P型PERC太阳能电池的制备方法、电池、组件和系统与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种p型perc太阳能电池的制备方法，相应地，本发明还涉及一种p型perc太阳能电池、组件和系统。

背景技术：

晶硅太阳能电池是一种有效吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。

传统晶硅太阳能电池基本上只采用正面钝化技术，在硅片正面用pecvd的方式沉积一层氮化硅膜，降低少子在前表面的复合速率，可以大幅度提升晶硅电池的开路电压和短路电流，从而提升晶硅太阳电池的光电转换效率。

随着对晶硅电池的光电转换效率的要求越来越高，人们开始研究背钝化太阳电池技术。背钝化技术是在硅片背面镀氧化铝膜和氮化硅膜，硅片的正面还按照常规工艺沉积氮化硅膜。目前perc电池主流的做法是在硅片的正面和背面分别沉积氮化硅膜，背面氮化硅膜的作用是保护起钝化作用的氧化铝薄膜，正面氮化硅膜的作用有两方面，一方面减少正面太阳光的反射，另一方面对硅片正面进行钝化。然而正面氮化硅膜、背面氮化硅膜和背面氧化铝膜都需要逐次沉积，多次的操作和步骤容易造成硅片的划伤，提高碎片率，不利于降低产品的不良率。因此亟需提供一种新的p型perc太阳能电池的制备方法以减轻上述技术问题对产品的影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种p型perc太阳能电池的制备方法，可提高生产效率，减少硅片的划伤，降低碎片率，提高产品合格率。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种p型perc太阳能电池，可提高生产效率，减少硅片的划伤，降低碎片率，提高产品合格率。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种p型perc太阳能电池组件，可提高生产效率，减少硅片的划伤，降低碎片率，提高产品合格率。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种p型perc太阳能电池系统，可提高生产效率，减少硅片的划伤，降低碎片率，提高产品合格率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了1、一种p型perc太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1）在硅片正面形成绒面，所述硅片为p型硅；

（2）在硅片正面进行扩散，形成n型发射极；

（3）去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边pn结；

（4）在硅片背面沉积氧化铝膜；

（5）采用pecvd双面沉积设备，在硅片的正面和背面同时沉积氮化硅膜；

（6）对硅片背面进行激光开槽；

（7）在硅片背面印刷背面电极浆料，烘干；

（8）在硅片背面印刷铝浆，烘干；

（9）在硅片正面印刷正面电极浆料；

（10）对硅片进行高温烧结，形成背面电极、全铝背电场和正面电极；

（11）对硅片进行抗lid退火，制得p型perc太阳能电池。

作为所述p型perc太阳能电池的制备方法的优选技术方案，所述步骤（6）中硅片在pecvd双面沉积设备的工艺腔中受到上方和下方气体共同作用下，悬浮通过工艺腔并在硅片的正反双面同时沉积氮化硅膜。

作为所述p型perc太阳能电池的制备方法的优选技术方案，pecvd双面沉积设备的工艺腔中喷射的气体为氨气和硅烷。

作为所述p型perc太阳能电池的制备方法的优选技术方案，工艺腔上通气板向下喷出硅烷气体的速率为1500-1800sccm，通入氨气的速率为4000-10000sccm；工艺腔下通气板向上喷出硅烷气体的速率为1800-3000sccm，通入氨气的速率为5000-12000sccm；

反应压力为1-3torr，反应持续时间为40-80s。

作为所述p型perc太阳能电池的制备方法的优选技术方案，在步骤（3）和（4）之间加入对硅片背面进行背抛光的步骤。

作为所述p型perc太阳能电池的制备方法的优选技术方案，所述步骤（7）中在背面进行激光开槽后击穿背面的氮化硅膜和背面氧化铝膜，使得全铝背电场与p型硅形成局部接触。

相应地，本发明还提供了一种p型perc太阳能电池，包括背面电极、全铝背电场、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、p型硅、n型发射极、正面氮化硅膜和正面电极，所述背面电极、全铝背电场、背面氮化硅膜、背面氧化铝膜、p型硅、n型发射极、正面氮化硅膜和正面电极从下至上依次连接，所述背面氮化硅膜和背面氧化铝膜设有激光开槽区，全铝背电场通过在激光开槽区设有局部铝背场，与p型硅形成局部接触；

