一种适合薄片化的N型PERT双面电池结构及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种适合薄片化(硅片厚度170微米及以下)的N型PERT双面电池结构及其制备方法。

背景技术：

太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。因此，深入研究和利用太阳能资源，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。

N型PERT电池和传统P型电池结构相近，被认为与传统常规产线工艺和设备兼容性最高的N型高效电池，因为其具有N型电池特有的低光致衰减(LID，Light Induces Degradation)、高的体少子寿命、对金属离子污染容忍度高等优势，且转化效率高而且适合制作双玻组件的特点，是当今国际研究和产业化的前沿。

以常规N型PERT双面电池为例，如图1所示，N型PERT双面电池的基本结构包括：N型硅片基体100，硅片基体的正表面由内到外依次是p+掺杂层101、氧化硅钝化层102、氮化硅减反射层103及正电极105；硅片基体的背面由内到外依次是n+掺杂层104、氧化硅钝化层102、氮化硅减反射层103及负电极106。

常规制作N型PERT双面电池的工艺流程大致为：去损伤层&制绒－硼扩散形成p+层－背面抛光&去BSG－背面离子注入形成n+层－氧化&退火－双面淀积氮化硅－双面印刷共烧－测试&分选。

以上是制作N型PERT双面电池的典型工艺步骤，该工艺一般采用190微米左右的N型硅片生产的PERT双面电池目前平均转化效率只有20.5％左右。随着硅片薄片化发展，采用该结构该工艺生产的N型PERT双面电池效率会持续降低。此外，由于正面电极采用银铝浆与p+层形成欧姆接触，银铝浆料电导率比银浆差，所以正面栅线要求宽度大(副栅线烧结后宽度通常在50微米以上)，而且银铝浆在与硅片接触区域会形成严重复合，这些限制了电池效率的进一步提高，影响了N型PERT双面电池的发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适合薄片化的N型PERT双面电池结构及其制备方法，以提高N型PERT双面电池的效率，简化制备工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种适合薄片化的N型PERT双面电池结构，包括：

硅片基体；

n+轻掺杂层，形成在所述硅片基体的正面；

n++重掺杂区，选择性形成在所述n+轻掺杂层中；

第一钝化减反层，形成在所述n+轻掺杂层上；

负电极，引出于所述n++重掺杂区；

p+掺杂层，形成在所述硅片基体的背面；

第二钝化减反层，形成在所述p+掺杂层上；

正电极，引出于所述p+掺杂层。

在本发明的一个实施例中，所述硅片基体的厚度小于等于170微米。

在本发明的一个实施例中，所述第一钝化减反层包括第一钝化层以及位于所述第一钝化层上的第一减反层，所述第一钝化层与所述第一减反层通过热氧化或臭氧紫外氧化与化学沉积方法结合一次性形成，或者通过化学气相淀积方法一次性形成。

在本发明的一个实施例中，所述第二钝化减反层包括第二钝化层以及位于所述第二钝化层上的第二减反层，所述第二钝化层与所述第二减反层通过化学气相淀积方法一次性形成。

在本发明的一个实施例中，所述第一钝化减反层为SiO₂/SiN_x或SiO₂/SiN_x/SiON_x叠层膜。

在本发明的一个实施例中，所述第二钝化减反层为AlO_x/SiN_x或SiO₂/AlO_x/SiN_x或SiO₂/SiN_x/SiN_x或AlO_x/SiN_x/SiON_x或SiO₂/AlO_x/SiN_x/SiON_x或SiO₂/SiN_x/SiN_x/SiON_x叠层膜。

在本发明的一个实施例中，所述第一钝化减反层为SiO₂/Si₃N₄/SiON_x叠层膜，其中SiO₂膜的厚度为10nm－40nm，折射率为1.3－1.5；Si₃N₄膜的厚度为30nm－80nm，折射率为1.8－2.2；SiON_x膜的厚度为10nm－50nm，折射率为1.5－2.0。

在本发明的一个实施例中，所述第二钝化减反层为Al₂O₃/Si₃N₄叠层膜，其中Al₂O₃膜的厚度为10nm－50nm，折射率为1.3－1.7；Si₃N₄膜的厚度为30nm－150nm，折射率为1.8－2.2。

在本发明的一个实施例中，所述正电极包括第一主栅线及第一副栅线，所述第一副栅线的宽度为30μm－100μm，所述第一副栅线的数量为60根－150根；所述负电极包括第二主栅线及第二副栅线，所述第二副栅线的宽度为25μm－70μm，所述第二副栅线的数量为80根－150根。

