一种光伏电池的制作方法

文档序号:11990350阅读:264来源:国知局

本实用新型属于电池技术领域,尤其涉及一种光伏电池。



背景技术:

太阳能是目前国内外发展的能源之一,它利用光伏电池吸收太阳的光能转换为电能,具有非常大的潜力和前途来替代传统能源。在各种太阳能电池中,硅基太阳能电池占到了市场总份额的90%。然而,较高的生产成本和低效率一直是困扰硅基电池发展的因素,与传统的石化能源相差还是很大,因此,提高太阳能电池的转化效率和降低生产成本是我们面对的巨大挑战。其中,改善太阳能电池的绒面结构,提高电池的转换效率也是降低成本的一种有效途径。



技术实现要素:

有鉴于此,本实用新型要解决的技术问题在于提供一种转换效率较高的光伏电池。

本实用新型提供了一种光伏电池,包括由下到上依次设置的:背电极、背电场、P型基底、反应离子刻蚀绒面层、PN结层、减反射膜层与栅线电极;所述PN结层与减反射膜层接触的一面开设有多个平行的槽;所述PN结层与减反射膜层之间连续接触。

优选的,所述反应离子刻蚀绒面层的厚度为控制反射率为4%~10%。

优选的,所述P型基底与反应离子刻蚀绒面层之间还包括清洗制绒形成的绒面层。

优选的,所述反应离子刻蚀绒面层的孔径大小为200~500μm。

优选的,所述PN结层的深度为0.2~0.5μm。

优选的,所述槽的宽度为40~100μm。

优选的,所述槽的深度为0.5~1μm。

优选的,所述栅线电极包括相互垂直的主栅电极与细栅电极;所述主栅电极与所述PN结层开设的槽平行。

优选的,所述栅线电极包括相互垂直的主栅电极与细栅电极;所述细栅电极与所述PN结层开设的槽平行。

本实用新型提供了一种光伏电池,包括由下到上依次设置的:背电极、背电场、P型基底、反应离子刻蚀绒面层、PN结层、减反射膜层与栅线电极;所述PN结层与减反射膜层接触的一面开设有多个平行的槽;所述PN结层与减反射膜层之间连续接触。与现有技术相比,本实用新型首先利用反应离子刻蚀,来改变电池绒面结构,增强对太阳光的吸收,提高光子的吸收率,从而通过降低电池的入射光损失来提高电池的转换效果,其次,在优化后的电池绒面表面扩散形成PN结层后再进行激光开槽,继续增大电池的表面积,开槽后的电池形貌更能有效的增强对太阳光的吸收,增加光子的折射光程,为后续印刷栅线做铺垫,目的是为了使电池栅线与优化好的电池绒面能更好的形成欧姆接触,来提高对光生载流子的收集并输出,从而会提高电池的短路电流和开路电压,进而提高电池的转换效率,并且适合大规模生产。

附图说明

图1为本实用新型提供的光伏电池的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种光伏电池,包括由下到上依次设置的:背电极、背电场、P型基底、反应离子刻蚀绒面层、PN结层、减反射膜层与栅线电极;所述PN结层与减反射膜层接触的一面开设有多个平行的槽;所述PN结层与减反射膜层之间连续接触;所述光伏电池的结构示意图如图1所示,其中A为P型基底、B为反应离子刻蚀绒面层、C为PN结层,D为反射膜层、E为细栅电极、F为主栅电极、G为背电场、H为背电极。

其中,所述背电极与背电场为本领域技术人员熟知的背电极与背电场即可,并无特殊的限制,本实用新型中所述背电极与背电场优选由银铝浆形成。

所述P型基底为本领域技术人员熟知的P型基底即可,并无特殊的限制。

所述P型基底与背电场接触的一面的相对面上优选设置有清洗制绒形成的绒面层。所述清洗制绒的方法为本领域技术人员熟知的方法,并无特殊的限制。

在所述制绒层不与P型基底接触的一面设置有反应离子刻蚀绒面层;所述反应离子刻蚀绒面层的厚度优选为控制其表面的反射率为4%~10%,更优选为6%~8%;所述反应离子刻蚀绒面层的表面具有多孔结构,其孔径大小优选为200~500μm,更优选为300~400μm。

