一种perc太阳能电池的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种PERC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：对抛光后的硅片进行预处理；然后在抛光面上沉积氧化铝钝化层；其中，所述预处理包括如下步骤：电离三甲基铝气体或笑气，将电离形成的离子在电场作用下轰击电池片抛光面，对抛光面进行清洁。本发明在背面沉积氧化铝钝化膜和SiNx薄膜之前进行了背面预处理步骤，对背表面进行了清洁，去除了脏污，从而提升了氧化铝的钝化作用,得到的PERC太阳能电池的电池效率提升0.2~0.3%。
【专利说明】
一种PERC太阳能电池的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种PERC太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池技术领域。
【背景技术】
[0002] 常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清 洁、最普遍和最有潜力的替代能源。太阳能发电装置又称为太阳能电池或光伏电池，可以将 太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。
[0003] 随着科技的发展，出现了局部接触背钝化(PERC)太阳能电池，这是新开发出来的 一种高效太阳能电池，得到了业界的广泛关注。其核心是在硅片的背光面用氧化铝或者氧 化硅薄膜(5~100纳米)覆盖，以起到钝化表面，提高长波响应的作用，从而提升电池的转换 效率。但是，氧化铝或者氧化硅不导电，因此需要对该薄膜局部开口，以便于铝金属与硅片 背表面接触，收集电流。另外，铝金属(通常是铝浆），在高温烧结过程中，会破坏氧化铝或者 氧化硅的钝化作用，因此通常要在氧化铝或者氧化硅薄膜上再覆盖氮化硅薄膜，起到保护 作用。
[0004] 现有的PERC太阳能电池的制备方法主要包括如下步骤：制绒、扩散、刻蚀并背抛 光、背面沉积氧化铝或氧化硅薄膜、沉积氮化硅保护膜、正面沉积氮化硅减反射层、背面局 部开口、丝网印刷正背面金属浆料、烧结，即可得到太阳能电池。
[0005] 然而，实际应用中发现，对于这类高效的PERC太阳能电池，其最终得到的电池片的 效率稳定性较差，有的高有的低，很难获得稳定性良好的产品。经过研究发现，这可能是因 为在制备工艺中电池片(硅片）受到污染的缘故，例如，在刻蚀背抛光步骤至背面沉积氧化 铝步骤的过程中，需要将电池片转移至沉积设备(如背钝化机台）中，而在转移过程中，电池 片会沾染灰尘。又如，在刻蚀步骤中，若是采用湿法刻蚀，在电池片上会存在化学品的残留。 这些污染会最终影响到电池片的效率和质量。
[0006] 因此，开发一种PERC太阳能电池的制备方法，以得到稳定性良好的电池片产品，并 且适用于目前晶体硅电池的产业化生产，显然具有积极的现实意义。
【发明内容】
[0007] 本发明的发明目的是提供一种PERC太阳能电池的制备方法。
[0008]为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种PERC太阳能电池的制备方 法，包括如下步骤:对抛光后的硅片进行预处理;然后在抛光面上沉积氧化铝钝化层;其中， 所述预处理包括如下步骤：电离三甲基铝气体或笑气，将电离形成的离子在电场作用下轰 击电池片抛光面，对抛光面进行清洁。
[0009]优选的，所述电离和轰击步骤同步进行。此时预处理的时间至多为10秒。
[0010]或者，所述电离和轰击步骤分步进行。此时预处理的时间至少为30秒。
[0011]上文中，本发明利用微波电离三甲基铝或N20(笑气），电离后的离子在电场的作用 下，对电池片背面有一个轰击的作用，在轰击的过程中达到了去除脏污的目的，提升了EFF (光电转化效率）。选择三甲基铝或笑气的原因是:三甲基铝和笑气是反应生成氧化铝所需 要的气体，如果用其它气体，难以避免会有气体残留，导致氧化铝薄膜质量下降，影响效率。 [0012]上述技术方案中，所述PERC太阳能电池的制备方法包括制绒、制结、刻蚀并背抛 光、预处理、背面沉积氧化铝或氧化硅薄膜、沉积氮化硅保护膜、正面沉积氮化硅减反射层、 背面局部开口、丝网印刷正背面金属浆料、烧结。
