P型晶体硅PERC电池及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池片生产制造领域，特别是涉及一种p型晶体硅perc电池及其制备方法。

背景技术：

perc(passivatedemitterandrearcontact)电池最早起源于上世纪八十年代，1989年由澳洲新南威尔士大学的martingreen研究组在appliedphysicsletter首次正式报道了perc电池结构，当时达到22.8％的实验室电池效率。到了1999年其实验室研究的perl电池创造了转换效率25％的世界纪录。

目前，量产的perc电池一般是在背表面利设置钝化结构，通过开孔或开槽形成局部金属接触，这大大降低被表面复合速度，同时提升背表面的光反射，进而增大了开路电压，使得量产电池的转换效率突破21％，成为光伏市场主流产品。

虽然perc电池的背钝化技术已相对比较完善，但是目前的perc电池并未在正面设置钝化接触结构，其正面复合仍然存在，使得电池的输出电压不高，从而影响了perc电池效率的进一步提升。

技术实现要素：

本发明提供了一种p型晶体硅perc电池，用以减小电池正面、背面复合，提升电池效率，该电池包括：

p型晶体硅片，该p型晶体硅片具有织构化的正面和光滑的背面；

设置于p型晶体硅片正面内部的pn结结构层；由内至外设置于p型晶体硅片正面外部的隧穿层、多晶硅层和正面减反射层，以及与p型晶体硅片正面接触并探出正面减反射层的正面金属电极；

由内至外设置于p型晶体硅片背面外部的钝化层和背面减反射层，以及与p型晶体硅片背面接触并穿透钝化层和背面减反射层的背面金属电极。

具体实施中，所述织构化的正面为金字塔绒面或倒金字塔绒面。

具体实施中，所述pn结结构层的方阻为60ω/□-150ω/□。

具体实施中，所述隧穿层为二氧化硅隧穿层。

具体实施中，所述隧穿层的厚度为0.5nm-2nm，所述多晶硅层的厚度为5nm-25nm。

具体实施中，所述正面减反射层和背面减反射层为氮化硅层。

具体实施中，所述正面减反射层的厚度为60nm-90nm，所述背面减反射层的厚度为100nm-150nm。

具体实施中，所述正面减反射层的折射率为2.0-2.3。

具体实施中，所述正面金属电极为银电极。

具体实施中，所述钝化层为氧化铝钝化层，所述氧化铝钝化层的厚度为4nm-15nm。

具体实施中，所述背面金属电极为铝电极，所述铝电极的宽度为20um-100um。

本发明还提供了一种p型晶体硅perc电池的制备方法，用以同时减小电池正面及背面复合，提升电池效率，降低生产成本，该制备方法包括：

对p型晶体硅片正面进行制绒，形成织构化的正面；

向p型晶体硅片正面内部注入磷元素，获得pn结结构层；

去除p型晶体硅片表面因磷元素注入而生成的磷硅玻璃；

在p型晶体硅片正面的外部依次生成隧穿层、多晶硅层和正面减反射层；

去除p型晶体硅片背面的绕镀，以及对所述背面进行抛光；

在p型晶体硅片的背面依次生成钝化层、背面减反射层以及背面金属电极。

具体实施中，所述对p型晶体硅片的正面进行制绒，形成织构化的正面，包括：

采用湿法碱制绒或反应离子蚀刻法对p型晶体硅片的正面进行制绒，形成织构化的正面。

具体实施中，所述织构化的正面为金字塔绒面或倒金字塔绒面。

具体实施中，所述向p型晶体硅片正面内部注入磷元素，获得pn结结构层，包括：

采用磷扩散法或离子注入法向p型晶体硅片正面内部注入磷元素，获得pn结结构层。

具体实施中，所述pn结结构层的方阻为60ω/□-150ω/□。

具体实施中，所述在p型晶体硅片正面的外部依次生成隧穿层、多晶硅层和正面减反射层，包括：

采用高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法或化学气相沉积法在p型晶体硅片正面的外部生长隧穿层；

