有硅片边对位方式相比，能够确保每片硅片背面的铝浆准确覆盖在激光开槽区上，可有效降低双面PERC太阳能电池的不良率。而且，本发明结构简单，易于实现，适合于大规模量产。
作为本发明的一种优选实施方式，所述激光标记位于激光开槽区的外围，且处于太阳能电池的边角或者靠近侧边设置，全部的激光标记处于同一正方形上，所述激光标记中至少两个处于相对位置上，通过定位激光标记并根据激光开槽区最外侧的那条开槽与激光标记之间的距离进行印刷背铝栅线的对位。
作为本发明的一种实施方式，所述激光标记为四个，分别位于太阳能电池的四个边角。
作为本发明的一种实施方式，单个激光标记的形状为十字形、三角形、圆形、方形、五边形或六边形等。
作为本发明的一种实施方式，所述背面氮化硅膜的厚度为20～500nm。
作为本发明的一种实施方式，所述氧化铝膜的厚度为2～50nm。
本发明可以有以下实施方式：所述开槽为若干组，各组开槽呈平行排布；每组开槽由数段开槽组成，或者每组开槽是一条完整的开槽，或者每组开槽由数个通孔状的开槽和数段开槽组成，或者每组开槽由数个通孔状的开槽组成，或者每组开槽由沿横向平行排布的数列开槽组成，每列开槽由沿纵向平行排布的数段开槽组成。
作为本发明的一种实施方式，相邻组开槽之间的间距为0.5～50mm。
作为本发明的一种实施方式，所述背铝栅线的宽度大于开槽的宽度，背铝栅线的宽度为55～550微米。
作为本发明的一种实施方式，开槽的宽度为50～500微米。
作为本发明的一种实施方式，所述背极主栅为完整的一条，或者由数段组成。
本发明的第二个目的在于提供一种上述采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池的制备方法。
本发明的第二个目的通过如下的技术方案来实现：一种上述采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
⑴在P型硅的正面形成绒面；
⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行扩散，形成N型发射极；
⑶去除由步骤⑵所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；
⑷在由步骤⑶所得产品的背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜，再在正面沉积正面氮化硅膜，或者在由步骤⑶所得产品的正面沉积正面氮化硅膜，再在背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜；
⑸在由步骤⑷所得产品的背面打上激光标记，激光标记和激光开槽区的相对位置预先设定，同时采用激光开设开槽构成激光开槽区；
⑹在由步骤⑸所得产品的背面印刷背极主栅线；
⑺通过定位激光标记并根据激光开槽区与激光标记之间的距离进行印刷背铝栅线的对位，在由步骤⑹所得产品的背面且位于激光开槽区上印刷背铝栅线，背铝栅线位于开槽内的部分与P型硅相连；
⑻在由步骤⑺所得产品的正面印刷正电极浆料；
⑼在由步骤⑻所得产品进行高温烧结，形成背银电极和正银电极；
⑽将由步骤⑼所得产品进行抗LID退火即得。
作为本发明的一种实施方式，在所述步骤⑹～⑻中，采用丝网印刷或喷墨方式印刷。
作为本发明的一种实施方式，根据实际情况决定是否对由步骤⑶所得产品的背面抛光，若需要抛光，则对由步骤⑶所得产品的背面进行抛光后，转入步骤⑷。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
⑴本发明通过设置与激光开槽区的相对位置预先设定的激光标记，在印刷铝浆时，印刷机定位激光标记并根据激光开槽区与激光标记之间的距离进行印刷背铝栅线的对位。本发明与现有硅片边对位方式相比，能够确保每片硅片背面的铝浆准确覆盖在激光开槽区上，可有效降低双面PERC太阳能电池的不良率。
⑵本发明结构简单，易于实现，适合于大规模量产。
⑶本发明方法简单易行，采用现有生产线上激光开槽所使用的激光设备来打激光标记，无需另增设备，生产成本低。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明实施例1背面的示意图(未画背极主栅线)；
图3是本发明实施例2背面的示意图(未画背极主栅线)；
图4是本发明实施例3背面的示意图(未画背极主栅线)。
具体实施方式
实施例1
