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CN112420855A - 一种基于p型硅片的太阳能电池片及其制备方法 - Google Patents

一种基于p型硅片的太阳能电池片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于P型硅片的太阳能电池片及其制备方法，简化了制备工艺且太阳能电池片具有较高的转换效率。该太阳能电池片，包括：P型硅片、形成于所述P型硅片正面的正面介质层、位于所述正面介质层上的正面电极、形成于所述P型硅片背面的背面介质层及位于所述背面介质层上的背面电极；其中，P型硅基体具有铝掺杂区域，正面电极与所述P型硅基体的所述铝掺杂区域形成金属接触。铝掺杂区域的制备相较于传统方法，制备过程简单，制备过程温度低，避免体少子寿命降低，保证了电池片的光电转化效率。

Description

一种基于P型硅片的太阳能电池片及其制备方法
技术领域
本发明属于晶硅太阳能电池领域，涉及一种基于P型硅片的太阳能电池片及其制备方法。
背景技术
光伏领域近年来发展迅猛，各种各样的太阳能电池也层出不穷。
专利ZL201920960985.0公开了一种P型晶体硅太阳能电池，它的结构包括：P型晶体硅基底、P++区域、正面减反层、正面金属电极、N型掺杂硅膜层、背面钝化层、背面金属电极、钝化隧穿层、背面电极等。其中，P++区域的制备，需要1000摄氏度以上的高温，使硼扩散到P型晶体硅基底。因而该结构存在以下问题：
1、需要采用掩膜开孔硼扩散的方法制备正面局域P++区域，工序步骤繁琐；
2、硼扩散高于1000℃的高温会造成P型硅片体少子寿命衰减，影响电池转换效率。
发明内容
针对上述技术问题中的至少一个，本发明旨在提供一种P型硅片的太阳能电池片，其具有较高的转换效率；本发明还提供一种P型硅片的制备方法，简化了制备工艺且制备的太阳能电池片具有较高的转换效率。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案如下：
一种基于P型硅片的太阳能电池片，包括：P型硅片、形成于所述P型硅片正面的正面介质层、位于所述正面介质层上的正面电极、形成于所述P型硅片背面的背面介质层及位于所述背面介质层上的背面电极。所述P型硅片的局部掺杂铝而具有铝掺杂区域，所述正面电极包括铝层及形成于所述铝层之上的银层，所述铝层形成于所述铝掺杂区域上。正面电极的铝层与铝掺杂区形成金属接触，降低了该部分阻值，提高了电池效率。本发明的正面电极为银铝叠层，银叠在铝上面，银的电阻率比铝的电阻率低，银铝叠层可以减小栅线电阻率，从而缩窄栅线宽度，减小栅线遮光面积。
在一实施例中，正面电极为栅线状。
在一实施例中，正面介质层包括形成于所述P型硅片正面上的钝化层及层叠于所述钝化层上的减反层。正面钝化层能够抑制正表面复合，减小正表面复合速率，提高晶硅太阳能电池的光电转换效率。减反层可以减少阳光在正面的反射损失，从而在P型硅片上形成更多载流子。
在一实施例中，所述P型硅片的背面形成有隧穿氧化层，所述隧穿氧化层下层叠有N型多晶硅层，所述背面介质层层叠于所述N型多晶硅层上。隧穿氧化层能钝化P型硅片背表面，降低P型硅片和N型多晶硅层的接触界面复合，进一步提高电池的开路电压和转换效率。
在一实施例中，背面电极为栅线状银电极，所述栅线状银电极穿过所述背面介质层而和所述N型多晶硅层形成金属接触。此处金属接触的阻值较小，有利于提高电池效率。
在一实施例中，背面介质层为氮化硅保护层。此部分提高了开路电压和短路电流。
本发明采用的另一种技术方案如下：
一种如上所述的太阳能电池片的制备方法，包括如下步骤：
A、提供P型硅片；
B、在P型硅片的背面制备隧穿氧化层和本征多晶硅层；
C、磷扩散形成N型多晶硅层；
D、刻蚀去除硅片正面和边缘的磷硅玻璃、PN结和多晶硅；
E、正面制绒；
F、去除背面磷硅玻璃；
G、在硅片正面制备正面介质层；
H、在硅片背面制备背面介质层；
I、制备背面电极；在正面先印刷铝浆，烘干后再印刷银浆，烘干，烧结。
在一实施例中，步骤B中，采用热氧化或化学氧化制备所述隧穿氧化层，采用LPCVD、PECVD或PCD制备所述本征多晶硅层。