一种上述的适合薄片化的N型PERT双面电池结构的制备方法，包括如下步骤：

S1：提供N型硅片基体；

S2：对所述N型硅片基体进行双面制绒；

S3：对所述N型硅片基体的正面进行高温磷扩散掺杂形成n+轻掺杂层；

S4：利用N型硅片基体正面高温磷扩散形成的PSG对所述N型硅片基体的正面进行激光局部掺杂形成n++重掺杂区；

S5：对N型硅片基体的背面进行抛光并清洗去除扩散形成的PSG；

S6：对N型硅片基体的背面进行离子注入形成p+掺杂层；

S7：对N型硅片基体进行退火处理；

S8：通过CVD方法在N型硅片基体的正面形成第一钝化减反层，通过CVD方

法在N型硅片基体的背面形成第二钝化减反层；

S9：在N型硅片基体的背面印刷银铝浆形成正电极，并在其正面印刷银浆

形成负电极，并进行共烧。

在本发明的一个实施例中，所述第一钝化减反层为SiO₂/Si₃N₄/SiON_x叠层膜，其中SiO₂膜的厚度为10nm－40nm，折射率为1.3－1.5，Si₃N₄膜的厚度为30nm－80nm，折射率为1.8－2.2，SiON_x膜的厚度为10nm－50nm，折射率为1.5－2.0；所述第二钝化减反层为Al₂O₃/Si₃N₄叠层膜，其中Al₂O₃膜的厚度为10nm－50nm，折射率为1.3－1.7，Si₃N₄膜的厚度为30nm－150nm，折射率为1.8－2.2。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1)本发明提供的适合薄片化的N型PERT双面电池结构，通过将n+掺杂层转移到电池正面，可以降低金属栅线遮光面积，减少电极接触复合；且在电池正面形成n++局部重掺杂区，极大地提高电池开路电压和短路电流，同时可以使n+掺杂层的方阻提升的更高，这样有利于提表面钝化效果；

2)通过将p+掺杂层转移到电池背面，降低了p+掺杂层上面银铝电极对电池效率的影响，拓宽了银铝浆图形设计的空间。

3)本发明提供的结构设计特别适合薄片化(硅片厚度170微米及以下)电池。

4)本发明提供的适合薄片化的N型PERT双面电池结构的制备方法，通过一个工艺步骤即可制备第一钝化减反层，并且通过一个工艺步骤即可制备第二钝化减反层，相较于现有技术需通过不同的工艺步骤分别形成第一钝化层与第一减反层，且通过不同的工艺步骤分别形成第二钝化层与第二减反层，本发明在工艺制作流程上极大进行了优化，提高生产效率，减低生产成本。

附图说明

图1为现有技术中常规的N型PERT双面电池结构的示意图；

图2为本发明实施例提供的适合薄片化的N型PERT双面电池结构的示意图。

标号说明：

100－N型硅片基体，101－p+掺杂层，102－氧化硅钝化层，103－氮化硅减反层，104－n+掺杂层，105－正电极，106－负电极

200－N型硅片基体，201－p+掺杂层，202－第一钝化层，204－n+轻掺杂层，205－正电极，206－负电极，207－第二钝化层，208－n++重掺杂区，209－第一减反层，210－第二减反层

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的适合薄片化的N型PERT双面电池结构及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图2，如图2所示，本发明实施例提供的适合薄片化的N型PERT双面电池结构，包括硅片基体200；硅片基体200的正面形成有n+轻掺杂层204，n+轻掺杂层204中选择性地形成有局部n++重掺杂区208，在n+轻掺杂层204上形成有通过一个工艺步骤得到的第一钝化减反层，在n++重掺杂区208引出负电极206。硅片基体200的背面形成有p+掺杂层201，p+掺杂层201上形成有通过一个工艺步骤得到的第二钝化减反层，在p+掺杂层上引出正电极105。

本发明提供的适合薄片化的N型PERT双面电池结构，通过将n+掺杂层转移到电池正面，可以降低金属栅线遮光面积，减少电极接触复合；且在电池正面形成n++局部重掺杂区，极大地提高电池开路电压和短路电流，同时可以使n+掺杂层的方阻提升的更高，这样有利于提表面钝化效果。

同时，通过将p+掺杂层转移到电池背面，降低了p+掺杂层上面银铝电极对电池效率的影响，拓宽了银铝浆图形设计的空间。

其中，第一钝化减反层包括第一钝化层202以及位于第一钝化层202上的第一减反层209，第一钝化层202与第一减反层209通过热氧化或臭氧紫外氧化与化学沉积方法结合一次性形成，或者通过化学气相淀积方法一次性形成。

第二钝化减反层包括第二钝化层207以及位于第二钝化层207上的第二减反层210，第二钝化层207与第二减反层210通过化学气相淀积方法一次性形成。

作为可选实施方式，第一钝化减反层为SiO₂/SiN_x或SiO₂/SiN_x/SiON_x叠层膜。具体地，第一钝化层102为SiO₂膜，第一减反层109可为SiN_x膜或SiN_x/SiON_x叠层膜。这些薄膜例如可通过化学气相沉积法一个工艺步骤形成。