如图1和2所示，是本发明一种采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池，包括从下至上依次设置的背电极1、背面氮化硅膜3、氧化铝膜4、P型硅5、N型发射极6、正面氮化硅膜7和正银电极8，正银电极8主要由呈垂直相交的正银电极副栅82和正银电极主栅81相连而成。背银电极1主要由呈垂直相交的背极主栅线11和背铝栅线12相连而成，在背面氮化硅膜上3开有数条贯通背面氮化硅膜3和氧化铝膜4的开槽2构成激光开槽区10，P型硅5露于开槽2中，背铝栅线12位于开槽2内的部分9与P型硅5相连，在背面氮化硅膜3上且位于激光开槽区10的外围设有激光标记13，激光标记13和激光开槽区10的相对位置预先设定，在本实施例中，激光标记13为两个，分别位于太阳能电池15相对的两个边角，该两个激光标记13处于同一正方形14上，通过定位激光标记13并通过激光开槽区10最外侧的那条开槽2a、2b分别与和其最靠近的激光标记13之间的距离L进行印刷背铝栅线的对位。在本实施例中，单个激光标记13的形状为十字形。在其它实施例中，单个激光标记13的形状也可以为三角形、圆形、方形、五边形或六边形等。
每条背极主栅线11为完整的一条，或者由数段组成。背面氮化硅膜3的厚度为20～500nm。氧化铝膜4的厚度为2～50nm。背铝栅线12的宽度为55～550微米，背铝栅线12的宽度大于开槽2的宽度。开槽2为若干组，各组开槽呈平行排布，在本实施例中，每组开槽是一条完整的开槽。相邻组开槽2之间的间距为0.5～50mm；开槽2的宽度为50～500微米。
一种上述采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池的制备方法，具体包括以下步骤：
⑴在P型硅5的正面形成绒面；
⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行扩散，形成N型发射极6；
⑶去除由步骤⑵所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；
⑷在由步骤⑶所得产品的背面依次沉积氧化铝膜4和背面氮化硅膜3，再在正面沉积正面氮化硅膜7，或者在由步骤⑶所得产品的正面沉积正面氮化硅膜7，再在背面依次沉积氧化铝膜4和背面氮化硅膜3；
⑸在由步骤⑷所得产品的背面打上激光标记13，激光标记13和激光开槽区10的相对位置预先设定，该激光标记13位于激光开槽区10的外围，且处于太阳能电池相对的两个边角，全部的激光标记13处于同一正方形14上，同时采用激光开设开槽构成激光开槽区10；
⑹在由步骤⑸所得产品的背面采用丝网印刷或喷墨方式印刷背极主栅线11；
⑺印刷机通过定位激光标记13并根据激光开槽区10最外侧的那条开槽2a、2b分别与和其最靠近的激光标记13之间的距离L进行印刷背铝栅线12的对位，在由步骤⑹所得产品的背面且位于激光开槽区10上采用丝网印刷或喷墨方式印刷背铝栅线12，背铝栅线12位于开槽2内的部分与P型硅5相连；
⑻在由步骤⑺所得产品的正面采用丝网印刷或喷墨方式印刷正电极浆料；
⑼在由步骤⑻所得产品进行高温烧结，形成背电极1和正银电极8；
⑽将由步骤⑼所得产品进行抗LID退火即得。
可以根据实际情况，对由步骤⑶所得产品的背面进行抛光后，再转入步骤⑷。
实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：激光标记13为四个，分别位于太阳能电池15的四个边角，全部的激光标记13处于同一正方形14上。
一种上述采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
⑴在P型硅5的正面形成绒面；
⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行扩散，形成N型发射极6；
⑶去除由步骤⑵所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结，并对背面进行抛光后，转入步骤⑷；
⑷在由步骤⑶所得产品的背面依次沉积氧化铝膜4和背面氮化硅膜3，再在正面沉积正面氮化硅膜7，或者在由步骤⑶所得产品的正面沉积正面氮化硅膜7，再在背面依次沉积氧化铝膜4和背面氮化硅膜3；
⑸在由步骤⑷所得产品的背面打上激光标记13，激光标记13和激光开槽区10的相对位置预先设定，该激光标记13位于激光开槽区10的外围，且处于太阳能电池相对的四个边角，全部的激光标记13处于同一正方形14上，同时采用激光开设开槽构成激光开槽区10；
⑹在由步骤⑸所得产品的背面采用丝网印刷或喷墨方式印刷背极主栅线12；