在一实施例中，所述步骤I中，在背面印刷栅线状银浆，烘干，烧结后背面银浆烧穿所述背面介质层而和所述N型多晶硅层形成金属接触。P型硅片的局部正面铝浆烧穿正面减反层和钝化层，铝硅在烧结时熔融凝固，形成正面局域铝掺杂区域，铝电极部分与铝掺杂区域形成良好金属接触。正面印刷栅线状的铝浆，烘干，然后正面印刷栅线状银浆并与铝浆对准，烘干，烧结后，此铝掺杂区域的载流子浓度和导电能力高于P型硅片部分。正面金属电极并没有与p型硅片直接接触，正面金属电极与掺杂浓度较高的局域铝掺杂区接触，形成良好的金属接触，进而能够从很大程度上降低接触电阻。铝作为形成掺杂区的元素同时也作为电极的铝层。此步骤在完成正面电极的制备的同时就完成了铝掺杂部分的制备，简化了制备步骤。
本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
本发明的太阳能电池片采用银铝叠层作为正电极，铝在烧结过程中与硅熔融凝固形成铝掺杂区域，银减小栅线电阻率，有利于缩窄栅线宽度，减小栅线遮光面积。并且，无需掩膜，简化了正面局域P++区域的制备方法。此外，制备过程避免1000℃以上高温，不影响P型硅片体少子寿命，对电池效率有益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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为根据本发明实施例的一种基于P型硅片的太阳能电池片的截面示意图；
图2为根据本发明实施例的一种P型硅片的太阳能电池片制备方法过程图。
其中，
1、正面电极；101、正面电极银层；102、正面电极铝层；2、正面减反层；3、正面钝化层；4、铝掺杂区域；5、P型硅片；6、隧穿氧化层；7、N型多晶硅层；8、背面介质层；9、背面电极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
本实施例提供一种基于硅片的太阳能电池片，图1示出了该太阳能电池片的截面。参照图1所示，该太阳能电池片包括依次层叠的正面减反层2、正面钝化层3、P型硅片5、隧穿氧化层6、N型多晶硅层7及背面介质层8。该太阳能电池片还包括正面电极1，正面电极1由银层101和铝层102构成，银层101形成于铝层102上表面。铝硅在烧结时在P型硅片5上熔融凝固，铝局部掺杂到P型硅片5中所形成的区域为铝掺杂区域4。正面电极1依次穿过正面减反层2和正面钝化层3，正面减反层2形成于正面钝化层3上表面，它们两层在P型硅片5上表面，P型硅片5的下表面为隧穿氧化层6。N型多晶硅层7上表面与隧穿氧化层6下表面相接触，N型多晶硅层7下表面为背面介质层8。该太阳能电池片还包括背面电极9，背面电极9透过背面介质层8而和N型多晶硅层7接触。
本实施例中，正面电极1在P型硅片5上形成多个铝掺杂区域4。铝掺杂区域4可以与正面电极1形成良好的金属接触，而背面电极9穿过背面介质层8与N型多晶硅层7形成金属接触。
P型硅片5主要用于吸收光子，产生光生载流子。
在本实施例中，正面钝化层3为沉积形成于P型硅片5正面上的氧化铝层。正面减反射层2为形成于正面钝化层3之上的氮化硅层。正面减反层2可以减少阳光反射，增加光吸收率。正面钝化层3能够抑制正表面复合，减小正表面复合速率，提高晶硅太阳能电池的光电转换效率。
在本实施例中，P型硅片5的背面形成隧穿氧化层6，进一步提高电池的开路电压和转换效率。
背面介质层8具体为氮化硅层，用作保护层。
正面电极1为栅线状，背面电极9为栅线状银电极。
本实施例还提供一种太阳能电池片的制备方法。参照图2，该制备方法包括如下步骤：
A、提供P型硅片5；
B、在P型硅片5的背面制备隧穿氧化层6和本征多晶硅层；
C、磷扩散形成N型多晶硅层7；
D、刻蚀去除硅片正面和边缘的磷硅玻璃、PN结和多晶硅；
E、正面制绒；
F、去除背面磷硅玻璃；
G、在硅片正面制备正面介质层；
H、在硅片背面制备背面介质层8；
I、制备背面电极9；在正面先印刷铝浆，烘干后再印刷银浆，烘干，烧结。
所述步骤A具体实施如下：P型硅片去切割损伤、抛光；
所述步骤B具体实施如下：背面制备隧穿氧化层6和本征多晶硅，隧穿氧化层6采用热氧化或化学氧化，本征多晶硅采用LPCVD、PECVD或PVD。
所述步骤C具体实施如下：将磷元素扩散到N型多晶硅层7。
所述步骤D具体实施如下：去除正面和边缘的磷硅玻璃、PN结和多晶硅。刻蚀的原因在于，在扩散过程中硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。避免周边上存在任何微小的局部短路使电池并联电阻下降，而成为废品。
所述步骤E具体实施如下：背面磷硅玻璃保护多晶硅不被破坏；增加电池片表面面积，利用陷光原理，大大降低电池片表面反射率。
所述步骤F具体实施如下：表面清洗以去除多晶硅层表面的磷硅玻璃。
所述步骤G具体实施如下：正面沉积钝化层和减反层。
