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CN111180551A - 一种选择性发射极太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种选择性发射极太阳能电池及其制备方法 Download PDF

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CN111180551A CN202010002902.4A CN202010002902A CN111180551A CN 111180551 A CN111180551 A CN 111180551A CN 202010002902 A CN202010002902 A CN 202010002902A CN 111180551 A CN111180551 A CN 111180551A
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杨洁
张昕宇
郑霈霆
金浩
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Jinko Solar Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种选择性发射极太阳能电池的制备方法，通过对P型硅片进行正面制绒；在经过制绒的P型硅片正面设置氧化硅层；在所述氧化硅层表面设置重掺多晶硅层；去除所述P型硅片上的非金属区的所述氧化硅层及所述重掺多晶硅层，得到太阳能电池前置物；在所述太阳能电池前置物的正面进行轻掺磷扩散，得到轻掺磷扩散层；对所述太阳能电池前置物进行背面刻蚀，并设置背面钝化层及正面减反层；在设置完所述背面钝化层及所述正面减反层的所述太阳能电池前置物表面设置电极，得到所述选择性发射极太阳能电池。本发明能在降低表面金属接触复合的同时提升开路电压，提升电池效率。本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的选择性发射极太阳能电池。

Description

一种选择性发射极太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏新能源领域，特别是涉及一种选择性发射极太阳能电池及其制备方法。
背景技术
作为太阳能光电利用中发展最快的领域之一，晶体硅电池的技术发展颇受瞩目，但其度电成本的限制导致市场竞争不足，解决这一问题的方法归根结底是技术创新，人们不断研制开发更具潜力的电池结构，优化工艺制程，从而提升晶硅电池效益。在P型衬底上，常规选择性发射极(SE，selective emitter)结构工艺已经得到相对较完善的优化，实现大规模量产，但截至目前，其电池效率仍有待提升，电池正面复合仍然较大。
因此，如何提供一种能降低正面复合进而提高太阳能电池电池效率的方法，便成了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种选择性发射极太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中选择性发射极太阳能电池正面复合大，电池效率有待提高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种选择性发射极太阳能电池的制备方法，包括：
对P型硅片进行正面制绒；
在经过制绒的P型硅片正面设置氧化硅层；
在所述氧化硅层表面设置重掺多晶硅层；
去除所述P型硅片上的非金属区的所述氧化硅层及所述重掺多晶硅层，得到太阳能电池前置物；
在所述太阳能电池前置物的正面进行轻掺磷扩散，得到轻掺磷扩散层；
对所述太阳能电池前置物进行背面刻蚀，并设置背面钝化层及正面减反层；
在设置完所述背面钝化层及所述正面减反层的所述太阳能电池前置物表面设置电极，得到所述选择性发射极太阳能电池。
可选地，在所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法中，所述去除所述P型硅片上的非金属区的所述氧化硅层及所述重掺多晶硅层具体为：
通过激光烧蚀去除所述P型硅片上的非金属区的所述氧化硅层及所述重掺多晶硅层。
可选地，在所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法中，所述重掺杂多晶层的方阻的范围为20Ohm/sq至200hm/sq，包括端点值。
可选地，在所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法中，所述重掺杂多晶层的厚度的范围为20纳米至500纳米，包括端点值。
可选地，在所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法中，所述氧化硅层的厚度范围为0.5纳米至10纳米，包括端点值。
可选地，在所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法中，所述轻掺磷扩散层的方阻的范围为80Ohm/sq至300hm/sq，包括端点值。
可选地，在所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法中，所述背面钝化层包括氧化铝层及氮化硅层。
可选地，在所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法中，所述太阳能电池还包括铝背场。
可选地，在所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法中，所述正面减反层为氮化硅层。
一种选择性发射极太阳能电池，所述选择性发射极太阳能电池为通过上述任一种所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法得到的太阳能电池。
