p型太阳能电池的制备方法与流程

本发明涉及一种p型太阳能电池的制备方法。

背景技术：

目前，随着化石能源的逐渐耗尽，太阳能电池作为新的能源替代方案，使用越来越广泛。太阳能电池是将太阳的光能转换为电能的装置。太阳能电池利用光生伏特原理产生载流子，然后使用电极将载流子引出，从而利于将电能有效利用。

目前使用的太阳能电池的步骤中，在形成图形化导电浆料的涂布后，会进行一个高温烧结步骤，这个步骤会导致如下一些问题的发生：1.传统的烧结，电池电极的接触电阻和串联电阻等偏高；2.传统的烧结，电池烧结工艺窗口较窄，因为涉及多种电极组成成分，多种钝化结构，不能使得钝化性能和接触性能等同时达到最佳，从而不能达到最佳的电池转换效率。总之，现有的一次高温烧结技术使电池转换效率的提高受到限制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种p型太阳能电池的制备方法，能够形成的太阳能电池具有更低的接触电阻，更好的表面钝化性能，解决现有技术中存在的传统的烧结，导致电池电极的接触电阻和串联电阻等偏高，电池烧结工艺窗口较窄，不能使得钝化性能和接触性能等同时达到最佳，从而不能达到最佳的电池转换效率的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种p型太阳能电池的制备方法，包括以下步骤，

步骤1、对p型硅基底表面织构化及清洗；

步骤2、进行pn结制备；

步骤3、进行绝缘处理；

步骤4、进行受光面的钝化及减反射膜制备；

步骤5、在正反面图形化形成包含导电成分的电极浆料层；

步骤6、进行第一热处理过程；

步骤7、进行第二热处理过程。

进一步地，步骤2中pn结制备方法采用气体携源热扩散方法、外部掺杂源协同热处理方法或离子注入协同退火方法。

进一步地，该p型太阳能电池的制备方法还包括在电池背面进行钝化膜的沉积步骤，以及对背面的钝化膜进行局部开膜形成接触窗口。

进一步地，步骤4中，钝化及减反射膜是使用原子层沉积、等离子增强气相沉积方法、常压气相沉积方法、低压气相沉积方法或热氧化方法制备而成，钝化及减反射膜由氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化钛中的一种或多种叠层组成。

进一步地，步骤5中，图形化形成电极浆料层的方法是印刷方法、激光转印、喷墨打印或3d打印方法。

进一步地，步骤6中，第一热处理过程使用的峰值温度为500~950℃。

进一步地，步骤7中，第二热处理过程采用的热处理方法采用激光辐照处理方法或快速热处理方法。

进一步地，激光辐照处理方法采用超过太阳能电池尺寸的大光斑一次照射，或使用小于太阳能电池面积的光斑进行扫描式辐照，辐照次数为一次及以上。

进一步地，激光辐照处理方法使用的激光器的波长是300~1100nm。

进一步地，第二热处理过程采用的热处理方法使用的峰值温度为600~1000℃。

本发明的有益效果是：

一、相对比一次热处理过程，该种p型太阳能电池的制备方法的两次热处理过程可以降低电池电极的接触电阻和串联电阻，可以拓宽电池烧结工艺窗口，可以提高钝化膜中的氢钝化性能得到提升，从而使得钝化性能和接触性能等同时达到最佳。

二、由于电池制备过程中在经过第一热处理过程前后，还需要经过第二热处理过程，因此可以降低电池电极的接触电阻和串联电阻，其次钝化膜的氢钝化性能得到了提升，提高了整体电性能转换效率；另外，这一处理过程使得在第一热处理过程中，可以在更大的范围内选择合适的温度，有更宽的工艺窗口。

附图说明

图1是本发明实施例一和实施例三的p型太阳能电池的结构示意图；

图2是实施例中实施例二的p型太阳能电池的结构示意图；

图3是本发明实施例一和实施例三的钝化膜开孔的示意图；

图4是实施例一、实施例二和实施例三中p型太阳能电池的正面图形的示意图；

图5是实施例一、实施例二和实施例三中p型太阳能电池的背面引出电极的示意图；

其中，1-p型硅基底，2-发射极，3-钝化及减反射膜，4-表面织构化结构，5-正面电极，6-背面接触电极，7-背面钝化膜，8-接触窗口，9-电极细栅，10-电极主栅，11-背面引出电极。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例提供一种p型太阳能电池的制备方法，通过对p型硅基底1表面织构化及清洗；进行pn结制备；进行绝缘处理；进行受光面的钝化及减反射膜3制备；在正反面图形化形成包含导电成分的电极浆料层；进行第一热处理过程；进行第二热处理过程。相对比一次热处理过程，该种p型太阳能电池的制备方法的两次热处理过程可以降低电池电极的接触电阻和串联电阻，可以拓宽电池烧结工艺窗口，可以提高钝化膜中的氢钝化性能得到提升，从而使得钝化性能和接触性能等同时达到最佳。实施例中第一热处理过程和第二热处理过程的顺序可以交换。

