一种n型perc晶体硅太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种N型PERC晶体硅太阳能电池，以电阻率为0.5-12ohm?cm的N型硅片作为基体，为依次叠层的正面银铝电极、减反膜、硼扩散层、N型硅基体、氧化铝钝化膜和蒸镀铝层结构，所述减反膜由氧化铝和氮化硅叠层形成，所述氧化铝钝化膜上设有点阵或者线阵形图形，所述蒸镀铝层透过氧化铝钝化膜上的图形与N型硅基体局域接触。本实用新型通过在电池背面设有钝化膜，有效增加对长波光的吸收，对未来薄片电池提供了技术保证。
【专利说明】—种N型PERC晶体硅太阳能电池
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光伏【技术领域】，具体涉及一种N型PERC晶体硅太阳能电池。
【背景技术】
[0002]相对于P型硅片，N型硅片具有更高的少数载流子寿命，且对金属杂质的敏感性较弱，另外对于基体中没有人为掺杂的硼原子，不会形成硼氧复合对，所以N型电池无光致衰减，上述原因使N型硅片成为高校晶硅电池宠儿，但有利有弊，N型硅片的工艺制程相对比较复杂，制备成本比较高，所以目前产业化的仍旧是P型电池。
[0003]目前，背钝化电池技术在P型电池上已经较为成熟，但在N型电池上用于工业化生产的技术方案仍然比较稀缺。
[0004]故需要一种新的技术方案，已解决上述问题。
实用新型内容
[0005]实用新型目的:针对上述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供了一种N型PERC晶体硅太阳能电池。
[0006]技术方案:本实用新型公开了一种N型PERC晶体硅太阳能电池，以电阻率为0.5-12 ohm*cm的N型硅片作为基体，为依次叠层的正面银铝电极、减反膜、硼扩散层、N型硅基体、氧化铝钝化膜和蒸镀铝层结构，所述减反膜由氧化铝和氮化硅叠层形成，所述氧化铝钝化膜上设有点阵或者线阵形图形，所述蒸镀铝层透过氧化铝钝化膜上的图形与N型硅基体局域接触。
[0007]本实用新型通过在电池背面设有钝化膜，有效增加对长波光的吸收，对未来薄片电池提供了技术保证。
[0008]本实用新型中所述硼扩散层，其方阻值为45-140 ohm/sq。
[0009]本实用新型中所述钝化膜厚度为2_40nm。
[0010]本实用新型中所述减反膜厚度为50_90nm。
[0011]本实用新型中所述减反膜折射率为1.9-2.3。
[0012]本实用新型中所述线阵列的线宽为lO-lOOum，间距为0.3-2.5mm。
[0013]本实用新型中所述蒸镀铝层厚度为0.5_3um。
[0014]上述N型PERC晶体硅太阳能电池，其制备方法包括以下步骤:
[0015](I).娃片去损伤并制绒；
[0016](2).电池正面通过硼扩散形成P型发射结；
[0017](3).利用扩散自然形成的硼硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面去除反射结以及抛光的目的，同时，去除硅片正面制绒面的硼硅玻璃并进行清洗；
[0018](4).电池两表面对称生长氧化招钝化膜；
[0019](5).电池正面生长氮化硅作为减反膜；
[0020](6).硅片正面印刷银铝浆栅线并烧结金属即电极金属化；
[0021](7).硅片背面用激光在氧化铝薄膜上开孔；
[0022](8).硅片背面蒸镀铝层；
[0023](9).在 forming gas 气氛下退火；
[0024]步骤(2)采用管式硼扩散；
[0025]步骤(3)采用湿法设备对硅片背面进行硼硅玻璃去除，采用溶液浓度为0.1-20%的氢氟酸溶液进行清洗；
[0026]步骤(5)硅片正面采用PECVD的方法生长氮化硅减反膜。
[0027]上述介质薄膜生长部分顺序可以改变。
[0028]步骤(9)的退火温度控制在200_400°C，时间控制在5_60分钟。
[0029]有益效果:本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0030]1、本实用新型通过采用将背钝化与金属化区域局域接触相结合，且巧妙利用氧化铝双面沉积，简化了背面再次沉积薄膜的步骤，同时背面氧化铝中的负固定电荷能在N型硅基体上诱导一层反型层，耗尽表面多数载流子达到良好的背表面钝化效果。具有高效低成本等特点，且制备方法步骤简单，操作方便，具有良好的经济效益；
[0031]2、本实用新型通过采用电池背面介质膜，使内背反射从65%增加到92-95%，提高对长波光的吸收，为薄片电池提高了技术保证；
[0032]3、本实用新型通过采用背钝化，能有效降低介质薄膜区域的背面符合速率至10-50 cm/s。
[0033]4、本实用新型能够直接在现行的工业化太阳电池生产线上实现。
[0034]说明书附图
[0035]图1为本实用新型的电池截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]如图1所示，本实用新型的一种N型PERC晶体硅太阳能电池，以电阻率为0.5-12ohm*cm的N型硅片作为基体，为依次叠层的正面银铝电极1、减反膜2、硼扩散层3、N型硅基体4、氧化铝钝化膜5和蒸镀铝层结构6，所述减反膜2由氧化铝和氮化硅叠层形成，所述氧化铝钝化膜5上设有点阵或者线阵形图形，所述蒸镀铝层6透过氧化铝钝化膜5上的图形与N型娃基体4局域接触。
[0037]下面结合实施例进一步阐明本实用新型。
[0038]实施例1:
[0039]本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用管式硼扩散形成P型发射结，扩散方阻控制在80 ohm/sq，利用扩散自然形成的硼硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面去除反射结以及抛光的目的，同时，利用溶液浓度为5%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的硼硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片正面和背面对称生长厚度为15nm的氧化铝钝化膜，利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为2.10，厚度为68nm的氮化硅减反膜，介质薄膜生长结束后，在硅片的正面印刷银铝浆栅线并烧结金属使电极金属化，在硅片背面用线阵列激光刻蚀氧化铝薄膜，其刻蚀线宽为35um，间距为1.1mm。而后，在硅片背面蒸镀厚度为1.Sum的铝层，蒸镀铝层完成后，在forming gas,温度控制在400°C的气氛下进行退火,时间为20分钟。