所述背面氮化硅膜和正面氮化硅膜采用pecvd双面沉积设备，在硅片正面和背面同时沉积形成的。

作为所述p型perc太阳能电池的优选技术方案，所述背面氮化硅膜的厚度为80-300nm。

作为所述p型perc太阳能电池的优选技术方案，所述背面氧化铝膜的厚度为2-30nm。

相应地，本发明还提供一种perc双面太阳能电池组件，包括perc太阳能电池和封装材料，所述perc太阳能电池是本发明所述的p型perc太阳能电池。

相应地，本发明还提供一种perc太阳能系统，包括perc太阳能电池，所述perc太阳能电池是本发明所述的p型perc太阳能电池。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明一种p型perc太阳能电池的制备方法，采用pecvd双面沉积设备在硅片正面和背面同时沉积氮化硅膜形成的，采用双面沉积氮化硅膜一方面可避免多次沉积步骤，节省生产时间，提高生产效率；另一方面，因多次的沉积操作致使增加硅片的破损率，本发明简化沉积工序后，减少硅片的划伤，降低碎片率，提高产品合格率。采用此制备方法制得的p型perc太阳能电池，大幅降低硅片背面的表面少子复合，提高电池转化效率。

附图说明

图1是本发明p型perc太阳能电池的制备方法的工艺流程图；

图2是本发明p型perc太阳能电池的制备方法采用的pevcd双面沉积设备结构示意图；

图3是本发明p型perc太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明提供一种p型perc太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

s100，在硅片正面形成绒面，所述硅片为p型硅。

选用湿法或者干法刻蚀技术，通过制绒设备在硅片表面形成绒面。

s101，在硅片正面进行扩散，形成n型发射极。

本发明所述制备方法步骤s101的扩散是将硅片置于热扩散炉中进行扩散，在p型硅的上方形成n型发射极，扩散时应控制控制温度在800℃-900℃范围内，目标方块电阻为90-150欧/□。

扩散过程中会在硅片的正面和背面形成磷硅玻璃层，磷硅玻璃层的形成是由于在扩散过程中，pocl3与o2反应生成p2o5淀积在硅片表面。p2o5与si反应又生成sio2和磷原子，这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的sio2，称之为磷硅玻璃。所述磷硅玻璃层可以在扩散时收集硅片中的杂质，可进一步降低太阳能电池的杂质含量。

s102，去除扩散过程形成的磷硅玻璃和周边pn结。

本发明将经扩散后的硅片置于体积比为1:5的hf（质量分数40%-50%）和hno3（质量分数60%-70%）混合溶液酸槽中浸泡15s去除磷硅玻璃和周边pn结。磷硅玻璃层的存在容易导致pecvd的色差及sixny的脱落，而且所述磷硅玻璃层中含有大量的磷以及从硅片中迁移的杂质，因此需要去除磷硅玻璃层。

s103，对硅片背面进行背抛光，可视情况决定是否进行s103步骤。

s104，在硅片背面沉积氧化铝膜。

采用常规的pecvd设备、ald设备或apcvd设备在硅片背面上沉积氧化铝膜。

s105，采用pecvd双面沉积设备，在硅片的正面和背面同时沉积氮化硅膜。

为了能克服现有pecvd技术只能单面沉积氮化硅膜，本发明采用新的pevcd双面沉积设备，如图2所示，pevcd双面沉积设备包括上料区1、加热腔2、工艺腔3、降温区4和下料区5，其中工艺腔的上通气板6和下通气板7上设有密集的通气孔，工作时氨气和硅烷气体从上通气板6和下通气板7相向喷出，工艺腔上通气板6向下喷出硅烷气体的速率为1500-1800sccm，通入氨气的速率为4000-6000sccm；工艺腔下通气板7向上喷出硅烷气体的速率为1800-3000sccm，通入氨气的速率为5000-8000sccm。通过调节气体的喷射速度使得硅片可悬浮在工艺腔中，并且在压力为1-3torr和温度为400-500℃的条件，氨气和硅烷气体与硅片发生反应，在硅片的正面和反面同时形成氮化硅膜；并且上通气板6和下通气板7平行倾斜设置，两块通气板所在平面与地面的夹角为1-5°，由此在重力的作用下，硅片一边镀膜，一边通过工艺腔，实现双面沉积的目的。

