N型ibc电池结构及其制备方法

文档序号:9812598阅读:1600来源:国知局
N型ibc电池结构及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域,特别涉及一种N型IBC电池结构及其制备方法,可用于光伏发电。
现有技术
[0002]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。
[0003]IBC电池技术从结构上打破传统晶硅电池的结构限制,为提高电池转换效率提供较大空间,目前产业化电池效率已达23%。展望未来,转化效率超过21%的N型晶体硅电池已成为传统晶体硅太阳能电池的发展趋势,是当今国际研究和产业化的前沿。
[0004]以常规N型IBC电池为例,如图1所示,IBC电池的基本结构包括:N型硅片基体100,N型硅片基体的表面由内到外依次是N+掺杂层101、钝化层102及减反射层103;N型硅片基体的背面是间隔排列着、梳状的N+掺杂区104和P+掺杂区105,N+掺杂区104表面由内到外依次是钝化层106、增反射层108和负电极109,P+掺杂区105表面由内到外依次是钝化层107、增反射层108和正电极110。
[0005]常规制作IBC电池的工艺流程大致为:去损伤层及制绒-双面扩散形成N+层-刻蚀并去PSG-淀积或印刷形成掩膜-腐蚀形成P+掺杂区-扩散形成P+掺杂层-形成正面钝化层和减反射层-背面掩膜形成N+表面钝化层-背面掩膜形成P+表面钝化层-背面形成增反射层-刻蚀形成电极接触图形-印刷电极-烧结。
[0006]以上仅是制作IBC电池的主要步骤,而在实际生产过程中,IBC电池的制作涉及到非常多的技术细节及相应的操作步骤,使得IBC电池生产工艺复杂,制造成本高昂、良品率较低,影响了 IBC电池的发展。
[0007]发明目的
[0008]本发明提供了一种IBC电池结构及其制作工艺方法,以简化IBC电池的制作工艺,提高生产效率和良品率,并降低其生产成本。

