一种N型双面太阳电池及其制备方法与流程

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，特别涉及一种N型双面太阳电池及其制备方法。

背景技术：

进入二十一世纪，随着社会现代化进程的加快，对能源的需要也随之增加，能源危机日趋凸显。作为缓解能源问题的重要手段之一，光伏发电技术近年得到了快速发展。其中传统P型单晶和多晶硅太阳电池发展尤为迅速，但其发电成本仍然比较高，严重的限制了它的进一步发展。而以N型硅作为基底的新型PERT太阳电池凭借能够双面发电、无光致衰减以及组件端适用环境更广等优点，近年越来越受到人们的青睐。业内航天机电、中来集团、英利等光伏公司都在进行N型双面电池的布局。但是作为N型双面电池技术难点的背场制备时扩散对正面产生补偿的问题以及P型表面钝化层的电极接触问题一直没有得到很好的解决。业内一般通过离子注入的方式进行背场的制备以避免磷扩散到正面，但离子注入的成本过高，采用氧化硅加氮化硅双层薄膜钝化P型表面，这样电极能够烧穿钝化层与晶硅表面形成欧姆接触，其缺点是氧化硅经紫外光照射后钝化效果会衰减，同时氧化硅的制备一般采用热氧化法，因此制备过程会引入热缺陷，影响电池效率。

N型电池的正面即硼扩后的P型表面采用常规氮化硅钝化效果不理想，而采用SiO₂/SiN_x 钝化膜，由于SiO₂与硅表面晶格匹配度较高，能有效降低表面缺陷态密度，能够有效钝化P型晶硅表面，但是氧化硅一般需在高温下制备，制备周期长、会引入一定的热缺陷，同时SiO₂受到紫外光照射钝化效果会衰减。

Al₂O₃富含高浓度的固定负电荷，同时其退火后与晶硅界面处形成一层氧化硅也有一定的化学钝化作用，对p型晶硅表面具有很好的场效应钝化作用，但是Al₂O₃/SiN_x钝化膜的缺点是电极浆料无法烧穿薄膜，其与晶硅表面无法形成良好的欧姆接触，电流无法线性输出。

电极接触部位复合比较严重，影响电池的转换效率。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述现有技术中存在的不足和问题，提出了一种N型双面太阳电池的制备方法，降低了电极接触电阻，提升了电池的效率；

本发明还提出了一种N型双面太阳电池，其电极接触电阻较低，电池效率较高。

本发明采用的技术方案如下：

一种N型双面太阳电池的制备方法，包括：

S1、对N型单晶硅片进行制绒；

S2、分别对制绒后硅片的正面进行硼扩散形成硼扩散层、背面进行磷扩散形成磷扩散层；在硅片正面的硼扩散层上沉积氧化铝层，在所述氧化铝层上沉积氮化硅层形成叠层的氧化铝/氮化硅钝化层；在硅片背面的磷扩散层上沉积氮化硅钝化减反射膜；

S3、将硅片正面的对应于电池正面各副栅线电极处的氧化铝/氮化硅钝化层通过刻蚀去除形成刻蚀槽；

S4、丝网印刷烧结以制备正面和背面电极，其中正面的副栅线电极覆盖形成在各刻蚀槽处。

优选地，步骤S3中，通过各刻蚀槽向硼扩散层选择性重掺硼。

优选地，步骤S3中，通过激光将对应于电池正面各副栅线电极处的氧化铝/氮化硅钝化层刻蚀去除。

优选地，步骤S2进一步包括按顺序依次进行的如下步骤：

S21、对制绒后硅片的正面旋涂硼浆料并进行后退火处理以形成所述的喷扩散层作为正面发射极；

S22、对制绒后硅片的背面进行磷扩散形成所述磷扩散层；

S23、在硅片正面的硼扩散层上沉积氧化铝层，在所述氧化铝层上沉积氮化硅层形成叠层的氧化铝/氮化硅钝化层；在硅片背面的磷扩散层上沉积氮化硅钝化减反射膜。

更优选地，步骤S21中，退火氛围为氧气和氮气的混合气体，炉管中硼扩散温度为800～1200℃，扩散时间为30～2h，所述正面发射极扩散方阻为40～80Ω。

更优选地，步骤S22中，炉管中磷扩散温度为800～1000℃，扩散时间为30～2h，所述磷扩散后扩散方阻为20～80Ω。

更优选地，步骤S23中，通过PECVD或ALD方法在硅片正面的硼扩散层上沉积氧化铝层，随后在所述氧化铝层上通过PECVD方法沉积氮化硅层形成氧化铝/氮化硅钝化层。

更优选地，步骤S23中，

所述氧化铝层厚度为5～30nm；

和/或，

所述氮化硅层的厚度为60～120nm左右；

和/或，

所述氮化硅钝化减反射薄膜的厚度为60～120nm。

更优选地，步骤S2还包括：

在进行步骤S23之前，对硅片的四周进行刻边，并清洗去除硅片表面的硼硅玻璃和磷硅玻璃。

优选地，步骤S4中，正面的副栅线电极填充并覆盖各刻蚀槽。

本发明采用的又一技术方案如下：

一种N型双面太阳能电池，包括依次层叠设置的氮化硅层、氧化铝层、硼扩散层、N型硅基底、磷扩散层以及氮化硅钝化减反射膜，所述氮化硅层、氧化铝层构成叠层的氧化铝/氮化硅钝化层，所述氧化铝/氮化硅钝化层上刻蚀形成有用于对应各副栅线电极的刻蚀槽，副栅线电极填充在所述刻蚀槽内以形成欧姆接触。