所述反应离子刻蚀绒面层的表面设置有PN结层;所述PN结层的深度优选为0.2~0.5μm,更优选为0.3~0.4μm,最优选为0.35μm;所述PN结层表面方阻优选为90~130Ω,更优选为90~120Ω,再优选为100~120Ω,最优选为110Ω。

所述PN结层的表面开设有多个平行的槽;所述槽的宽度优选为40~100μm,更优选为50~90μm,再优选为60~80μm;所述槽的深度优选为0.5~1μm,,更优选为0.3~0.6μm;所述槽的长度优选贯穿整个PN结层的表面,即所述槽的长度与P型基底的长度相同。

在本实用新型中,所述PN结层的表面设置有连续接触的减反射膜层;所述减反射膜层为本领域技术人员熟知的减反射膜层即可,并无特殊的限制,本实用新型中优选为SiN层;所述减反射膜层的厚度优选为78~85μm,更优选为78~84μm,更优选为78~82μm;所述减反射膜层的折射率优选为1.5~3,更优选为1.6~2.8,再优选为1.6~2.6。

所述减反射膜层上设置有栅线电极;所述栅线电极优选包括相互垂直度的主栅电极与细栅电极;所述主栅电极可与所述PN结层开设的槽平行,或者所述细栅电极与所述PN结层开设的槽平行。栅线电极与开槽的位置相匹配,可提高收集载流子的数量,增强电池电极与P型基底之间的欧姆接触。

本实用新型首先利用反应离子刻蚀,来改变电池绒面结构,增强对太阳光的吸收,提高光子的吸收率,从而通过降低电池的入射光损失来提高电池的转换效果,其次,在优化后的电池绒面表面扩散形成PN结层后再进行激光开槽,继续增大电池的表面积,开槽后的电池形貌更能有效的增强对太阳光的吸收,增加光子的折射光程,为后续印刷栅线做铺垫,目的是为了使电池 栅线与优化好的电池绒面能更好的形成欧姆接触,来提高对光生载流子的收集并输出,从而会提高电池的短路电流(Isc)和开路电压(Uoc),从而提高电池的转换效率,并且适合大规模生产。

本实用新型还提供了一种上述光伏电池的制备方法,包括:

将P型基底的一面进行反应离子刻蚀,得到反应离子刻蚀绒面层;

在所述反应离子刻蚀绒面层进行扩散,形成PN结层;

在所述PN结层表面进行开槽,然后再进行镀膜,形成减反射膜层;

在所述减反射膜层表面印刷电极浆料,形成栅线电极;

在所述P型基底与反应离子刻蚀绒面层接触面的相对面上印刷背电极浆料,形成背电场与背电极。

其中,所述P型基底、反应离子刻蚀绒面层、PN结层、减反射膜层、栅线电极、背电场与背电极均同上所述,在此不再赘述。

按照本实用新型,优选先将P型基底的一面进行清洗制绒,去除原片本身的损失层及杂质,形成绒面层;其中,清洗制绒的减薄量优选为0.25~0.35g。

然后在绒面层表面进行反应离子刻蚀,形成反应离子刻蚀绒面层;所述反应离子刻蚀优选在反应离子刻蚀设备中进行,其中,氯气的流量优选为400~1200sccm,氧气的流量优选为900~2000sccm,六氟化硫的输入流量优选为600~700sccm,六氟化硫的输出流量优选为500~650sccm;所述反应离子刻蚀的反应时间优选为3~5s;反应压力优选为20~30Pa,更优选为22~26Pa,再优选为23~25Pa,最优选为24Pa;所述反应离子刻蚀设备的功率优选为1000~2000W,更优选为1000~1500W,再优选为1000~1200W,最优选为1000W。进行反应离子刻蚀后,电池呈黑色。