[0013] 上述技术方案中，所述预处理的体系为非水气氛或非氧气气氛。由于TMA和H2O或O2 会产生爆炸，所以预处理体系中存在的H2O或O2的气体会带来安全问题，因此要绝对避免。
[0014] 在背面预处理的过程中，三甲基铝和笑气不可以同时开通，因为如果同时开通，三 甲基铝和笑气就会发生化学反应生成氧化铝，从而不能起到预处理的效果。
[0015] 上述技术方案中，所述背面预处理步骤中，采用微波激发三甲基铝气体或笑气进 行电离。当然，也可以采用射频、直流源等等来进行电离，如何选用还是要根据机台的设计 和兼容性而定。
[0016] 优选的，所述预处理步骤中，微波功率实际值控制在1200~1700W，特气流量控制在 500~1 OOOsccm，轰击时间控制在3~8秒； 所述特气为三甲基铝气体或笑气。
[0017] 上述技术方案中，所述背面预处理步骤和背面沉积氧化铝钝化膜步骤在背钝化机 台的同一个腔室中进行。
[0018] 上述技术方案中，所述背面沉积氧化铝钝化膜的方法如下：采用三甲基铝气体和 笑气沉积氧化铝钝化膜。
[0019] 上述技术方案中，所述背面沉积氧化铝钝化膜步骤中氧化铝薄膜的厚度为5~20 nm〇
[0020] 上述技术方案中，所述背面沉积SiNx薄膜中，采用SiH4和NH3气体沉积SiNx薄膜。所 述背面沉积SiNx薄膜中，SiNx薄膜的厚度为70~170 nm。
[0021] 上述技术方案中，采用P型硅片，其电阻率范围为0.5~4 ohnrcm。
[0022] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： 1、 本发明开发了一种新的PERC太阳能电池的制备方法，在背面沉积氧化铝钝化膜之前 进行了预处理步骤，使电池片背面在沉积氧化铝前，对背表面进行了清洁，去除了脏污，从 而提升了氧化铝的钝化作用；实验证明，与现有技术相比，采用本发明的方法之后，得到的 PERC太阳能电池的电池效率提升0.2~0.3%，取得了意想不到的技术效果； 2、 实验证明，本发明得到的PERC太阳能电池产品具有良好的稳定性，电池片的效率稳 定性较好，产品质量高，因而更适于产品的应用，显然具有积极的现实意义； 3、 本发明可以采用现有的背钝化机台，价格便宜，大大降低了生产成本。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明实施例和对比例的光电转化效率EFF的分布对比图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明进一步描述。
[0025] 实施例一： 一种PERC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤： 首先，提供用于制备太阳能电池的第一导电类型的电池衬底;具体地，衬底为P型硅，电 阻率范围为0.5~4 ohm· cm;电池衬底的正面被太阳光照射，电池衬底背面不被太阳光照射。 [0026]第一步，在电池衬底的正面形成金字塔绒面结构;该绒面可以通过碱液腐蚀形成， 绒面尺寸为1~5微米； 第二步，对电池衬底的正面进行杂质掺杂;具体地，对P型硅掺杂B或Ga杂质，采用高温 扩散或者离子注入方法形成PN结； 第三步，对电池衬底背面进行刻蚀并抛光，同时清洗正面PSG; -般采用碱或酸抛光的 方法形成背面抛光面，反射率范围：25%~40%;然后采用HF和HCl清洗正面PSG; 第四步，背面预处理:先电离三甲基铝气体，然后将电离后的离子在电场作用下轰击电 池片背面，对背面进行清洁;要求微波功率实际值控制在1200~1700W，特气流量控制在500~ I OOOsccm，轰击时间控制在3~8s 第五步，背面沉积Al2O3薄膜;在背钝化机台的同一个腔室中进行，采用三甲基铝气体 和笑气沉积氧化铝钝化膜，薄膜厚度为5~20nm，沉积温度为250 °C ; 第六步，在背钝化机台的另一个腔室中，采用SiH4和NH3气体沉积SiNx薄膜，SiNx薄膜 的厚度为70~170nm;沉积时间为5~30min，沉积温度为500°C; 第七步，正面沉积SiNx减反射膜;通常采用PECVD方法生长； 第八步，背面开口形成接触;采用激光，腐蚀浆料等开口； 第九步，正、背面电极印刷及烧结；即可得到背面集成钝化的PERC太阳能电池。