采用双面沉积氮化硅膜一方面可避免多次沉积步骤，节省生产时间，提高生产效率；另一方面，因多次的沉积操作致使增加硅片的破损率，本发明简化沉积工序后，减少硅片的划伤，降低碎片率，提高产品合格率。

s106，对硅片背面进行激光开槽。

s106步骤在背面进行激光开槽后击穿背面的氮化硅膜和背面氧化铝膜，形成激光开槽区，s108步骤在硅片背面印刷铝浆，烘干，烧结得到的全铝背电场与p型硅形成局部接触。

s107，在硅片背面印刷背面电极浆料，烘干。

s108，在硅片背面印刷铝浆，烘干。

s109，在硅片正面印刷正面电极浆料。

s110，对硅片进行高温烧结，形成背面电极、全铝背电场和正面电极。

s111，对硅片进行抗lid退火，制得p型perc太阳能电池。

需要说明的是，太阳能电池及组件在光照过程中引起的功率衰减（lightinduceddegradation）现象，简称lid。近些年来，各界对光伏组件光致衰减问题越来越关注，原因是光致衰减导致的组件功率衰减远远超过客户所接受的范围，这就使得组件制造商面临着潜在的赔偿风险。本发明在最后进行抗lid退火工艺，可使电池各项电性能又得到恢复。

相应地，如图3所示，本发明还提供了一种p型perc太阳能电池，包括背面电极9、全铝背电场10、背面氮化硅膜11、背面氧化铝膜12、p型硅13、n型发射极14、正面氮化硅膜15和正面电极16，所述背面电极9、全铝背电场10、背面氮化硅膜11、背面氧化铝膜12、p型硅13、n型发射极14、正面氮化硅膜15和正面电极16从下至上依次连接，所述背面氮化硅膜11和背面氧化铝膜12设有激光开槽区17，全铝背电场10通过在激光开槽区17填充铝浆，与p型硅形成局部接触；

所述背面氮化硅膜和正面氮化硅膜采用pecvd双面沉积设备，在硅片正面和背面同时沉积形成的。

本发明所述p型perc太阳能电池相对于现有传统的晶硅太阳能电池来说，在硅片的正面和背面都设有钝化膜，以及在背面钝化膜开槽，使得铝背场与p型硅形成局部接触，从而大幅降低表面复合，提高电池转化效率。而本发明所述硅片的正面和背面钝化膜采用pecvd双面沉积设备同时沉积，可减少硅片的划伤，降低碎片率，电池性能的稳定性更好。

需要说明的是，本发明由于pecvd双面沉积设备上下喷射气体的流量速度不同，因此硅片正面和背面沉积的厚度不同，一般来说，背面氮化硅膜比较厚，厚度为80-300nm，用于钝化，并可起到保护氧化铝膜的作用；而正面氮化硅膜厚度较薄，厚度为50-120nm，主要用作减反膜。

相应的，本发明还公开一种p型perc太阳能电池组件，包括p型perc太阳能电池和封装材料，所述perc太阳能电池是上述任一的p型perc太阳能电池。具体的，作为p型perc太阳能电池组件的一实施例，其由上至下依次连接的高透钢化玻璃、乙烯-醋酸乙烯共聚物eva、perc太阳能电池、乙烯-醋酸乙烯共聚物eva和高透钢化玻璃组成。

相应的，本发明还公开一种p型perc双面太阳能系统，包括p型perc太阳能电池，所述perc太阳能电池是上述任一的p型perc太阳能电池。作为perc太阳能系统的一优选实施例，包括perc太阳能电池、蓄电池组，充放电控制器逆变器，交流配电柜和太阳跟踪控制系统。其中，perc太阳能系统可以设有蓄电池组、充放电控制器逆变器，也可以不设蓄电池组、充放电控制器逆变器，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

需要说明的是，perc太阳能电池组件、perc太阳能系统中，除了p型perc太阳能电池之外的部件，参照现有技术设计即可。

下面通过具体实施例进一步说明：

实施例1

（1）采用湿法制绒的方式在硅片正面形成绒面，所述硅片为p型硅。

（2）将硅片置于热扩散炉中进行扩散，在p型硅的上方形成n型发射极，扩散时应控制控制温度在840℃范围内，目标方块电阻为90欧/□。

（3）将经扩散后的硅片置于体积比为1:5的hf和hno3混合溶液酸槽中浸泡15s去除磷硅玻璃和周边pn结。

（4）采用常规的pecvd设备在硅片背面上沉积氧化铝膜。

（5）采用pecvd双面沉积设备，在硅片的正面和背面同时沉积氮化硅膜，其中，工艺腔上通气板向下喷出硅烷气体的速率为1600sccm，通入氨气的速率为4500sccm；工艺腔下通气板向上喷出硅烷气体的速率为2000sccm，通入氨气的速率为6000sccm。工艺腔内压力为1.5torr，温度为450℃。