然后优选将进行反应离子刻蚀后的P型基底进行清洗修复,所述清洗的过程为本领域技术人员熟知的清洗过程即可,并无特殊的限制,本实用新型中优选按照以下步骤进行清洗修复:依次进行HF酸洗、去离子水洗、碱洗、去离子水洗、HF+HNO3+DI水混合酸洗、去离子水(DI)洗、加热后去离子水洗、烘干;所述HF酸洗中HF溶液的质量浓度优选为50%~60%,更优选为54%~58%,最优选为56%;所述HF酸洗的时间优选为100~150s,更优选为100~130s,再优选为110~130s,最优选为120s;所述去离子水洗的时间优选为100~300s,更优选为200~300s;所述碱洗优选采用KOH溶液进行碱 洗;所述碱洗的时间优选为10~50s,更优选为15~40s,再优选为15~30s,最优选为15~25s;在本实用新型提供的一些实施例中,所述碱洗的时间优选为20s;所述HF+HNO3+DI水的混合酸洗中,HF:HNO3:DI的质量比优选为1:(1~6):6,更优选为1:2:6。

清洗修复之后进行扩散制结,形成PN结层。

然后在所述PN结层的表面进行开槽,优选进行激光开槽;所述槽的宽度及深度均同上所述,在此不再赘述。

开槽后,优选进行刻蚀清洗,去除边缘的磷硅玻璃和修整开槽后留在电池表面的碎屑及损伤部分;刻蚀清洗后,优选进行氧化钝化,更有选采用臭氧进行氧化钝化;在本实用新型中优选用刻蚀下料设备进行刻蚀清洗,在刻蚀下料端装有臭氧发生器,经臭氧发生器的电池具有强的钝化效果,能提高电池本身的抗衰能力。

经过上述步骤处理后,再在PN结层的表面进行镀膜,形成减反射膜层;所述减反射膜层优选为SixNy减反射膜层;所述镀膜的方法为本领域技术人员熟知的方法即可,并无特殊的限制。

最后在所述减反射膜层表面印刷电极浆料,形成栅线电极;在所述P型基底与反应离子刻蚀绒面层接触面的相对面上印刷背电极浆料,形成背电场与背电极。本实用新型对这两步骤没有特殊的限制,可先制备栅线电极,也可先制备背电场与背电极。

为了进一步说明本实用新型,以下结合实施例对本实用新型提供的一种光伏电池及其制备方法进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例1

1.1选用156x156mm多晶硅片,其厚度在210±10μm范围内;对硅片前清洗制绒,去除原片本身的损失层及杂质,形成绒面层;其中减薄量控制在0.25~0.35g之间。

1.2把上述做好的多晶片置入RIE设备中进行反应离子干刻,形成一种圆孔直径达200~500μm大小形状的反应离子刻蚀绒面层,其中Cl2气体的流量控制在400~1200sccm之间;O2气体的流量控制在900~2000sccm之间;SF6气体的输入和输出流量分别为600~700sccm和500~650sccm之间,反应时间 为3~5s,反应压力为24pa,功率范围在1000~2000W之间;做出的电池呈黑色。

1.3把上述干刻好的多晶片置入清洗设备进行修复,其过程为先HF酸洗120s-去离子水洗100~300s-KOH碱洗10~50s-去离子水洗-HF+HNO3混合溶液洗-去离子水洗-加热后去离子水洗60s-烘干;其中HF酸的质量浓度为56%,混合溶液中HF酸、HNO3酸与水的的质量比为1:2:6。

