CN212161835U - 一种高效低光衰掺镓双面perc电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效低光衰掺镓双面PERC电池，包括从下至上依次设置的背电极、铝栅、背面钝化膜、掺镓基底硅、N型发射极、正面减反射膜和正面电极，所述铝栅通过开设在背面钝化膜上的开槽与掺镓基底硅接触，所述铝栅的材质为掺硼铝。本实用新型的铝栅的材质为掺硼铝，由于掺镓片具有低光衰的特点，通过铝栅掺硼能够降低表面复合、提高载流子浓度，从而提升光电转化效率。因此，本实用新型可以降低光致衰减，同时提高光电转化效率。而且，本实用新型工艺简单，与现有双面PERC工艺完全兼容，无需增加额外工序，生产成本低，适于广泛推广和使用。

Description

一种高效低光衰掺镓双面PERC电池

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术，尤其涉及一种高效低光衰掺镓双面PERC电池。

背景技术

PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)，即钝化发射极和背面电池技术，通过在常规太阳能技术基础上，电池背表面进行介质膜钝化，采用金属局域接触，大大降低了背表面少子复合速度，同时提升背表面的光反射。得益于背面钝化层的存在，PERC电池将p-n结间的电势差最大化，这使得电子更稳定的流动，降低了电子的复合，从而提升电池效率。由于PERC电池与常规电池产线兼容性强，具有低的改造升级成本，同时还具有极高的效率优势，近年来，PERC电池已经取代了常规电池而成为业内普遍生产的太阳能电池。而双面PERC电池采用背面铝栅线技术替代全铝背电场，电池背面也能吸光进而实现双面发电，发电量相比单面电池增加10-30％，是目前PERC高效电池的代表。

产业化单晶双面PERC电池多采用掺硼硅片作为衬底材料，但使用掺硼硅片会引起硼氧复合而导致初始光致衰减，这种初始光致衰减随着硅片中的硼、氧含量增大而升高。而在低氧、掺稼、掺磷的硅片中，其少子寿命随光照时间的增加，总体衰减幅度极小。目前解决这个问题主要有以下三种方法：⑴降低掺硼硅片中氧含量；⑵采用氢注入钝化工艺，电注入或光注入；⑶使用掺镓硅片。前两种方法会增加电池制造成本和电池制造工序，而随着掺镓硅片价格的降低至于掺硼片基本持平，业内开始专注于采用掺镓硅片解决P型晶硅太阳能电池光致衰减的问题。

但是，因为镓的分凝系数远小于硼的分凝系数，使得镓在晶体硅中的掺杂浓度变化较大，从而导致硅片纵向电阻率变化很大，掺镓太阳电池光电转化效率偏低等问题，这直接阻碍了掺镓硅片的大规模应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种工艺简单、成本低、可以提高光电转化效率和降低光致衰减的高效低光衰掺镓双面PERC电池。

本实用新型的目的通过如下的技术方案来实现：一种高效低光衰掺镓双面PERC电池，包括从下至上依次设置的背电极、铝栅、背面钝化膜、掺镓基底硅、N型发射极、正面减反射膜和正面电极，所述铝栅通过开设在背面钝化膜上的开槽与掺镓基底硅接触，其特征在于，所述铝栅的材质为掺硼铝。

本实用新型的铝栅的材质为掺硼铝，由于掺镓片具有低光衰的特点，通过铝栅掺硼能够降低表面复合、提高载流子浓度，从而提升光电转化效率。因此，本实用新型可以降低光致衰减，同时提高光电转化效率。而且，本实用新型工艺简单，与现有双面PERC工艺完全兼容，无需增加额外工序，生产成本低，适于广泛推广和使用。

本实用新型所述铝栅与背电极垂直连接。

本实用新型所述掺镓基底硅为P型单晶掺镓基底硅，其电阻率为0.3-1.5Ω.cm。采用此特定电阻率范围的掺镓片，可减小掺镓片在晶体硅中的掺杂浓度变化，进而减小硅片纵向电阻率变化，使光电转化效率基本不受影响。

本实用新型所述P型单晶掺镓基底硅的厚度为150-200um。

本实用新型所述正面减反射膜采用三层SiNx膜，可以降低正面减反射膜的反射率，提高光吸收。

优选的，本实用新型所述正面减反射膜的膜厚为70-85nm，折射率为2.04-2.30％。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述背面钝化膜包括从下至上依次设置的SiNx膜、SiOx膜和AlOx膜，所述SiNx膜为三层，可以降低折射率，提高光的长波吸收。

优选的，本实用新型所述背面钝化膜的膜厚为120-150nm，折射率为2％-2.1％。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的效果：

