CN109671793A - 一种n型双面电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种N型双面电池及其制备方法，包括：提供一N型硅片；在N型硅片的背面进行扩散，并在N型硅片的背面依次形成第一层掩膜至第X层掩膜，第i+1层掩膜覆盖第i层掩膜以及第i层掩膜周边的区域；依次去除第X层掩膜至第一层掩膜，以形成不同掺杂浓度的第一掺杂区至第Y掺杂区；在正面形成正面钝化减反射层，在背面形成背面钝化减反射层；在正面形成正面电极，在背面形成背面电极；其中，背面电极与第一掺杂区对应设置，第一掺杂区至第Y掺杂区自背面电极处向外依次排列，且第一掺杂区至第Y掺杂区的掺杂浓度依次减小，从而可以降低背面电极域的接触电阻，提高填充因子，降低载流子的复合，提高电池的光量子响应和短路电流密度。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种N型双面电池及其制备方法。
背景技术
晶体硅太阳能电池是现代光伏电力的主要支撑。由于传统的P型电池的效率已经达到极限，已不能满足需求，因此，高效N型电池的研发已经成为当前太阳能电池技术发展的重点。
然而制约着太阳能电池光电转换效率的因素有扩散和金属化，过高的扩散浓度有益于丝网印刷电极，与硅基体形成良好的电极接触，但是会降低光子的吸收效率，导致较高的缺陷密度，进而降低电池的短路电流和开路电压；而较低的扩散浓度，虽然会提高电池的光量子响应，提高短路电流密度，但会提高接触电阻，使填充因子降低，因此，需要在其结构和工艺上进行改进，以达到电池光响应区和金属区接触区域的最佳化。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种N型双面电池及其制备方法，以达到电池光响应区和金属区接触区域的最佳化。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种N型双面电池的制备方法，包括：
提供一N型硅片，所述N型硅片的正面具有一P型扩散层；
在所述N型硅片的背面进行扩散，并在所述N型硅片的背面依次形成第一层掩膜至第X层掩膜，第i+1层掩膜覆盖第i层掩膜以及所述第i层掩膜周边的区域，X为大于1的整数，i大于等于1、小于X；
依次去除所述第X层掩膜至所述第一层掩膜，以形成具有不同掺杂浓度第一掺杂区至第Y掺杂区的N型扩散层，Y等于X，或Y等于X+1；
在所述N型硅片的正面形成正面钝化减反射层，在所述N型硅片的背面形成背面钝化减反射层；
在所述正面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成正面电极，在所述背面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成背面电极；
其中，所述背面电极与所述第一掺杂区对应设置，所述第一掺杂区至第Y掺杂区自背面电极处向外依次排列，且所述第一掺杂区至所述第Y掺杂区的掺杂浓度依次减小。
可选地，所述第X层掩膜覆盖所述N型硅片的背面的整个区域，以形成第一掺杂区至第X掺杂区。
可选地，所述第X层掩膜覆盖所述N型硅片的背面的部分区域，以形成第一掺杂区至第X+1掺杂区。
可选地，在所述N型硅片的背面依次形成第一层掩膜至第X层掩膜之前，还包括：
对扩散后的所述N型硅片的四周进行等离子刻蚀，以去除PN结。
可选地，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述N型硅片的背面依次形成第一层掩膜至第N层掩膜包括：
采用丝网印刷工艺在所述N型硅片的背面依次形成第一层掩膜至第N层掩膜。
可选地，依次去除第N层掩膜至第一层掩膜包括：
采用氢氟酸和硝酸溶液依次去除所述第N层掩膜至所述第一层掩膜。
一种N型双面电池，包括N型硅片，依次位于所述N型硅片正面的P型扩散层、正面钝化减反射层和正面电极，依次位于所述N型硅片背面的N型扩散层、背面钝化减反射层和背面电极；
所述N型扩散层具有不同掺杂浓度的第一掺杂区至第Y掺杂区，所述第一掺杂区与所述背面电极对应设置，所述第一掺杂区至第Y掺杂区自背面电极处向外依次排列，且所述第一掺杂区至所述第Y掺杂区的掺杂浓度依次减小。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的N型双面电池及其制备方法，由于第i+1层掩膜覆盖第i层掩膜以及第i层掩膜周边的区域，因此，去除第i层掩膜时，会对第i+1层掩膜覆盖但第i层掩膜不覆盖的区域进行刻蚀，从而降低了该区域的掺杂浓度，依次去除第X层掩膜至第一层掩膜后，即可形成具有不同掺杂浓度的第一掺杂区至第Y掺杂区的N型扩散层，且第一掺杂区至第Y掺杂区自背面电极处向外依次排列，第一掺杂区至第Y掺杂区的掺杂浓度依次减小。