采用低压力化学气相沉积法在隧穿层的外部沉积多晶硅层；

采用等离子体化学气相沉积法在多晶硅层的外部沉积正面减反射层。

具体实施中，所述隧穿层为二氧化硅隧穿层。

具体实施中，所述隧穿层的厚度为0.5nm-2nm，所述多晶硅层的厚度为5nm-25nm。

具体实施中，所述正面减反射层和背面减反射层为氮化硅层。

具体实施中，所述正面减反射层的厚度为60nm-90nm，所述背面减反射层的厚度为100nm-150nm。

具体实施中，所述正面减反射层的折射率为2.0-2.3。

具体实施中，所述去除p型晶体硅片背面的绕镀，以及对所述背面进行抛光，包括：

在含有四甲基氢氧化铵及抛光液的溶液内利用四甲基氢氧化铵去除p型晶体硅片背面的绕镀，以及利用抛光液对所述背面进行抛光。

具体实施中，所述四甲基氢氧化铵溶液的四甲基氢氧化铵浓度为2％-8％。

具体实施中，所述钝化层为氧化铝钝化层，所述氧化铝钝化层的厚度为4nm-15nm。

具体实施中，所述在p型晶体硅片的背面依次生成钝化层、背面减反射层以及背面金属电极，包括：

在p型晶体硅片的背面依次生成钝化层和背面减反射层；

利用皮秒激光开设穿透钝化层和背面减反射层的槽体；

在具有槽体的p型晶体硅片背部进行丝网印刷及烧结，生成背面金属电极。

具体实施中，所述槽体的宽度为20um-100um。

本发明提供的p型晶体硅perc电池，p型晶体硅片具有织构化正面结构，正面内部设置有pn结结构层，外部则设置有隧穿层、多晶硅层和正面减反射层；该正面钝化接触结构可以使得选择性传输载流子效果更佳，有效减小正面复合，提升电池效率。同时p型晶体硅片背面光滑平整，可有效提升电池的背面反射率，增加太阳光谱中长波段光谱在电池背面的反射，与背面叠层钝化结构相配合，进一步的降低了电池的背面复合。本发明提供的p型晶体硅perc电池制备方法，在电池正面设置钝化接触结构，可以有效减小正面复合，提升电池效率；在去除背面绕镀多晶硅的同时还可以同时对背面进行细化抛光，不仅进一步增强了背面钝化效果，还可以有效降低生产成本，减少工艺步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是根据本发明一个具体实施方式中p型晶体硅perc电池的剖面示意图；

图2是根据本发明一个具体实施方式中p型晶体硅perc电池制备方法的流程示意图；

图3是根据本发明一个具体实施方式中生成正面结构的流程示意图；

图4是根据本发明一个具体实施方式中生成背面结构的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明具体实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步详细说明。在此，本发明的示意性具体实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明提供了一种p型晶体硅perc电池，用以减小电池正面、背面复合，提升电池效率，该电池包括：

p型晶体硅片101，该p型晶体硅片101具有织构化的正面和光滑的背面；

设置于p型晶体硅片101正面内部的具有n⁺发射极的pn结结构层102；由内至外设置于p型晶体硅片101正面外部的隧穿层103、多晶硅层104和正面减反射层105，以及与p型晶体硅片101正面接触并探出正面减反射层的正面金属电极106；

由内至外设置于p型晶体硅片101背面外部的钝化层107和背面减反射层108，以及与p型晶体硅片101背面接触并穿透钝化层107和背面减反射层108的背面金属电极109。

具体实施中，织构化的正面的设置可以有多种实施方案。例如，为了提供更长的光路径，所述织构化的正面可以为金字塔绒面或倒金字塔绒面。

具体实施中，pn结结构层102的方阻在将磷离子渗入p型晶体硅片101正面内部时可以有多种实施方案。例如，所述pn结结构层102的方阻可以为60ω/□-150ω/□。