优选地，所述刻蚀槽处的硼扩散层上通过选择重掺硼形成硼重掺杂部。

本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：

采用叠层结构的氧化铝/氮化硅钝化层的钝化效果较佳，不会产生紫外光照射后钝化效果衰减的现象；将正面副栅线电极下面的钝化层刻蚀掉解决了电极与晶硅表面的接触问题，提升了电池的效率。

附图说明

附图1为本发明的一种N型双面太阳电池的制备方法的流程图；

附图2为本发明的一种N型双面太阳电池的结构示意图。

上述附图中，

1、氮化硅层；2、氧化铝层；3、硼扩散层；4、N型硅基底；5、磷扩散层；6、氮化硅钝化减反射膜；7、主栅线电极；8、副栅线电极；9、硼重掺杂部。

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。

参照附图1所示，一种N型双面太阳电池的制备方法，依次包括：

S1、对硅片表面进行预处理以去除N型晶硅表面的损伤层，对N型单晶硅进行制绒，得到具有陷光效果的金字塔结构；

S2、分别对制绒后硅片的正面进行硼扩散形成硼扩散层、背面进行磷扩散形成磷扩散层；在硅片正面的硼扩散层上沉积氧化铝层，在所述氧化铝层上沉积氮化硅层形成叠层的氧化铝/氮化硅钝化层；在硅片背面的磷扩散层上沉积氮化硅钝化减反射膜；

S3、通过激光（光刻、湿法刻蚀、等离子刻蚀等类似刻蚀方法）将硅片正面的对应于电池正面各副栅线电极处的氧化铝/氮化硅钝化层刻蚀去除，形成多个刻蚀槽。刻蚀槽延伸至硼扩散层的上表面从而露出硼扩散层的部分上表面，并在各刻蚀槽部位通过丝网印刷硼浆、离子注入等方式向硼扩散层进行选择性硼重掺从而在刻蚀槽附近的硼扩散层上形成硼重掺杂部；

S4、在正面氧化铝/氮化硅钝化层和氮化硅钝化减反射膜丝网印刷烧结以制备正、背面电极，其中正面选择副栅线与激光刻蚀槽匹配的网版，正面的副栅线电极填充并覆盖形成在各刻蚀槽处。

上述的步骤S2进一步包括：

S21、对制绒后硅片的正面旋涂硼浆料并进行后退火处理以形成所述的喷扩散层作为正面发射极；退火氛围为氧气和氮气的混合气体，炉管中硼扩散温度为800～1200℃，扩散时间为30～2h，所述正面发射极扩散方阻为40～80Ω；

S22、对制绒后硅片的背面进行磷扩散形成所述磷扩散层；步骤S21中硼退火形成致密的BSG（硼硅玻璃）以阻挡磷反掺到正面，炉管中磷扩散温度为800～1000℃，扩散时间为30～2h，所述磷扩散后扩散方阻为20～80Ω；

S24、等离子刻蚀电池四周对硅片的四周进行刻边，防止边缘漏电，湿法清洗去除硼硅玻璃（BSG）、磷硅玻璃（PSG）；

S23、在硅片正面的硼扩散层上沉积氧化铝层，在所述氧化铝层上沉积氮化硅层形成叠层的氧化铝/氮化硅钝化层；在硅片背面的磷扩散层上沉积氮化硅钝化减反射膜。

步骤S2的执行顺序为S21、S22、S24、S23。

步骤S23中，正面通过PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）等离子增强化学气相沉积或ALD（Atom layer deposition）原子层沉积等方法在晶硅正表面沉积氧化铝层，随后在氧化铝基础上PECVD沉积氮化硅以形成氧化铝/氮化硅（Al₂O₃/SiN_x）叠层钝化层，其中氧化铝层厚度为5～30nm，氮化硅层厚度控制在60～120nm左右；背面沉积氮化硅钝化减反射膜，其厚度为60～120nm。

参照附图2所示，采用上述制备方法制备得到的N型双面太阳电池，包括依次层叠设置的氮化硅层1、氧化铝层2、硼扩散层3、N型硅基底4、磷扩散层5以及氮化硅钝化减反射膜6，所述氮化硅层1、氧化铝层2构成叠层的氧化铝/氮化硅钝化层，所述氧化铝/氮化硅钝化层上刻蚀形成有用于对应各副栅线电极8的刻蚀槽，所述刻蚀槽处的硼扩散层3通过选择重掺硼形成硼重掺杂部9，且副栅线电极8填充在所述刻蚀槽内以形成欧姆接触。硅片正面硼扩散形成所述的硼扩散层3，硅片背面磷扩散形成所述的磷扩散层5，而位于硼扩散层3和磷扩散层5之间的部分则为N型硅基底4。正面的氧化铝/氮化硅钝化层上还通过印刷形成有主栅线电极7，背面的氮化硅钝化减反射膜6上也通过印刷形成有主栅线电极7。

采用叠层结构的氧化铝/氮化硅钝化层的钝化效果较佳，不会产生紫外光照射后钝化效果衰减的现象；将正面副栅线电极下面的钝化层刻蚀掉解决了电极与晶硅表面的接触问题，刻蚀处的硼重掺降低了电极接触电阻，提升了电池的效率。

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。凡根据本发明的精神实质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。