本发明所提供的选择性发射极太阳能电池的制备方法，通过对P型硅片进行正面制绒；在经过制绒的P型硅片正面设置氧化硅层；在所述氧化硅层表面设置重掺多晶硅层；去除所述P型硅片上的非金属区的所述氧化硅层及所述重掺多晶硅层，得到太阳能电池前置物；在所述太阳能电池前置物的正面进行轻掺磷扩散，得到轻掺磷扩散层；对所述太阳能电池前置物进行背面刻蚀，并设置背面钝化层及正面减反层；在设置完所述背面钝化层及所述正面减反层的所述太阳能电池前置物表面设置电极，得到所述选择性发射极太阳能电池。本发明通过所述氧化硅层与所述重掺杂多晶硅层的叠层取代了现有的重掺杂磷扩散层实现了太阳能电池的表面钝化，能在降低表面金属接触复合的同时提升开路电压，从而提升电池效率，在此基础上，本发明还在所述选择性发射极太阳能电池的正面进行了轻掺磷扩散，也降低了未被所述氧化硅层与所述重掺杂多晶硅层覆盖的光照区的复合，进一步加强了表面钝化效果，提升电池效率。本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的选择性发射极太阳能电池。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的选择性发射极太阳能电池的制备方法的一种具体实施方式的流程示意图；
图2为本发明提供的选择性发射极太阳能电池的制备方法的另一种具体实施方式的流程示意图；
图3为本发明提供的选择性发射极太阳能电池的制备方法的又一种具体实施方式的流程示意图；
图4为本发明提供的选择性发射极太阳能电池的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。
本发明的核心是提供一种选择性发射极太阳能电池的制备方法，其一种具体实施方式的流程示意图如图1所示，称其为具体实施方式一，包括：
步骤S101：对P型硅片100进行正面制绒。
所述P型硅片100的电阻率范围为0.3Ohm/cm至10Ohm/cm，包括端点值，如0.30Ohm/cm、5.26Ohm/cm或10.00Ohm/cm中任一个。
步骤S102：在经过制绒的P型硅片100正面设置氧化硅层112。
所述氧化硅层112的厚度范围为0.5纳米至10纳米，包括端点值，如0.50纳米、5.32纳米或10.00纳米中任一个。
步骤S103：在所述氧化硅层112表面设置重掺多晶硅层111。
所述重掺杂多晶硅层为磷掺杂的n+型多晶硅层，所述重掺杂多晶硅层与所述氧化硅层112共同构成正面载流子传输层。特别的，所述重掺杂多晶层的方阻的范围为20Ohm/sq至200hm/sq，包括端点值，如20.0Ohm/sq、135.0Ohm/sq或200.0Ohm/sq中任一个。所述重掺杂多晶层的厚度的范围为20纳米至500纳米，包括端点值，如20.0纳米、56.3纳米或500.0纳米中任一个。
步骤S104：去除所述P型硅片100上的非金属区的所述氧化硅层112及所述重掺多晶硅层111，得到太阳能电池前置物。
步骤S105：在所述太阳能电池前置物的正面进行轻掺磷扩散，得到轻掺磷扩散层113。
所述轻掺磷扩散层113降低了未被所述氧化硅层112与所述重掺杂多晶硅层覆盖的光照区的复合，进一步加强了表面钝化效果，提升电池效率，进一步地，所述轻掺磷扩散层113的方阻的范围为80Ohm/sq至300hm/sq，包括端点值，如80.0Ohm/sq、231.2Ohm/sq或300.0Ohm/sq中任一个。
步骤S106：对所述太阳能电池前置物进行背面刻蚀，并设置背面钝化层及正面减反层114。
步骤S107：在设置完所述背面钝化层及所述正面减反层114的所述太阳能电池前置物表面设置电极110，得到所述选择性发射极太阳能电池。
作为一种优选方案，所述背面钝化层包括氧化铝层121及氮化硅122层，所述氧化铝层121主要起到增大电势差、稳定电流、降低电子复合的作用，其厚度范围为4纳米至100纳米，包括端点值，如4.0纳米、56.2纳米或100.0纳米中任一个；所述氮化硅122层可在保护所述氧化铝层121的同时增强氢钝化效果，同时增加长波段光在电池内背表面的反射率，其厚度范围为40纳米至300纳米，如40.0纳米、213.2纳米或300.0纳米中任一个。
另外，所述正面减反层114为氮化硅122层，厚度的范围为60纳米至150纳米，包括端点值，如60.0纳米、112.2纳米或150.0纳米中任一个。当然，也可为其他减反膜，如氧化硅与氮氧化硅交替层叠组成的减反膜。
本发明所提供的选择性发射极太阳能电池的制备方法，通过对P型硅片100进行正面制绒；在经过制绒的P型硅片100正面设置氧化硅层112；在所述氧化硅层112表面设置重掺多晶硅层111；去除所述P型硅片100上的非金属区的所述氧化硅层112及所述重掺多晶硅层111，得到太阳能电池前置物；在所述太阳能电池前置物的正面进行轻掺磷扩散，得到轻掺磷扩散层113；对所述太阳能电池前置物进行背面刻蚀，并设置背面钝化层及正面减反层114；在设置完所述背面钝化层及所述正面减反层114的所述太阳能电池前置物表面设置电极110，得到所述选择性发射极太阳能电池。本发明通过所述氧化硅层112与所述重掺杂多晶硅层的叠层取代了现有的重掺杂磷扩散层实现了太阳能电池的表面钝化，能在降低表面金属接触复合的同时提升开路电压，从而提升电池效率。
在具体实施方式一的基础上，进一步对所述选择性发射极太阳能电池的表面图形化的方法做改进，得到具体实施方式二，其流程示意图如图2所示，包括：
步骤S201：对P型硅片100进行正面制绒。
步骤S202：在经过制绒的P型硅片100正面设置氧化硅层112。
步骤S203：在所述氧化硅层112表面设置重掺多晶硅层111。
步骤S204：通过激光烧蚀去除所述P型硅片100上的非金属区的所述氧化硅层112及所述重掺多晶硅层111，得到太阳能电池前置物。
步骤S205：在所述太阳能电池前置物的正面进行轻掺磷扩散，得到轻掺磷扩散层113。
步骤S206：对所述太阳能电池前置物进行背面刻蚀，并设置背面钝化层及正面减反层114。
步骤S207：在设置完所述背面钝化层及所述正面减反层114的所述太阳能电池前置物表面设置电极110，得到所述选择性发射极太阳能电池。
本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式中限定了通过激光烧蚀的方法完成表面图形化，其余步骤均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
本具体实施方式中采用了激光烧蚀的方法去除所述非金属区的所述氧化硅层112及所述重掺多晶硅层111，相比传统的印刷法或喷墨法，不需要设置额外的掩膜即可实现，大大简化了生产流程，降低了生产成本，提升了生产效率。