具体实施中，隧穿层103的选用在设置时可以有多种实施方案。例如，所述隧穿层103可以为二氧化硅隧穿层。采用二氧化硅隧穿层可以隔绝金属与p型晶体硅片101正面的直接接触，在减少复合损失的同时利用电子隧穿形成电流传递，从而保证电流传输通常，同时满足钝化和接触两大要求。

具体实施中，二氧化硅隧穿层的厚度在设置时可以有多种实施方案。例如，为了保证二氧化硅隧穿层的效果，所述二氧化硅隧穿层的厚度可以为0.5nm-2nm。

具体实施中，多晶硅层104的厚度在设置时可以有多种实施方案。例如，为了达到良好的钝化效果，提升开路电压，所述多晶硅层104的厚度可以为5nm-25nm。对于多晶硅层104的厚度需要说明的是，多晶硅层104厚度越大，则其钝化效果越好，但因为其接近非晶硅的特性，厚度越大对光的吸收越严重，所以这一厚度范围是为了达到吸光和钝化之间的最佳平衡。

具体实施中，正面减反射层105和背面减反射层108的材质选用在设置时可以有多种实施方案。例如，为了取得更佳的减反射性能，且同时为了对较薄的钝化层107起到保护作用，所述正面减反射层105和背面减反射层108可以为氮化硅层。

具体实施中，正面减反射层105厚度的设置可以有多种实施方案。例如，所述正面减反射层105的厚度可以为60nm-90nm。在这一厚度范围内的正面减反射层105既能保证其具有优异的减反射性能，同时还可以降低perc电池的生产成本。

具体实施中，背面减反射层108的厚度设置可以有多种实施方案。例如，为了保证电池背面的减反射效果，所述背面减反射层108的厚度可以为100nm-150nm。

具体实施中，正面减反射层105的折射率在设置时可以有多种实施方案，例如，所述正面减反射层105的折射率可以为2.0-2.3。由于硅片表面的折射率很大，照射到硅片表面的光不能充分被吸收，而是很大一部分被反射掉，折射率在此范围内的正面减反射层105可以最大限度地减少反射损失。

具体实施中，正面金属电极106材质的选用可以有多种实施方案。例如，为了保证正面金属电极106的导电效率，而金属银具有良好的导电效率，所述正面金属电极106可以为银电极。

具体实施中，钝化层107材质的选用可以有多种实施方案。例如，由于氧化铝可以有效提升电池的转换效率，因而所述钝化层107可以为氧化铝钝化层。进一步的，氧化铝钝化层的厚度设置可以有多种实施方案。例如，为了在达到钝化效果的同时降低生产成本，所述氧化铝钝化层的厚度可以为4nm-15nm。

具体实施中，背面金属电极109的选用可以有多种实施方案。例如，所述背面金属电极109可以为铝电极或是银铝电极。进一步的，背面金属电极109(铝电极或是银铝电极)的宽度在设置时可以有多种实施方案。例如，所述背面金属电极109(铝电极或是银铝电极)的宽度可以为20um-100um。

本发明提供的p型晶体硅perc电池，p型晶体硅片具有织构化正面结构，正面内部设置有pn结结构层，外部则设置有隧穿层、多晶硅层和正面减反射层；该正面钝化接触结构可以使得选择性传输载流子效果更佳，有效减小正面复合，提升电池效率。同时p型晶体硅片背面光滑平整，可有效提升电池的背面反射率，增加太阳光谱中长波段光谱在电池背面的反射，与背面叠层钝化结构相配合，进一步的降低了电池的背面复合。