【发明内容】

[0009]本发明的技术思路是:简化IBC电池的结构,其技术方案如下:
[0010]一种N型IBC电池,包括减反层、N型硅片基体、掺杂层、钝化层及金属电极,其特征在于:减反层设在N型娃片基体的正面,娃掺杂层包括η+重掺杂层和ρ+重掺杂层,该η+重掺杂层和P+重掺杂层平行设在N型硅片基体的背面,钝化层设在η+重掺杂层和ρ+重掺杂层的上面;在η+重掺杂层、P+重掺杂层上引出金属电极至钝化层背面。
[0011]制作上述N型IBC电池的方法给出如下三种技术方案:
[0012]技术方案1:
[0013]一种制备N型IBC电池的方法,包括如下步骤:
[0014](I)N型硅片双面制绒:将N型硅片置于质量分数为I %?3%的NaOH溶液中反应20?30min,进行双面制绒并对硅背面抛光;
[0015](2)在硅片背面丝网印刷硼源和磷源,硼源印刷宽度为50μπι?1.5mm、磷源印刷宽度为30μηι?1.5mm;
[0016](3)在硅片背面淀积一层厚度为75nm?200nm、折射率为1.8?2.5的SiNx掩膜;
[0017](4)将硅片置于扩散炉中,在温度8000C?1000°C环境下扩散40分钟?90分钟,使印刷在硅片背面的硼源和磷源向硅中扩散,形成η+和ρ+掺杂层,其中η+掺杂层的扩散方块电阻为15?60ohm/D,p+掺杂层的扩散方块电阻为20?80ohm/D ;
[0018](5)采用浓度为10 %?15 %的HF溶液,去除磷硅玻璃PSG、硼硅玻璃BSG及背面掩膜;
[0019](6)采用PECVD方法在掺杂层背面淀积厚度为50nm?200nm,折射率为2.0?2.3的SiNx膜作为钝化层;
[0020](7)采用PECVD在硅片正面沉积厚度为60nm?lOOnm,折射率为1.8?2.3的SiNx膜作为减反膜;
[0021](8)在钝化层背面激光刻蚀形成电极接触图形,其激光刻蚀宽度为30μπι?80μπι,刻蚀深度为50nm?200nm,以去除钝化层且不损伤掺杂层的硅片表面;
[0022](9)在形成电极接触图形的硅片背面淀积金属Ag/Al层,制作电极,完成N型IBC电池的制作。
[0023]技术方案2:
[0024]一种制备N型IBC电池的方法,包括如下步骤:
[0025]I )N型硅片双面制绒:将N型硅片置于质量分数为I %?3 %的KOH溶液中反应20?30min,进行双面制绒并对硅背面抛光;
[0026]2)在硅片背面丝网印刷硼源和磷源,硼源印刷宽度为50μπι?1.5mm、磷源印刷宽度为30ym?1.5mm;
[0027]3)在硅片背面淀积一层厚度为75nm?200nm、折射率为1.8?2.5的SiNx掩膜;
[0028]4)将硅片置于扩散炉中,在温度8000C?1000°C环境下扩散40分钟?90分钟,使印刷在硅片背面的硼源和磷源向硅中扩散,形成η+和ρ+掺杂层,其中η+掺杂层的扩散方块电阻为15?60ohm/D,p+掺杂层的扩散方块电阻为20?80ohm/D ;
[0029]5)采用HF和HCL的混合溶液,去除背面掩膜及磷硅玻璃PSG、硼硅玻璃BSG,其中HF浓度为3%-15%、HCL浓度为5%-30% ;
[0030]6)采用PECVD在硅片正面沉积Si02/Si3N4叠层膜作为减反层,其中S12膜厚度为1nm?30nm,折射率为I.4?I.7,Si3N4膜的厚度为50nm?70nm,折射率为1.8?2.2 ;
[0031]7)采用PECVD方法在掺杂层背面淀积Si02/Si3N4叠层膜作为钝化层,其中S12膜厚度为15nm?50nm,折射率为1.4?1.7,Si3N4膜的厚度为30nm?150nm,折射率为I.8?2.2;
[0032]8)在钝化层背面进行宽度为30μπι?80μπι,深度为45nm?200nm的激光刻蚀,形成电极接触图形,以去除钝化层且不损伤掺杂层的硅片表面;
[0033]9)在形成电极接触图形的硅片背面用银浆进行丝网印刷形成电极图形,再进行高温烧结形成银电极,完成N型IBC电池的制作。
[0034]技术方案3:
[0035]—种N型IBC电池的制备方法,包括如下步骤:
[0036]第一步:将N型硅片置于质量分数为I %?3%的NaOH溶液中反应20-30min,进行双面制绒并对硅背面抛光;
[0037]第二步:在硅片背面丝网印刷硼源和磷源,硼源印刷宽度为50μπι?1.5mm、磷源印刷宽度为30μηι?1.5mm;
[0038]第三步:在硅片背面淀积一层厚度为75nm?200nm、折射率为1.8?2.5的SiNx掩膜;
[0039]第四步:将硅片置于扩散炉中,在温度800°C?1000°C环境下扩散40分钟?90分钟,使印刷在硅片背面的硼源和磷源向硅中扩散,形成η+和P+掺杂层,其中η+掺杂层的扩散方块电阻为15?60ohm/D,p+掺杂层的扩散方块电阻为20?80ohm/D ;
[0040]第五步:采用HF和HCL的混合溶液,去除硼硅玻璃BSG、磷硅玻璃PSG及背面掩膜,其中HF的浓度为3%-15%,HCL的浓度为5%-30% ;
[0041 ] 第六步:采用PECVD在硅片正面沉积厚度为60nm?lOOnm,折射率为1.8?2.3;的SiNx膜作为减反层;
[0042]第七步:采用PECVD方法在掺杂层背面淀积Al203/Si3N4叠层膜作为钝化层,其中AI2O3膜的厚度为15nm?50nm,折射率为1.3?I.6,Si3N4膜的厚度为30nm?150nm,折射率为1.8?2.2;
[0043]第八步:在钝化层背面激光刻蚀形成电极接触图形,其中激光刻蚀宽度为30μπι?80μπι,刻蚀深度为45nm?200nm,以去除钝化层且不损伤掺杂层的硅片表面;
[0044]第九步:在形成电极接触图形的硅片背面用铝浆进行丝网印刷形成电极图形,再进行高温烧结形成铝电极,完成N型IBC电池的制作。
[0045]本发明具有如下有益效果:
[0046]本发明由于在电池正面采用SiNx膜或Si02/Si3N4叠层膜作为减反层代替现有结构由于中N+掺杂层、钝化层及减反射层,在电池背面采用SiNx膜或Si02/Si3N4或Al203/Si3N4叠层膜作为钝化层代替现有结构中钝化层、增反射层,因而简化了电池结构和制作工艺步骤;此外由于本发明使用丝网印刷工艺代替光刻工艺形成η+和P+掺杂层,也极大简化了 IBC电池工艺流程,提高了生产效率,减低了生产成本。
【附图说明】
[0047]图1是现有常规IBC电池的结构示意图;
[0048]图2是本发明的IBC电池的结构示意图;
[0049]图3是本发明的一种N型IBC电池结构的制作流程图;
[0050]图4是本发明的另一种N型IBC电池结构的制作流程图。
【具体实施方式】
[0051 ]参照图1,现有的IBC电池结构包括:
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