（6）对硅片背面进行激光开槽；

（7）在硅片背面印刷背面电极浆料，烘干；

（8）在硅片背面印刷铝浆，烘干；

（9）在硅片正面印刷正面电极浆料；

（10）对硅片进行高温烧结，形成背面电极、全铝背电场和正面电极；

（11）对硅片进行抗lid退火，制得p型perc太阳能电池。

实施例2

（1）采用湿法制绒的方式在硅片正面形成绒面，所述硅片为p型硅。

（2）将硅片置于热扩散炉中进行扩散，在p型硅的上方形成n型发射极，扩散时应控制控制温度在830℃范围内，目标方块电阻为100欧/□。

（3）将经扩散后的硅片置于体积比为1:5的hf和hno3混合溶液酸槽中浸泡15s去除磷硅玻璃和周边pn结。

（4）采用常规的pecvd设备在硅片背面上沉积氧化铝膜。

（5）采用pecvd双面沉积设备，在硅片的正面和背面同时沉积氮化硅膜，其中，工艺腔上通气板向下喷出硅烷气体的速率为1650sccm，通入氨气的速率为8000sccm；工艺腔下通气板向上喷出硅烷气体的速率为2500sccm，通入氨气的速率为9000sccm。工艺腔内压力为2torr，温度为450℃。

（6）对硅片背面进行激光开槽；

（7）在硅片背面印刷背面电极浆料，烘干；

（8）在硅片背面印刷铝浆，烘干；

（9）在硅片正面印刷正面电极浆料；

（10）对硅片进行高温烧结，形成背面电极、全铝背电场和正面电极；

（11）对硅片进行抗lid退火，制得p型perc太阳能电池。

实施例3

（1）采用湿法制绒的方式在硅片正面形成绒面，所述硅片为p型硅。

（2）将硅片置于热扩散炉中进行扩散，在p型硅的上方形成n型发射极，扩散时应控制控制温度在820℃范围内，目标方块电阻为110欧/□。

（3）将经扩散后的硅片置于体积比为1:5的hf和hno3混合溶液酸槽中浸泡15s去除磷硅玻璃和周边pn结。

（4）对硅片背面进行背抛光；

（5）采用常规的pecvd设备在硅片背面上沉积氧化铝膜。

（6）采用pecvd双面沉积设备，在硅片的正面和背面同时沉积氮化硅膜，其中，工艺腔上通气板向下喷出硅烷气体的速率为1580sccm，通入氨气的速率为6200sccm；工艺腔下通气板向上喷出硅烷气体的速率为2400sccm，通入氨气的速率为10000sccm。工艺腔内压力为2.2torr，温度为480℃。

（7）对硅片背面进行激光开槽；

（8）在硅片背面印刷背面电极浆料，烘干；

（9）在硅片背面印刷铝浆，烘干；

（10）在硅片正面印刷正面电极浆料；

（11）对硅片进行高温烧结，形成背面电极、全铝背电场和正面电极；

（12）对硅片进行抗lid退火，制得p型perc太阳能电池。

实施例4

（1）采用湿法制绒的方式在硅片正面形成绒面，所述硅片为p型硅。

（2）将硅片置于热扩散炉中进行扩散，在p型硅的上方形成n型发射极，扩散时应控制控制温度在830℃范围内，目标方块电阻为120欧/□。

（3）将经扩散后的硅片置于体积比为1:5的hf和hno3混合溶液酸槽中浸泡15s去除磷硅玻璃和周边pn结。

（4）对硅片背面进行背抛光；

（5）采用常规的pecvd设备在硅片背面上沉积氧化铝膜。

（6）采用pecvd双面沉积设备，在硅片的正面和背面同时沉积氮化硅膜，其中，工艺腔上通气板向下喷出硅烷气体的速率为1750sccm，通入氨气的速率为8600sccm；工艺腔下通气板向上喷出硅烷气体的速率为2500sccm，通入氨气的速率为11500sccm。工艺腔内压力为2.8torr，温度为460℃。

（7）对硅片背面进行激光开槽；

（8）在硅片背面印刷背面电极浆料，烘干；

（9）在硅片背面印刷铝浆，烘干；

（10）在硅片正面印刷正面电极浆料；

（11）对硅片进行高温烧结，形成背面电极、全铝背电场和正面电极；

（12）对硅片进行抗lid退火，制得p型perc太阳能电池。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。