⑴本实用新型的铝栅的材质为掺硼铝，因为掺镓片具有低光衰的特点，而铝栅掺硼能够提高光电转化效率，因此，本实用新型可以提高光电转化效率，而且降低光致衰减。

⑵本实用新型的掺镓基底硅为电阻率是0.3-1.5Ω.cm的P型单晶掺镓基底硅，采用此特定电阻率范围的掺镓片，可减小掺镓片在晶体硅中的掺杂浓度变化，进而减小硅片纵向电阻率变化。

⑶本实用新型工艺简单、成本低，易于实现量产化。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的侧剖视图。

图2是本实用新型的仰视图(显示电池背面)。

具体实施方式

如图1所示，是本实用新型一种高效低光衰掺镓双面PERC电池，包括从下至上依次设置的背电极10、铝栅9、背面钝化膜8、掺镓基底硅1、N型发射极2、正面减反射膜3和正面电极4，铝栅9通过开设在背面钝化膜8上的开槽与掺镓基底硅1接触，铝栅9的材质为掺硼铝，铝栅9具体是采用掺硼铝浆经高温烧结制得，铝栅9与背电极10垂直连接。掺镓基底硅1为P型单晶掺镓基底硅，其电阻率为0.3-1.5Ω.cm，P型单晶掺镓基底硅的厚度为150-200um。

正面减反射膜3采用三层SiNx膜，从下至上依次为SiNx膜31、32、33。正面减反射膜的膜厚为70-85nm，折射率为2.04-2.30％。背面钝化膜8包括从下至上依次设置的SiNx膜7、SiOx膜6和AlOx膜5，其中，SiNx膜7为三层。背面钝化膜8的膜厚为120-150nm，折射率为2％-2.1％。

一种上述高效低光衰掺镓双面PERC电池的制备方法，具体包括以下步骤：

⑴在P型单晶掺镓基底硅的正面制作绒面，P型单晶掺镓基底硅的电阻率为0.3-1.5Ω.cm；

⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行磷扩散，形成N型发射极；

⑶在由步骤⑵所得产品的正面激光掺杂，激光功率为20-35W，频率为150-350KHZ；

⑷去除由步骤⑶所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结，进行边缘绝缘处理；

⑸在由步骤⑷所得产品的背面沉积背面钝化膜8，即是依次沉积AlOx膜5、SiOx膜6和SiNx膜7，SiNx膜7为三层；在正面沉积正面减反射膜3，即是依次沉积三层SiNx膜；

⑹在由步骤⑸所得产品的背面激光开槽；

⑺在由步骤⑹所得产品的背面印刷铝栅9，铝栅浆料采用掺硼铝浆；掺硼铝浆料由以下质量百分比的原料组成：铝粉70-85％、氮化硼或单质硼0-1％、玻璃粉1-5％、溶剂1-20％、添加剂1-15％。溶剂为水或有机溶剂，溶剂为水或有机溶剂，有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁酸丁基卡必醇、异丙醇中的一种或多种；添加剂包含硅烷偶联剂、乙基纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯醚、硅酸甲酯、聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种。

⑻在由步骤⑺所得产品的背面印刷背电极10，铝栅9与背电极10垂直连接。

⑼在由步骤⑻所得产品的正面印刷正面电极4；

⑽将由步骤⑼所得产品进行高温烧结即得。

本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效低光衰掺镓双面PERC电池，包括从下至上依次设置的背电极、铝栅、背面钝化膜、掺镓基底硅、N型发射极、正面减反射膜和正面电极，所述铝栅通过开设在背面钝化膜上的开槽与掺镓基底硅接触，其特征在于：所述铝栅的材质为掺硼铝。

2.根据权利要求1所述的高效低光衰掺镓双面PERC电池，其特征在于：所述铝栅与背电极垂直连接。

3.根据权利要求1所述的高效低光衰掺镓双面PERC电池，其特征在于：所述掺镓基底硅为P型单晶掺镓基底硅，其电阻率为0.3-1.5Ω.cm。

4.根据权利要求2所述的高效低光衰掺镓双面PERC电池，其特征在于：所述P型单晶掺镓基底硅的厚度为150-200um。

5.根据权利要求3所述的高效低光衰掺镓双面PERC电池，其特征在于：所述正面减反射膜采用三层SiNx膜。

6.根据权利要求4所述的高效低光衰掺镓双面PERC电池，其特征在于：所述正面减反射膜的膜厚为70-85nm，折射率为2.04-2.30％。

7.根据权利要求5所述的高效低光衰掺镓双面PERC电池，其特征在于：所述背面钝化膜包括从下至上依次设置的SiNx膜、SiOx膜和AlOx膜，所述SiNx膜为三层。

8.根据权利要求6所述的高效低光衰掺镓双面PERC电池，其特征在于：所述背面钝化膜的膜厚为120-150nm，折射率为2％-2.1％。

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