所述步骤H具体实施如下：背面沉积保护层。
所述步骤I具体实施如下：背面印刷栅线状银浆，烘干。正面先印刷栅线状铝浆(烧穿型铝浆)，烘干，然后正面印刷栅线状银浆(与栅线状铝浆对准)，烘干。烧结，背面银浆烧穿背面保护层，与N型多晶硅层7形成金属接触。正面铝浆烧穿正面减反层2和正面钝化层3，铝硅在烧结时熔融凝固，形成正面铝掺杂区域4，铝与局域铝掺杂区域4形成金属接触。
本实施例采用以上方案，具有如下优点：
首先，采用银铝叠层作为正电极，铝在烧结过程中与硅熔融凝固形成铝掺杂区域，银减小栅线电阻率，有利于缩窄栅线宽度，减小栅线遮光面积。
并且，无需掩膜，简化了正面局域P++区域的制备方法。
此外，制备过程避免1000℃以上高温，不影响P型硅片体少子寿命，对电池效率有益。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于P型硅片的太阳能电池片，包括P型硅片、形成于所述P型硅片正面的正面介质层、位于所述正面介质层上的正面电极、形成于所述P型硅片背面的背面介质层及位于所述背面介质层上的背面电极，其特征在于：所述P型硅片的局部掺杂铝而具有铝掺杂区域，所述正面电极包括铝层及形成于所述铝层之上的银层，所述铝层形成于所述铝掺杂区域上。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述正面电极为栅线状。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述正面介质层包括形成于所述P型硅片正面上的钝化层及层叠于所述钝化层上的减反层。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述P型硅片的背面形成有隧穿氧化层，所述隧穿氧化层上层叠有N型多晶硅层，所述背面介质层层叠于所述N型多晶硅层上。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池片，其特征在于：所述背面电极为栅线状银电极，所述栅线状银电极穿过所述背面介质层而和所述N型多晶硅层形成金属接触。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述背面介质层为氮化硅保护层。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的基于P型硅片的太阳能电池片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、提供P型硅片；
B、在P型硅片的背面制备隧穿氧化层和本征多晶硅层；
C、磷扩散形成N型多晶硅层；
D、刻蚀去除硅片正面和边缘的磷硅玻璃、PN结和多晶硅；
E、正面制绒；
F、去除背面磷硅玻璃；
G、在硅片正面制备正面介质层；
H、在硅片背面制备背面介质层；
I、制备背面电极；在正面先印刷铝浆，烘干后再印刷银浆，烘干，烧结。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤B中，采用热氧化或化学氧化制备所述隧穿氧化层，采用LPCVD、PECVD或PCD制备所述本征多晶硅层。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤I中，在背面印刷栅线状银浆，烘干，烧结后背面银浆烧穿所述背面介质层而和所述N型多晶硅层形成金属接触。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤I中，正面印刷栅线状的铝浆，烘干，然后正面印刷栅线状银浆并与铝浆对准，烘干，烧结后，正面铝浆烧穿所述正面介质层并在P型硅片上形成铝掺杂区域，铝与铝掺杂区域形成金属接触。
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Address before: 215500 Shajiabang Changkun Industrial Park, Changshu City, Suzhou City, Jiangsu Province

Applicant before: SUZHOU TALESUN SOLAR TECHNOLOGIES Co.,Ltd.

Country or region before: China

Applicant before: CHANGSHU INSTITUTE OF TECHNOLOGY

CB02 Change of applicant information