[0040]本实施例利用目前市售的氧化铝工业设备，在硅片两个表面自然生长出对称的氧化铝薄膜，这样的氧化铝薄膜在N型硅片表面具有良好的钝化效果，实验结果显示硅片表面复合速率低于lcm/s，单晶电池转换效率平均效率达到20.2%，无光衰减，本实施例利用前表面生长氧化铝工艺步骤中在背面生长出的氧化铝副产物作为背面钝化膜，无须另外生长介质薄膜，有效节约工艺步骤，降低成本的同时能够达到更优的技术效果。
[0041]实施例2:
[0042]本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用管式硼扩散形成P型发射结，扩散方阻控制在45 ohm/sq，利用扩散自然形成的硼硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面去除反射结以及抛光的目的，同时，利用溶液浓度为5%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的硼硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片正面和背面对称生长厚度为2nm的氧化铝钝化膜，利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为1.9，厚度为90nm的氮化硅减反膜，介质薄膜生长结束后，在硅片的正面印刷银铝浆栅线并烧结金属使电极金属化，在硅片背面用线阵列激光刻蚀氧化铝薄膜，其刻蚀线宽为10um，间距为0.3mm。而后，在硅片背面蒸镀厚度为0.5um的铝层，蒸镀铝层完成后,在forming gas,温度控制在200°C的气氛下进行退火,时间为60分钟。
[0043]本实施例利用目前市售的氧化铝工业设备，在硅片两个表面自然生长出对称的氧化铝薄膜，这样的氧化铝薄膜在N型硅片表面具有良好的钝化效果，实验结果显示硅片表面复合速率低于2cm/s，单晶电池转换效率平均效率达到19.9%，无光衰减，本实施例利用前表面生长氧化铝工艺步骤中在背面生长出的氧化铝副产物作为背面钝化膜，无须另外生长介质薄膜，有效节约工艺步骤，降低成本的同时能够达到更优的技术效果。
[0044]实施例3:
[0045]本实施例以156mm N型单晶硅片为基体材料，对N型硅片去损伤、制绒、清洗；采用管式硼扩散形成P型发射结，扩散方阻控制在140 ohm/sq，利用扩散自然形成的硼硅玻璃作为电池正面掩膜，实现硅片背面去除反射结以及抛光的目的，同时，利用溶液浓度为5%的氢氟酸溶液去除硅片正面制绒面的硼硅玻璃并利用溶液浓度为1%的氢氟酸溶液进行清洗。在硅片正面和背面对称生长厚度为40nm的氧化铝钝化膜，利用PECVD的方法在硅片正面生长折射率为2.3，厚度为50nm的氮化硅减反膜，介质薄膜生长结束后，在硅片的正面印刷银铝浆栅线并烧结金属使电极金属化，在硅片背面用线阵列激光刻蚀氧化铝薄膜，其刻蚀线宽为lOOum，间距为2.5mm。而后，在硅片背面蒸镀厚度为3.0um的铝层，蒸镀铝层完成后,在forming gas,温度控制在400°C的气氛下进行退火,时间为5分钟。
[0046]本实施例利用目前市售的氧化铝工业设备，在硅片两个表面自然生长出对称的氧化铝薄膜，这样的氧化铝薄膜在N型硅片表面具有良好的钝化效果，实验结果显示硅片表面复合速率低于5cm/s，单晶电池转换效率平均效率达到19.6%，无光衰减，本实施例利用前表面生长氧化铝工艺步骤中在背面生长出的氧化铝副产物作为背面钝化膜，无须另外生长介质薄膜，有效节约工艺步骤，降低成本的同时能够达到更优的技术效果。
【权利要求】
1.一种N型PERC晶体硅太阳能电池，其特征在于:为依次叠层的正面银铝电极、减反膜、硼扩散层、N型硅基体、氧化铝钝化膜和蒸镀铝层结构，所述减反膜由氧化铝和氮化硅叠层形成，所述氧化铝钝化膜上设有点阵或者线阵形图形，所述蒸镀铝层透过氧化铝钝化膜上的图形与N型硅基体局域接触。
2.根据权利要求1所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池，其特征在于:所述硼扩散层，其方阻值为45-140 ohm/sq。
3.根据权利要求1所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池，其特征在于:所述钝化膜厚度为2-40nm。
4.根据权利要求1所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池，其特征在于:所述减反膜厚度为50-90nm。
5.根据权利要求4所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池，其特征在于:所述减反膜折射率为1.9-2.3。
6.根据权利要求1所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池，其特征在于:所述线阵列的线宽为1-1OOum,间距为0.3-2.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种N型PERC晶体硅太阳能电池，其特征在于:所述蒸镀铝层厚度为0.5-3um。
【文档编号】H01L31/18GK204067396SQ201420527210
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】夏正月, 高艳涛, 崔会英, 钱亮, 何锐, 张斌, 邢国强 申请人:奥特斯维能源（太仓）有限公司