[0027] 对比例一 一种PERC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤： 首先，提供用于制备太阳能电池的第一导电类型的电池衬底;具体地，衬底为P型硅，电 阻率范围为0.5~4 ohm· cm;电池衬底的正面被太阳光照射，电池衬底背面不被太阳光照射。 [0028]第一步，在电池衬底的正面形成金字塔绒面结构;该绒面可以通过碱液腐蚀形成， 绒面尺寸为1~5微米； 第二步，对电池衬底的正面进行杂质掺杂;具体地，对P型硅掺杂B或Ga杂质，采用高温 扩散或者离子注入方法形成PN结； 第三步，对电池衬底背面进行刻蚀并抛光，同时清洗正面PSG; -般采用碱或酸抛光的 方法形成背面抛光面，反射率范围：25%~40%;然后采用HF和HCl清洗正面PSG; 第四步，背面沉积Al2O3薄膜;在背钝化机台的同一个腔室中进行，采用三甲基铝气体 和笑气沉积氧化铝钝化膜，薄膜厚度为5~20nm，沉积温度为250 °C ; 第五步，在背钝化机台的另一个腔室中，采用SiH4和NH3气体沉积SiNx薄膜，SiNx薄膜 的厚度为70~170nm;沉积时间为5~30min，沉积温度为500°C; 第六步，正面沉积SiNx减反射膜;通常采用PECVD方法生长； 第七步，背面开口形成接触;采用激光，腐蚀浆料等开口； 第八步，正、背面电极印刷及烧结；即可得到背面集成钝化的PERC太阳能电池。
[0029]然后将实施例和对比例得到的PERC太阳能电池进行电性能检测，结果如下：
由上可见，相对于对比例，本申请的开路电压有明显的提升，光电转换效率提高了 0.26%，取得了意想不到的效果。
[0030]接着，采用实施例一的方法制备多组PE R C太阳能电池片，检测其光电转化效率 EFF，然后做正态分布图和标准差，结果如附图1所示。由图可见，电性能与对比例相比，本发 明实施例的EFF的分布区间更窄，说明本发明的稳定性更好;此外，从标准差的数值亦可看 出，本发明实施例得到的电池片的稳定性更好。
【主权项】
1. 一种PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:对抛光后的硅片进行 预处理； 然后在抛光面上沉积氧化铝钝化层； 其中，所述预处理包括如下步骤：电离三甲基铝气体或笑气，将电离形成的离子在电场 作用下轰击电池片抛光面，对抛光面进行清洁。2. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述电离和轰击步 骤同步进行。3. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述电离和轰击步 骤分步进行。4. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述PERC太阳能电 池的制备方法包括制绒、制结、刻蚀并背抛光、预处理、背面沉积氧化铝或氧化硅薄膜、沉积 氮化硅保护膜、正面沉积氮化硅减反射层、背面局部开口、丝网印刷正背面金属浆料、烧结。5. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述预处理的体系 为非水气氛或非氧气气氛。6. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述预处理步骤 中，采用微波激发三甲基铝气体或笑气进行电离。7. 根据权利要求6所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述预处理步骤 中，微波功率实际值控制在1200~1700W，特气流量控制在500~lOOOsccm，轰击时间控制在3~ 8秒； 所述特气为三甲基铝气体或笑气。8. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述预处理步骤和 背面沉积氧化铝钝化膜步骤在背钝化机台的同一个腔室中进行。9. 根据权利要求1所述的PERC太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述抛光面上沉积 氧化铝钝化膜的方法如下:采用三甲基铝气体和笑气沉积氧化铝钝化膜。
【文档编号】H01L31/18GK106057975SQ201610569232
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月19日
【发明人】袁中存, 党继东, 俞亚东, 张标
【申请人】苏州阿特斯阳光电力科技有限公司, 盐城阿特斯协鑫阳光电力科技有限公司