1.4在上述修复好的电池反应离子刻蚀绒面层表面进行扩散制结,形成PN结层,其表面方阻范围在90~130Ω之间。

1.5在上述扩散好的多晶硅片PN结层表面进行激光开槽,开槽线长为156mm,线宽范围在50~90μm之间,

1.6对上述开好槽的多晶片进行刻蚀清洗,去除边缘的磷硅玻璃和修整开槽后留在电池表面的碎屑及损伤部分;其次,刻蚀下料端装有O3发生器,经过O3发生器的电池具有强的钝化效果,能提高电池自身的抗衰能力。

1.7对上述开好槽的多晶片进行镀膜,形成一种SixNy减反射膜,膜厚范围在80±2nm之间,折射率为2.10±0.5。

1.8对上述镀好膜的多晶片背面即P型基底的另一面印刷银铝浆,形成背电极和背电场。

1.9对上述镀好膜的多晶片正面即SixNy减反射膜表面印刷银浆,印刷过程使用的网版图形与电池表面开槽后的线条尺寸是平行的,最后印刷形成正电极即相互垂直的主栅电极与细栅电极。

实施例2

2.1选用156x156mm多晶硅片,其厚度在210±10μm范围内;对硅片前清洗制绒,去除原片本身的损失层及杂质,形成绒面层;其中减薄量为0.25g。

2.2把上述做好的多晶片置入RIE设备中进行反应离子干刻,形成一种圆孔直径达200~500μm大小形状的反应离子刻蚀绒面层,其中Cl2气体的流量为输入400sccm,流出为1200sccm之间;O2气体的流量控制为900sccm;SF6气体的输入和输出流量分别为600~700sccm和500~650sccm之间,反应时间为3sec,反应压力为24pa,功率范围在1000W之间;做出的电池呈黑色;该工序完后测反射率为9%。

2.3把上述干刻好的多晶片置入清洗设备进行修复,其过程为先HF酸洗120s-去离子水洗100~300s-KOH碱洗50s-去离子水洗-HF+HNO3混合溶液洗-去离子水洗-加热后去离子水洗60s-烘干;其中HF酸的质量浓度为56%,混合溶液中HF酸、HNO3酸与水的质量比为1:2:6;洗完后的反射率为10%。

2.4在上述修复好的电池反应离子刻蚀绒面层表面进行扩散制结,形成PN结层,其表面方阻范围为110Ω。

2.5在上述扩散好的多晶硅片PN结层表面进行激光开槽,开槽线长为156mm,线宽为50μm。

2.6对上述开好槽的多晶片进行刻蚀清洗,去除边缘的磷硅玻璃和修整开槽后留在电池表面的碎屑及损伤部分;其次,刻蚀下料端装有O3发生器,经过O3发生器的电池具有强的钝化效果,能提高电池自身的抗衰能力。

2.7对上述开好槽的多晶片进行镀膜,形成一种SixNy减反射膜,膜厚范围为80nm,折射率为2.10±0.5。

2.8对上述镀好膜的多晶片背面即P型基底的另一面印刷银铝浆,形成背电极和背电场。

2.9对上述镀好膜的多晶片正面即SixNy减反射膜表面印刷银浆,印刷过程使用的网版图形与电池表面开槽后的线条尺寸是平行的,最后印刷形成正电极即相互垂直的主栅电极与细栅电极。

对实施例2中得到的光伏电池进行测试,其测试效率可达19%。

实施例3

3.1选用156x156mm多晶硅片,其厚度在200±10μm范围内;对硅片前清洗制绒,去除原片本身的损失层及杂质,形成绒面层;其中减薄量为0.25g。

3.2把上述做好的多晶片置入RIE设备中进行反应离子干刻,形成一种圆孔直径达200~500μm大小形状的反应离子刻蚀绒面层,其中Cl2气体的流量为输入300sccm,流出为1100sccm之间;O2气体的流量控制为900sccm;SF6气体的输入和输出流量分别为600~700sccm和500~650sccm之间,反应时间为3sec,反应压力为24pa,功率范围在1000W之间;做出的电池呈黑色;该工序完后测反射率为7%。