⑺印刷机通过定位激光标记13并根据激光开槽区10最外侧的那条开槽2a、2b分别与和其最靠近的激光标记13之间的距离L进行印刷背铝栅线11的对位，在由步骤⑹所得产品的背面且位于激光开槽区10上采用丝网印刷或喷墨方式印刷背铝栅线12，背铝栅线12位于开槽2内的部分与P型硅5相连；
⑻在由步骤⑺所得产品的正面采用丝网印刷或喷墨方式印刷正电极浆料；
⑼在由步骤⑻所得产品进行高温烧结，形成背电极1和正银电极8；
⑽将由步骤⑼所得产品进行抗LID退火即得。
实施例3
如图4所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：激光标记13为两个，分别靠近太阳能电池15的相对的两侧边，全部的激光标记13处于同一正方形14上。
一种上述采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
⑴在P型硅5的正面形成绒面；
⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行扩散，形成N型发射极6；
⑶去除由步骤⑵所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结，并对背面进行抛光后，转入步骤⑷；
⑷在由步骤⑶所得产品的背面依次沉积氧化铝膜4和背面氮化硅膜3，再在正面沉积正面氮化硅膜7，或者在由步骤⑶所得产品的正面沉积正面氮化硅膜7，再在背面依次沉积氧化铝膜4和背面氮化硅膜3；
⑸在由步骤⑷所得产品的背面打上激光标记13，激光标记13和激光开槽区10的相对位置预先设定，该激光标记13位于激光开槽区10的外围，激光标记13为两个，且分别靠近太阳能电池相对的两侧边，全部的激光标记13处于同一正方形14上，同时采用激光开设开槽构成激光开槽区10；
⑹在由步骤⑸所得产品的背面采用丝网印刷或喷墨方式印刷背极主栅线12；
⑺印刷机通过定位激光标记13并根据激光开槽区10最外侧的那条开槽2a、2b分别与和其最靠近的激光标记13之间的距离L进行印刷背铝栅线11的对位，在由步骤⑹所得产品的背面且位于激光开槽区10上采用丝网印刷或喷墨方式印刷背铝栅线12，背铝栅线12位于开槽2内的部分与P型硅5相连；
⑻在由步骤⑺所得产品的正面采用丝网印刷或喷墨方式印刷正电极浆料；
⑼在由步骤⑻所得产品进行高温烧结，形成背电极1和正银电极8；
⑽将由步骤⑼所得产品进行抗LID退火即得。
实施例4
一种采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
⑴在P型硅的正面形成绒面；
⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行扩散，形成N型发射极；
⑶去除由步骤⑵所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结，并对背面进行抛光后，转入步骤⑷；
⑷在由步骤⑶所得产品的背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜，再在正面沉积正面氮化硅膜，或者在由步骤⑶所得产品的正面沉积正面氮化硅膜，再在背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜；
⑸在由步骤⑷所得产品的背面打上激光标记，激光标记和激光开槽区的相对位置预先设定，该激光标记位于激光开槽区的外围，且处于太阳能电池相对的两个边角，全部的激光标记处于同一正方形上，同时采用激光开设开槽构成激光开槽区；
⑹在由步骤⑸所得产品的背面采用丝网印刷或喷墨方式印刷背极主栅线；
⑺印刷机通过定位激光标记并根据激光开槽区最外侧的那条开槽分别与和其最靠近的激光标记之间的距离进行印刷背铝栅线的对位，在由步骤⑹所得产品的背面且位于激光开槽区上采用丝网印刷或喷墨方式印刷背铝栅线，背铝栅线位于开槽内的部分与P型硅相连；
⑻在由步骤⑺所得产品的正面采用丝网印刷或喷墨方式印刷正电极浆料；
⑼在由步骤⑻所得产品进行高温烧结，形成背电极和正银电极；
⑽将由步骤⑼所得产品进行抗LID退火即得。
在其它实施例中，每组开槽由数段开槽组成，或者每组开槽由数个通孔状的开槽和数段开槽组成，或者每组开槽由数个通孔状的开槽组成，或者每组开槽由沿横向平行排布的数列开槽组成，每列开槽由沿纵向平行排布的数段开槽组成。