由于背面电极与高掺杂浓度的第一掺杂区对应设置，因此，可以降低背面电极域的接触电阻，提高填充因子。由于非背面电极具有低掺杂浓度，因此，降低了载流子的复合，提高了电池的光量子响应，提高了短路电流密度，从而达到了电池光响应区和金属区接触区域的最佳化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的N型双面电池的制备方法的流程图；
图2至图7为本发明实施例提供的N型双面电池的结构流程图。
具体实施方式
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种N型双面电池的制备方法，如图1所示，包括：
S101：提供一N型硅片，N型硅片的正面具有一P型扩散层；
S102：在N型硅片的背面进行扩散，并在N型硅片的背面依次形成第一层掩膜至第X层掩膜，第i+1层掩膜覆盖第i层掩膜以及第i层掩膜周边的区域，X为大于1的整数，i大于等于1、小于X；
S103：依次去除第X层掩膜至第一层掩膜，以形成具有不同掺杂浓度第一掺杂区至第Y掺杂区的N型扩散层，Y等于X，或Y等于X+1；
S104：在N型硅片的正面形成正面钝化减反射层，在N型硅片的背面形成背面钝化减反射层；
S105：在正面钝化减反射层背离N型硅片一侧形成正面电极，在背面钝化减反射层背离N型硅片一侧形成背面电极；
其中，背面电极与第一掺杂区对应设置，第一掺杂区至第Y掺杂区自背面电极处向外依次排列，且第一掺杂区至第Y掺杂区的掺杂浓度依次减小。
由于第i+1层掩膜覆盖第i层掩膜以及第i层掩膜周边的区域，因此，去除第i层掩膜时，会对第i+1层掩膜覆盖但第i层掩膜不覆盖的区域进行刻蚀，从而降低了该区域的掺杂浓度，依次去除第X层掩膜至第一层掩膜后，即可形成具有不同掺杂浓度的第一掺杂区至第Y掺杂区的N型扩散层，且第一掺杂区至第Y掺杂区自背面电极处向外依次排列，第一掺杂区至第Y掺杂区的掺杂浓度依次减小。
由于背面电极与高掺杂浓度的第一掺杂区对应设置，因此，可以降低背面电极域的接触电阻，提高填充因子。由于非背面电极具有低掺杂浓度，因此，降低了载流子的复合，提高了电池的光量子响应，提高了短路电流密度，从而达到了电池光响应区和金属区接触区域的最佳化。
下面结合结构图对N型双面电池的制备流程进行说明。
如图2所示，提供一N型硅片10，对该N型硅片10进行正面制绒后，采用背靠背的方式对N型硅片10的正面进行硼扩散，在N型硅片10的正面形成一P型扩散层11。
之后，对N型硅片10的背面进行刻蚀、去除背结后，同样采用背靠背的方式在N型硅片10的背面进行高浓度的磷扩散，对扩散后的N型硅片10四周进行等离子刻蚀去除PN结，并采用丝网印刷工艺在N型硅片10的背面依次形成第一层掩膜至第X层掩膜，第i+1层掩膜覆盖第i层掩膜以及第i层掩膜周边的区域，X为大于1的整数，i大于等于1、小于X。
如图3和图4所示，第一层掩膜P1覆盖预设背面电极的区域，第二层掩膜P2覆盖第一层掩膜P1以及第一层掩膜P1周边的区域，第三层掩膜P3覆盖第二层掩膜P2以及第二层掩膜P2周边的区域，第四层掩膜P4覆盖第三层掩膜P3以及第三层掩膜P3周边的区域。
将掩膜烘干后，采用氢氟酸和硝酸溶液依次去除第N层掩膜至第一层掩膜，如先去除第四层掩膜P4、然后去除第三层掩膜P3、之后再去除第二层掩膜P2、第一层掩膜P1。
由于第i+1层掩膜覆盖第i层掩膜以及第i层掩膜周边的区域，因此，去除第i层掩膜时，会对第i+1层掩膜覆盖但第i层掩膜不覆盖的区域进行刻蚀，从而降低了该区域的掺杂浓度，依次去除第X层掩膜至第一层掩膜后，即可形成具有不同掺杂浓度的第一掺杂区至第Y掺杂区的N型扩散层。
如图5所示，去除第四层掩膜P4后，暴露出第四掺杂区C4，去除第三层掩膜P3时，不仅第三层掩膜P3会被刻蚀掉，第四掺杂区C4也会被刻蚀掉一部分，第四掺杂区C4的掺杂浓度会减小，去除第二层掩膜P2时，第四掺杂区C4和第三掺杂区C3会被刻蚀掉一部分，第三掺杂区C3的掺杂浓度会减小、第四掺杂区C4的掺杂浓度会进一步减小，去除第一层掩膜P1时，第四掺杂区C4、第三掺杂区C3和第二掺杂区C2会被刻蚀掉一部分，第二掺杂区C2的掺杂浓度会减小、第三掺杂区C3和第四掺杂区C4的掺杂浓度会进一步减小，从而形成了掺杂浓度依次减小的第一掺杂区C1至第四掺杂区C4。
之后，去除N型电池10正面的磷硅玻璃和硼硅玻璃，在N型硅片10的正面形成正面钝化减反射层，该正面钝化减反射层包括氧化铝层和氮化硅层，在N型硅片10的背面形成背面钝化减反射层，该背面钝化减反射层包括氮化硅层。并在背面第一掺杂区印刷银铝电极形成背面电极，在正面印刷银电极形成正面电极。