作为可选实施方式，第二钝化减反层为AlO_x/SiN_x或SiO₂/AlO_x/SiN_x或SiO₂/SiN_x/SiN_x或AlO_x/SiN_x/SiON_x或SiO₂/AlO_x/SiN_x/SiON_x或SiO₂/SiN_x/SiN_x/SiON_x叠层膜。具体地，第二钝化层107可为AlO_x或SiO₂/AlO_x或SiO₂/SiN_x叠层膜，第二减反层210可为SiN_x或SiN_x/SiON_x叠层膜。这些薄膜例如可通过化学气相沉积法一个工艺步骤形成。

作为优选实施方式，第一钝化减反层为SiO₂/Si₃N₄/SiON_x叠层膜，其中SiO₂膜的厚度为10nm－40nm，折射率为1.3－1.5；Si₃N₄膜的厚度为30nm－80nm，折射率为1.8－2.2；SiON_x膜的厚度为10nm－50nm，折射率为1.5－2.0。

作为优选实施方式，第二钝化减反层为Al₂O₃/Si₃N₄叠层膜，其中Al₂O₃膜的厚度为10nm－50nm，折射率为1.3－1.7；Si₃N₄膜的厚度为30nm－150nm，折射率为1.8－2.2。

本发明提供的适合薄片化的N型PERT双面电池结构，第一钝化减反层只需通过一个工艺步骤即可制备得到，并且且第二钝化减反层也只需通过一个工艺步骤即可制备得到，相较于现有技术需通过不同的工艺步骤分别形成第一钝化层与第一减反层，且通过不同的工艺步骤分别形成第二钝化层与第二减反层，本发明在工艺制作流程上极大进行了优化，提高生产效率，减低生产成本。

并且，本发明通过在n+轻掺杂层204上和p+掺杂层201上采用不同的钝化层以提高电池钝化效果。

本发明提供的结构设计特别适合薄片化电池，其中，硅片基体200的厚度可小于等于170微米。

作为优先实施方式，正电极205包括第一主栅线及第一副栅线，第一副栅线的宽度为30μm－100μm，第一副栅线的数量为60根－150根；负电极206包括第二主栅线及第二副栅线，第二副栅线的宽度为25μm－70μm，第二副栅线的数量为80根－150根。相较于现有技术而言，本发明的电极结构中，其副栅线的宽度要求明显下降。有益于电池效率的提高。

结合图2，本发明还提供了一种上述的适合薄片化的N型PERT双面电池结构的制备方法，包括如下步骤：

S1：提供N型硅片基200；

S2：对所述N型硅片基体200进行双面制绒，具体地，将N型硅片基体200放入质量分数为1％－3％的NaOH或KOH溶液中进行双面制绒；

S3：对所述N型硅片基体200的正面进行高温磷扩散掺杂形成n+轻掺杂层204；具体地，n+掺杂层204的扩散方阻为60－180ohm/sq；

S4：利用N型硅片基体正面高温磷扩散形成的PSG对所述N型硅片基体200的正面进行激光局部掺杂形成n++重掺杂区208；具体地，n++重掺杂区208的扩散方阻为10－60ohm/sq，n++重掺杂区208的宽度为20μm－100μm；

S5：对N型硅片基体200的背面进行抛光并清洗去除扩散形成的PSG；

S6：对N型硅片基体200的背面进行离子注入形成p+掺杂层201，退火后p+掺杂层201的扩散方阻为20－100ohm/sq；

S7：对N型硅片基体200进行800℃－1100℃退火处理，激活硼杂质；

S8：通过CVD方法在N型硅片基体200的正面形成第一钝化减反层，通过CVD方法在N型硅片基体200的背面形成第二钝化减反层；

具体地，通过CVD方法在正面形成SiO2/SiN_x/SiON_x叠层膜，其中SiO₂膜的厚度为10nm－40nm，折射率为1.3－1.5，Si₃N₄膜的厚度为30nm－80nm，折射率为1.8－2.2，SiON_x膜的厚度为10nm－50nm，折射率为1.5－2.0；通过CVD方法在背面形成Al₂O₃/Si₃N₄叠层膜，其中Al₂O₃膜的厚度为10nm－50nm，折射率为1.3－1.7，Si₃N₄膜的厚度为30nm－150nm，折射率为1.8－2.2；

S9：在N型硅片基体200的背面印刷银铝浆形成正电极205，并在其正面印刷银浆形成负电极206，并进行共烧。其中，正电极205包括第一主栅线及第一副栅线，第一副栅线的宽度为30μm－100μm，第一副栅线的数量为60根－150根；负电极206包括第二主栅线及第二副栅线，第二副栅线的宽度为25μm－70μm，第二副栅线的数量为80根－150根。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。