本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明单个激光标记的形状以及布置形式、背面氮化硅膜的厚度、氧化铝膜的厚度、相邻组开槽之间的间距、背铝栅线的宽度和开槽的宽度等均还有其它的实施方式。因此，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池，包括从下至上依次设置的背电极、背面氮化硅膜、氧化铝膜、P型硅、N型发射极、正面氮化硅膜和正银电极，所述背电极主要由呈垂直相交的背极主栅和背铝栅线相连而成，在所述背面氮化硅膜上开有数条贯通背面氮化硅膜和氧化铝膜的开槽构成激光开槽区，所述P型硅露于所述开槽中，所述背铝栅线位于开槽中的部分与P型硅相连，其特征在于：在背面氮化硅膜上设置激光标记，所述激光标记和激光开槽区的相对位置预先设定，通过定位激光标记并根据激光开槽区与激光标记之间的距离进行印刷背铝栅线的对位；所述激光标记位于激光开槽区的外围，且处于太阳能电池的边角或者靠近侧边设置，全部的激光标记处于同一正方形上，所述激光标记中至少两个处于相对位置上，通过定位激光标记并根据激光开槽区最外侧的那条开槽与激光标记之间的距离进行印刷背铝栅线的对位。
2.根据权利要求1所述的采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述激光标记为四个，分别位于太阳能电池的四个边角。
3.根据权利要求2所述的采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：单个激光标记的形状为十字形、三角形、圆形、方形、五边形或六边形。
4.根据权利要求3所述的采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述背面氮化硅膜的厚度为20～500nm；所述氧化铝膜的厚度为2～50nm。
5.根据权利要求4所述的采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：所述开槽为若干组，各组开槽呈平行排布；每组开槽由数段开槽组成，或者每组开槽是一条完整的开槽，或者每组开槽由数个通孔状的开槽和数段开槽组成，或者每组开槽由数个通孔状的开槽组成，或者每组开槽由沿横向平行排布的数列开槽组成，每列开槽由沿纵向平行排布的数段开槽组成。
6.根据权利要求5所述的采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池，其特征在于：相邻组开槽之间的间距为0.5～50mm；所述背铝栅线的宽度大于开槽的宽度，背铝栅线的宽度为55～550微米；开槽的宽度为50～500微米。
7.一种权利要求1所述采用激光标记对位的P型PERC双面太阳能电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
⑴在P型硅的正面形成绒面；
⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行扩散，形成N型发射极；
⑶去除由步骤⑵所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；
⑷在由步骤⑶所得产品的背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜，再在正面沉积正面氮化硅膜，或者在由步骤⑶所得产品的正面沉积正面氮化硅膜，再在背面依次沉积氧化铝膜和背面氮化硅膜；
⑸在由步骤⑷所得产品的背面打上激光标记，激光标记和激光开槽区的相对位置预先设定，同时采用激光开设开槽构成激光开槽区；
⑹在由步骤⑸所得产品的背面印刷背极主栅线；
⑺通过定位激光标记并根据激光开槽区与激光标记之间的距离进行印刷背铝栅线的对位，在由步骤⑹所得产品的背面且位于激光开槽区上印刷背铝栅线，背铝栅线位于开槽内的部分与P型硅相连；
⑻在由步骤⑺所得产品的正面印刷正电极浆料；
⑼在由步骤⑻所得产品进行高温烧结，形成背银电极和正银电极；
⑽将由步骤⑼所得产品进行抗LID退火即得。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤⑹～⑻中，采用丝网印刷或喷墨方式印刷。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：对由步骤⑶所得产品的背面进行抛光后，转入步骤⑷。
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