3.3把上述干刻好的多晶片置入清洗设备进行修复,其过程为先HF酸洗120s-去离子水洗100~300s-KOH碱洗30s-去离子水洗-HF+HNO3混合溶液洗 -去离子水洗-加热后去离子水洗60s-烘干;其中HF酸的质量浓度为56%,混合溶液中HF酸、HNO3酸与水的质量比为1:2:6;洗完后的反射率为9%。

3.4在上述修复好的电池反应离子刻蚀绒面层表面进行扩散制结,形成PN结层,其表面方阻范围为110Ω。

3.5在上述扩散好的多晶硅片PN结层表面进行激光开槽,开槽线长为156mm,线宽为50μm。

3.6对上述开好槽的多晶片进行刻蚀清洗,去除边缘的磷硅玻璃和修整开槽后留在电池表面的碎屑及损伤部分;其次,刻蚀下料端装有O3发生器,经过O3发生器的电池具有强的钝化效果,能提高电池自身的抗衰能力。

3.7对上述开好槽的多晶片进行镀膜,形成一种SixNy减反射膜,膜厚范围为80nm,折射率为2.10±0.5。

3.8对上述镀好膜的多晶片背面即P型基底的另一面印刷银铝浆,形成背电极和背电场。

3.9对上述镀好膜的多晶片正面即SixNy减反射膜表面印刷银浆,印刷过程使用的网版图形与电池表面开槽后的线条尺寸是平行的,最后印刷形成正电极即相互垂直的主栅电极与细栅电极。

对实施例3中得到的光伏电池进行测试,其测试效率可达19%。

实施例4

4.1选用156x156mm多晶硅片,其厚度在190±10μm范围内;对硅片前清洗制绒,去除原片本身的损失层及杂质,形成绒面层;其中减薄量为0.25g。

4.2把上述做好的多晶片置入RIE设备中进行反应离子干刻,形成一种圆孔直径达200~500μm大小形状的反应离子刻蚀绒面层,其中Cl2气体的流量为输入200sccm,流出为1000sccm之间;O2气体的流量控制为900sccm;SF6气体的输入和输出流量分别为600~700sccm和500~650sccm之间,反应时间为3sec,反应压力为24pa,功率范围在1000W之间;做出的电池呈黑色;该工序完后测反射率为6%。

4.3把上述干刻好的多晶片置入清洗设备进行修复,其过程为先HF酸洗120s-去离子水洗100~300s-KOH碱洗20s-去离子水洗-HF+HNO3混合溶液洗-去离子水洗-加热后去离子水洗60s-烘干;其中HF酸的质量浓度为56%,混合溶液中HF酸、HNO3酸与水的质量比为1:2:6;洗完后的反射率为8%。

4.4在上述修复好的电池反应离子刻蚀绒面层表面进行扩散制结,形成PN结层,其表面方阻范围为110Ω。

4.5在上述扩散好的多晶硅片PN结层表面进行激光开槽,开槽线长为156mm,线宽为50μm。

4.6对上述开好槽的多晶片进行刻蚀清洗,去除边缘的磷硅玻璃和修整开槽后留在电池表面的碎屑及损伤部分;其次,刻蚀下料端装有O3发生器,经过O3发生器的电池具有强的钝化效果,能提高电池自身的抗衰能力。

4.7对上述开好槽的多晶片进行镀膜,形成一种SixNy减反射膜,膜厚范围为80nm,折射率为2.10±0.5。

4.8对上述镀好膜的多晶片背面即P型基底的另一面印刷银铝浆,形成背电极和背电场。

4.9对上述镀好膜的多晶片正面即SixNy减反射膜表面印刷银浆,印刷过程使用的网版图形与电池表面开槽后的线条尺寸是平行的,最后印刷形成正电极即相互垂直的主栅电极与细栅电极。

对实施例4中得到的光伏电池进行测试,其测试效率可达19%。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1