一种双面PERC太阳能电池结构及其制备工艺的制作方法

本发明涉及一种双面perc太阳能电池结构及其制备工艺，属于晶体硅太阳能电池制造领域。

背景技术

在单面perc电池的基础上，对背钝化、激光开窗和印刷及高温烧结工艺进行一定的调整，便可实现双面perc电池的制备。为了提升电池背面的发电效果，需要降低背面钝化层厚度，同时背面采用al栅线印刷，影响了电池的正面转换效率；双面电池的结构，也增大了电池和组件lid和pid的风险。

技术实现要素：

本发明提出一种新型的双面perc电池结构及其制备工艺，正面和背面采用了对称的钝化层结构，极大降低了双面电池的翘曲度，提升组件的机械载荷强度；叠层钝化结构在保证电池抗pid性能的基础上，采用了独特的表面钝化层沉积工艺，最佳化正面和背面光学(减反射效果)和电学(提升氢钝化效果)性能，实现电池正面转换效率、双面率和抗lid效果的改善与提升。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双面perc太阳能电池结构，所述电池的正面与背面钝化层结构对称，采用sio2/alox/sinx/siny/sioxny/siox叠层结构，正面和背面sio2层通过热氧化或者臭氧氧化同时形成，sio2层厚度5-20nm；正面与背面alox层通过原子层沉积同时沉积形成，alox层厚度3-30nm，折射率1.60-1.65。

在本技术方案中，本发明所发展的双面perc电池结构，双面均采用了sio2/alox/sinx/siny/sioxny/siox叠层结构，sio2/alox叠层提升电池抗pid效果，sinx/siny/sioxny/siox叠层提升电池减反射、钝化及抗lid效果。

作为优选，正面sinx/siny/sioxny/siox叠层厚度分别为5-20nm、20-40nm、30-50nm和40-60nm，叠层总厚度80-90nm。

作为优选，背面sinx/siny/sioxny/siox叠层厚度分别为15-30nm、30-60nm、40-70nm和60-90nm，叠层总厚度80-160nm。

作为优选，正面sinx/siny/sioxny/siox叠层的折射率分别为2.0-2.3、1.8-2.0、1.6-1.9和1.4-1.6；背面sinx/siny/sioxny/siox叠层的折射率分别为2.0-2.3、1.8-2.0、1.6-1.9和1.4-1.6。

一种双面perc太阳能电池结构的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：

1)、硅片在碱性或者酸性溶液中制绒后，清洗，烘干，绒面尺寸控制在5um以内；

2)、扩散炉中进行高温磷扩散，扩散温度750-850℃之间，压力50-200mbar，时间80-100min；

3)、背面链式刻蚀带速1.5-3.0m/min，刻蚀深度1-6um，背表面反射率15-40％；

4)、扩散炉中进行热氧化，双面同时生长氧化层，氧化温度600-900℃之间，压力100-500mbar，时间10-60min之间；

5)、ald沉积，双面同时沉积al2o3；

6)、正面镀膜：通过pecvd依次沉积sinx、siny、sioxny和siox；

7)、背面镀膜：通过pecvd依次沉积sinx、siny、sioxny和siox；

8)、激光开窗，制备背面局部接触图案；

9)、丝网印刷及高温烧结。

作为优选，步骤5)中，沉积温度150-300℃，压力50-200mtor，时间300-1500s。

作为优选，步骤6)正面镀膜时，沉积sinx压力50-500pa、温度400-500℃、功率5000-6500w，sih4/nh3＝1/3至1/6、时间50-150s；沉积siny压力50-500pa、温度400-500℃、功率6000-8000w，sih4/nh3＝1/5至1/10、时间200-500s；沉积sioxny压力50-500pa、温度400-500℃、功率5000-6500w，sih4/nh3/n2o＝1/3/3至1/5/5、时间100-300s；沉积siox压力50-500pa、温度400-500℃、功率3000-5000w，sih4/n2o＝1/8至1/12、时间150-300s。

作为优选，步骤7)背面沉积时，沉积sinx压力50-500pa、温度400-500℃、功率5000-6500w，sih4/nh3＝1/5至1/8、时间100-250s；沉积siny压力50-500pa、温度400-500℃、功率6000-8000w，sih4/nh3＝1/5至1/12、时间300-600s；沉积sioxny压力50-500pa、温度400-500℃、功率5000-6500w，sih4/nh3/n2o＝1/5/5至1/8/8、时间200-400s；沉积siox压力50-500pa、温度400-500℃、功率3000-5000w，sih4/n2o＝1/8至1/14、时间250-300s。

本发明的有益效果：本发明所发展的双面perc电池结构，双面均采用了sio2/alox/sinx/siny/sioxny/siox叠层结构，sio2/alox叠层提升电池抗pid效果，sinx/siny/sioxny/siox叠层提升电池减反射、钝化及抗lid效果。