在具体实施方式二的基础上，进一步对所述选择性发射极太阳能电池的背面做改进，得到具体实施方式三，其流程示意图如图3所示，包括：
步骤S301：对P型硅片100进行正面制绒。
步骤S302：在经过制绒的P型硅片100正面设置氧化硅层112。
步骤S303：在所述氧化硅层112表面设置重掺多晶硅层111。
步骤S304：通过激光烧蚀去除所述P型硅片100上的非金属区的所述氧化硅层112及所述重掺多晶硅层111，得到太阳能电池前置物。
步骤S305：在所述太阳能电池前置物的正面进行轻掺磷扩散，得到轻掺磷扩散层113。
步骤S306：对所述太阳能电池前置物进行背面刻蚀，并设置背面钝化层及正面减反层114。
步骤S307：在设置完所述背面钝化层及所述正面减反层114的所述太阳能电池前置物表面设置铝背场123及电极110，得到所述选择性发射极太阳能电池。
本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式中为所述选择性发射极太阳能电池增设了铝背场123，其余步骤均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
本具体实施方式中为所述选择性发射极太阳能电池增设了铝背场123，所述铝背场123可通过激光开槽与硅基体形成欧姆接触，在上述增强太阳能电池正面钝化能力的基础上进一步增强其背面钝化，进一步提升所述电池的电池效率。
本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的选择性发射极太阳能电池，所述选择性发射极太阳能电池为通过上述任一种所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法得到的太阳能电池。本发明所提供的选择性发射极太阳能电池的制备方法，通过对P型硅片100进行正面制绒；在经过制绒的P型硅片100正面设置氧化硅层112；在所述氧化硅层112表面设置重掺多晶硅层111；去除所述P型硅片100上的非金属区的所述氧化硅层112及所述重掺多晶硅层111，得到太阳能电池前置物；在所述太阳能电池前置物的正面进行轻掺磷扩散，得到轻掺磷扩散层113；对所述太阳能电池前置物进行背面刻蚀，并设置背面钝化层及正面减反层114；在设置完所述背面钝化层及所述正面减反层114的所述太阳能电池前置物表面设置电极110，得到所述选择性发射极太阳能电池。本发明通过所述氧化硅层112与所述重掺杂多晶硅层的叠层取代了现有的重掺杂磷扩散层实现了太阳能电池的表面钝化，能在降低表面金属接触复合的同时提升开路电压，从而提升电池效率，在此基础上，本发明还在所述选择性发射极太阳能电池的正面进行了轻掺磷扩散，也降低了未被所述氧化硅层112与所述重掺杂多晶硅层覆盖的光照区的复合，进一步加强了表面钝化效果，提升电池效率。本具体实施方式制得的选择性发射极太阳能电池的结构示意图如图4所示，其中所述轻掺磷扩散层113在所述重掺多晶硅层111不存在。
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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或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。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的选择性发射极太阳能电池及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种选择性发射极太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
对P型硅片进行正面制绒；
在经过制绒的P型硅片正面设置氧化硅层；
在所述氧化硅层表面设置重掺多晶硅层；
去除所述P型硅片上的非金属区的所述氧化硅层及所述重掺多晶硅层，得到太阳能电池前置物；
在所述太阳能电池前置物的正面进行轻掺磷扩散，得到轻掺磷扩散层；
对所述太阳能电池前置物进行背面刻蚀，并设置背面钝化层及正面减反层；
在设置完所述背面钝化层及所述正面减反层的所述太阳能电池前置物表面设置电极，得到所述选择性发射极太阳能电池。
2.如权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述去除所述P型硅片上的非金属区的所述氧化硅层及所述重掺多晶硅层具体为：
通过激光烧蚀去除所述P型硅片上的非金属区的所述氧化硅层及所述重掺多晶硅层。
3.如权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述重掺杂多晶层的方阻的范围为20Ohm/sq至200hm/sq，包括端点值。
4.如权利要求3所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述重掺杂多晶层的厚度的范围为20纳米至500纳米，包括端点值。
5.如权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述氧化硅层的厚度范围为0.5纳米至10纳米，包括端点值。
6.如权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述轻掺磷扩散层的方阻的范围为80Ohm/sq至300hm/sq，包括端点值。
7.如权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述背面钝化层包括氧化铝层及氮化硅层。
8.如权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述太阳能电池还包括铝背场。
9.如权利要求1所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述正面减反层为氮化硅层。
10.一种选择性发射极太阳能电池，其特征在于，所述选择性发射极太阳能电池为通过权利要求1至9任一项所述的选择性发射极太阳能电池的制备方法得到的太阳能电池。
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