实施例一

如图1，p型太阳能电池的制备方法具体如下：

1）对p型硅基底1，使用2%-3%的koh溶液在70-80度温度下进行碱制绒，形成表面织构化结构4，并采用hf及hcl酸溶液进行表面清洗。

2）使用pocl3液态携源扩散，进行pn结的制备，形成正面发射极2，扩散后的方块电阻为90ohm/sq。

3）使用含hf/hno3混酸溶液去除在电池边缘及背面形成的寄生结，其后用hf去除前表面的磷硅玻璃。

4）进行正背面的钝化膜，以及正面的减反射膜制备。本实施例中使用pecvd的方法的沉积20-30nm的氧化铝/80-140nm的氮化硅叠层钝化层作为背面钝化膜7，使用pecvd沉积80nm的氮化硅作为正面的钝化和减反射膜。

5）在背面钝化膜7上进行激光开膜处理形成接触窗口8，由1mm长线段组成，线段横向和纵向间隔均为1mm的规则分布局部，如图3所示。

6）图形化形成包含导电成分的电极浆料层。本实施例中受光面和背面均均使用丝网印刷方式形成正背面电极图形，正面使用为含有玻璃料的银浆，正面图形包含正面电极5，正面电极5包括用于进行互联的电极主栅10和导出电流的电极细栅9等组成部分如图4所示。背面的浆料为铝浆，形成背面接触电极6；铝金属另外还有银浆区域作为引出电极使用，背面引出电极11如图5所示。

7）在烧结炉中完成第一加热处理过程，本实施例中优选的加热处理峰值温度为750℃。此温度为实测硅片表面温度。

8）采用波长为532nm，光斑面积为1mm*1mm的激光以15000mm/s的扫描速度。电池正面进行激光辐照，

接下来就可以完成其他的测试等的工序。

实施例二

如图2，p型太阳能电池的制备方法具体如下：

1)对p型硅基底1，使用2%-3%的koh溶液在70-80度温度下进行碱制绒，形成表面织构化结构4，并采用hf及hcl酸溶液进行表面清洗。

2)使用pocl3液态携源扩散，进行pn结的制备，形成正面发射极2，扩散后的方块电阻为90ohm/sq。

3)使用含hf/hno3混酸溶液去除在电池边缘及背面形成的寄生结，其后用hf去除前表面的磷硅玻璃进行正面的减反射膜制备。

4)使用pecvd的方法的沉积钝化及减反射膜3，本实施例中正面使用氮化硅完成钝化和减反射，正面膜厚80nm。

5)图形化形成包含导电成分的电极浆料层。使用丝网印刷方式在正面进行了图形化浆料分布，正面使用为含有玻璃料的含银浆料，正面的图形包括正面电极5，正面电极5包括电极主栅10和电极细栅9等组成部分；在背面整面印刷为铝浆，形成背面接触电极6；另外还有银浆区域作为背面引出电极11使用，如图5。

6)进行第一加热进行处理，在此实施例中在烧结炉中完成加热处理。本实施例中优选的加热处理峰值温度为800℃。此温度为实测硅片表面温度。

7)进行激光辐照处理过程。对电池正面的含银的电极的区域进行了辐照，背面则没有进行激光辐照处理。其中辐照激光的波长为1064nm，光斑大小为直径60um的圆形，扫描速率为20000mm/s。

实施例三

提供另一种p型太阳能电池的制备方法具体如下，电池结构也如图1所示：

1)对p型硅基底1，使用2%-3%的koh溶液在70-80度温度下进行碱制绒，形成表面织构化结构4，并采用hf及hcl酸溶液进行表面清洗。

2)使用pocl3液态携源扩散，进行pn结的制备，扩散后的方块电阻为90ohm/sq。

3)使用hf/hno3混酸溶液去除在电池边缘及背面形成的寄生结，其后用hf去除前表面的磷硅玻璃进行正面的减反射膜制备。

4)进行正背面的钝化，以及正面的减反射膜制备。本实施例中正面使用氮化硅完成钝化和减反射，反面使用pecvd的方法的氮化硅和氧化铝等完成覆盖。正面膜厚80nm，背面膜厚100-500nm。

5)在背面钝化膜7上进行激光开槽处理，形成背面铝浆的接触窗口8，如图3。使用线段图形，其中线间距为1mm，线内的开槽实部和虚部的长度均为1mm。

6)图形化形成包含导电成分的电极浆料层。本实施例中选择在受光面和背面均进行导电浆料的涂布，使用丝网印刷方式进行了图形化分布，并且在两面使用了不同类型的导电浆料，正面使用为含有玻璃料的含银浆料，正面的图形包括正面电极5，正面电极5包括电极主栅10和电极细栅9等组成部分，如图4所示。背面的浆料为铝浆，在后续烧结过程中会形成背面接触电极6。另外还有银浆区域作为背面引出电极11使用，背面引出电极11如图5所示的标注11。

7)进行第一加热进行处理，在此实施例中在烧结炉中完成加热处理。本实施例中优选的加热处理峰值温度为750℃。此温度为实测硅片表面温度。

8)进行快速热处理过程。使用链式退火炉进行快速加热处理，峰值温度700℃。其中600℃以上时间1min。

另外，本发明的上述实施方式为示例，具有与本发明的权利要求书所述的技术思想使之相同的结构并发挥相同作用效果的技术方案，均包含在本发明内。