需要说明的是，本发明实施例中，如图4所示，第X层掩膜覆盖N型硅片10的背面的整个区域，以形成第一掺杂区至第X掺杂区，如第一掺杂区C1至第四掺杂区C4。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，如图6和图7所示，第X层掩膜覆盖N型硅片10的背面的部分区域，以形成第一掺杂区至第X+1掺杂区，如第一掺杂区C1至第五掺杂区C5。
本发明实施例提供的方法，无需分区扩散，即可形成不同掺杂浓度的掺杂区，即形成多级选择性背电场。由于高浓度掺杂区和低浓度掺杂区处形成了高低结，因此，降低了背面电极域的接触电阻，提高了填充因子。由于非背面电极具有低掺杂浓度，因此，降低了载流子的复合，提高了电池的光量子响应，提高了短路电流密度，从而达到了电池光响应区和金属区接触区域的最佳化。虽然形成的高低结掺杂浓度不同导致结深不同，略微降低了结面的平整性而提高了结面积，有利于效率的提高。并且，本发明提供的电池的工艺可控性高，适合批量生产性能稳定的产品，可以兼容传统晶硅生产线，无需繁杂的工艺和额外的设备，相对投资成本低。
本发明实施例还提供了一种N型双面电池，包括N型硅片，依次位于所述N型硅片正面的P型扩散层、正面钝化减反射层和正面电极，依次位于所述N型硅片背面的N型扩散层、背面钝化减反射层和背面电极；
所述N型扩散层具有不同掺杂浓度的第一掺杂区至第Y掺杂区，所述第一掺杂区与所述背面电极对应设置，所述第一掺杂区至第Y掺杂区自背面电极处向外依次排列，且所述第一掺杂区至所述第Y掺杂区的掺杂浓度依次减小。
由于背面电极与高掺杂浓度的第一掺杂区对应设置，因此，可以降低背面电极域的接触电阻，提高填充因子。由于非背面电极具有低掺杂浓度，因此，降低了载流子的复合，提高了电池的光量子响应，提高了短路电流密度，从而达到了电池光响应区和金属区接触区域的最佳化。也就是说，本发明实施例提供的N型双面电池的填充因子、光量子响应和短路电流密度都较高。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种N型双面电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供一N型硅片，所述N型硅片的正面具有一P型扩散层；
在所述N型硅片的背面进行扩散，并在所述N型硅片的背面依次形成第一层掩膜至第X层掩膜，第i+1层掩膜覆盖第i层掩膜以及所述第i层掩膜周边的区域，X为大于1的整数，i大于等于1、小于X；
依次去除所述第X层掩膜至所述第一层掩膜，以形成具有不同掺杂浓度第一掺杂区至第Y掺杂区的N型扩散层，Y等于X，或Y等于X+1；
在所述N型硅片的正面形成正面钝化减反射层，在所述N型硅片的背面形成背面钝化减反射层；
在所述正面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成正面电极，在所述背面钝化减反射层背离所述N型硅片一侧形成背面电极；
其中，所述背面电极与所述第一掺杂区对应设置，所述第一掺杂区至第Y掺杂区自背面电极处向外依次排列，且所述第一掺杂区至所述第Y掺杂区的掺杂浓度依次减小。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第X层掩膜覆盖所述N型硅片的背面的整个区域，以形成第一掺杂区至第X掺杂区。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第X层掩膜覆盖所述N型硅片的背面的部分区域，以形成第一掺杂区至第X+1掺杂区。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述N型硅片的背面依次形成第一层掩膜至第X层掩膜之前，还包括：
对扩散后的所述N型硅片的四周进行等离子刻蚀，以去除PN结。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述N型硅片的背面依次形成第一层掩膜至第N层掩膜包括：
采用丝网印刷工艺在所述N型硅片的背面依次形成第一层掩膜至第N层掩膜。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依次去除第N层掩膜至第一层掩膜包括：
采用氢氟酸和硝酸溶液依次去除所述第N层掩膜至所述第一层掩膜。
7.一种N型双面电池，其特征在于，包括N型硅片，依次位于所述N型硅片正面的P型扩散层、正面钝化减反射层和正面电极，依次位于所述N型硅片背面的N型扩散层、背面钝化减反射层和背面电极；
所述N型扩散层具有不同掺杂浓度的第一掺杂区至第Y掺杂区，所述第一掺杂区与所述背面电极对应设置，所述第一掺杂区至第Y掺杂区自背面电极处向外依次排列，且所述第一掺杂区至所述第Y掺杂区的掺杂浓度依次减小。
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