本发明所采用的双面perc电池工艺，正面和背面的sio2和alox层分别通过热氧化和ald同时形成，正面和背面的sinx/siny/sioxny/siox叠层分别通过pecvd沉积形成，正面和背面的沉积次序可调整。

附图说明

图1是本发明双面perc电池结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例与附图，对本发明做进一步的解释：

实施例1

参照图1，一种双面perc太阳能电池结构，电池正面和背面均采用sio2/alox/sinx/siny/sioxny/siox叠层结构，其中，正面和背面sio2层通过热氧化或者臭氧氧化同时形成，sio2层厚度5-20nm；正面与背面alox(al2o3)层通过原子层沉积(ald)同时沉积形成，alox层厚度3-30nm，折射率1.60-1.65；正面和背面sinx/siny/sioxny/siox叠层(采用sinx、siny、sioxny和siox当中的两种或者两种以上的组合)分别通过pecvd沉积形成，正面sinx/siny/sioxny/siox叠层厚度分别为5-20nm、20-40nm、30-50nm和40-60nm，叠层总厚度80-90nm，折射率分别为2.0-2.3、1.8-2.0、1.6-1.9和1.4-1.6；背面sinx/siny/sioxny/siox叠层厚度分别为15-30nm、30-60nm、40-70nm和60-90nm，叠层总厚度80-160nm，折射率分别为2.0-2.3、1.8-2.0、1.6-1.9和1.4-1.6。

一种双面perc太阳能电池结构的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：

1)、硅片在碱性或者酸性溶液中制绒后，清洗，烘干，绒面尺寸控制在5um以内；

2)、扩散炉中进行高温磷扩散，扩散温度800℃，压力100mbar，时间90min；

3)、背面链式刻蚀带速2.0m/min，刻蚀深度2um，背表面反射率20％；

4)、扩散炉中进行热氧化，双面同时生长氧化层，氧化温度750℃，压力300mbar，时间25min；

5)、ald沉积，双面同时沉积al2o3，沉积温度200℃，压力100mtor，时间500s；

6)、正面镀膜：通过pecvd依次沉积sinx、siny、sioxny和siox，其中沉积sinx压力200pa、温度500℃、功率6000w，sih4/nh3＝1/5、时间100s；沉积siny压力200pa、温度500℃、功率7000w，sih4/nh3＝1/10、时间400s；沉积sioxny压力200pa、温度500℃、功率5000w，sih4/nh3/n2o＝1/5/5、时间200s；沉积siox压力150pa、温度500℃、功率4000w，sih4/n2o＝12、时间250s；

7)、背面镀膜：通过pecvd依次沉积sinx、siny、sioxny和siox，其中沉积sinx压力200pa、温度450℃、功率6000w，sih4/nh3＝1/5、时间200s；沉积siny压力200pa、温度450℃、功率7000w，sih4/nh3＝1/10、时间400s；沉积sioxny压力200pa、温度450℃、功率5000w，sih4/nh3/n2o＝1/5/5、时间200s；沉积siox压力200pa、温度450℃、功率4000w，sih4/n2o＝1/12、时间250s；

8)、激光开窗，制备背面局部接触图案；

9)、丝网印刷及高温烧结。

实施例2：

实施例1中第3步，背面链式刻蚀带速1.5m/min，刻蚀深度5um，背表面反射率40％；其它工艺与实施例1相同。

实施例3：

实施例1中第5步，ald沉积，双面同时沉积al2o3，沉积温度250℃，压力100mtor，时间400s；其它工艺与实施例1相同。

实施例4：

实施例1中先进行背面镀膜再进行正面镀膜，即先进行第7步工艺后再进行第6步工艺。

实施例5：

实施例1中第6步，通过pecvd依次沉积sinx、siny、sioxny和siox，其中沉积sinx压力200pa、温度500℃、功率6000w，sih4/nh3＝1/3、时间100s；沉积siny压力200pa、温度500℃、功率7000w，sih4/nh3＝1/8、时间350s；沉积sioxny压力200pa、温度500℃、功率5000w，sih4/nh3/n2o＝1/3/3、时间200s；沉积siox压力150pa、温度500℃、功率4000w，sih4/n2o＝10、时间250s；其它工艺与实施例1相同。

实施例6：

实施例1中第7步，通过pecvd依次沉积sinx、siny、sioxny和siox，其中沉积sinx压力200pa、温度450℃、功率6000w，sih4/nh3＝1/7、时间150s；沉积siny压力200pa、温度450℃、功率7000w，sih4/nh3＝1/12、时间400s；沉积sioxny压力200pa、温度450℃、功率5000w，sih4/nh3/n2o＝1/8/8、时间250s；沉积siox压力200pa、温度450℃、功率4000w，sih4/n2o＝1/14、时间280s；其它工艺与实施例1相同。

实施例具体测试结果如表1所示，其中voc为电池开路电压，isc为电池短路电流，ff为电池填充因子，eff为电池正面转换效率，双面率为电池背面效率与正面效率之比。

表1实施例电性能