如图1及图2所示，本发明还提供了一种p型晶体硅perc电池的制备方法，用以同时减小电池正面及背面复合，提升电池效率，降低生产成本，该制备方法包括：

步骤201：对p型晶体硅片101的正面进行制绒，形成织构化的正面；

步骤202：向p型晶体硅片101正面内部注入磷元素，获得pn结结构层102；

步骤203：去除p型晶体硅片101表面因磷元素注入而生成的磷硅玻璃；

步骤204：在p型晶体硅片正面的外部依次生成隧穿层103、多晶硅层104和正面减反射层105；

步骤205：去除p型晶体硅片101背面的绕镀，以及对所述背面进行抛光；

步骤206：在p型晶体硅片101的背面依次生成钝化层107、背面减反射层108以及背面金属电极109。

具体实施中，对p型晶体硅片101的正面进行制绒可以有多种实施方案。例如，上述步骤201：对p型晶体硅片101的正面进行制绒，形成织构化的正面，可以包括：采用湿法碱制绒或反应离子蚀刻法对p型晶体硅片101的正面进行制绒，形成织构化的正面。

具体实施中，织构化的正面的设置可以有多种实施方案。例如，为了提供更长的光路径，所述织构化的正面可以为金字塔绒面或倒金字塔绒面。

具体实施中，向p型晶体硅片正面101正面的内部渗入磷离子，获得具有n⁺发射极的pn结结构层102可以有多种实施方案。例如，上述步骤202：、向p型晶体硅片101正面内部注入磷元素，获得pn结结构层102，可以包括：采用磷扩散法或离子注入法向p型晶体硅片101正面内部注入磷元素，获得pn结结构层102。

具体实施中，pn结结构层102的方阻在将磷离子渗入p型晶体硅片101正面内部时可以有多种实施方案。例如，所述pn结结构层102的方阻可以为60ω/□-150ω/□。

具体实施中，在进行上述步骤203：去除p型晶体硅片101表面因磷元素注入而生成的磷硅玻璃时，还可以同时对p型晶体硅片101背面进行抛光，保证p型晶体硅片101背面的平整度。

具体实施中，在p型晶体硅片101正面的外部依次生成隧穿层103、多晶硅层104和正面减反射层105可以有多种实施方案。例如，如图3所示，所述步骤204：在p型晶体硅片101正面的外部依次生成隧穿层103、多晶硅层104和正面减反射层105，可以包括：

步骤301：采用高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法或化学气相(cvd)沉积法在p型晶体硅片101正面的外部生长隧穿层103；

步骤302：采用低压力化学气相沉积法(lpcvd)在隧穿层103的外部沉积多晶硅层104；

步骤303：采用等离子体化学气相沉积法在多晶硅层104的外部沉积正面减反射层105。

具体实施中，隧穿层103的选用在设置时可以有多种实施方案。例如，所述隧穿层103可以为二氧化硅隧穿层。采用二氧化硅隧穿层可以隔绝金属与p型晶体硅片101正面的直接接触，在减少复合损失的同时利用电子隧穿形成电流传递，从而保证电流传输通常，同时满足钝化和接触两大要求。

具体实施中，二氧化硅隧穿层的厚度在设置时可以有多种实施方案。例如，为了保证二氧化硅隧穿层的效果，所述二氧化硅隧穿层的厚度可以为0.5nm-2nm。

具体实施中，多晶硅层104的厚度在设置时可以有多种实施方案。例如，为了达到良好的钝化效果，提升开路电压，所述多晶硅层104的厚度可以为5nm-25nm。对于多晶硅层104的厚度需要说明的是，多晶硅层104厚度越大，则其钝化效果越好，但因为其接近非晶硅的特性，厚度越大对光的吸收越严重，所以这一厚度范围是为了达到吸光和钝化之间的最佳平衡。

具体实施中，正面减反射层105和背面减反射层108的材质选用在设置时可以有多种实施方案。例如，为了取得更佳的减反射性能，且同时为了对较薄的钝化层107起到保护作用，所述正面减反射层105和背面减反射层108可以为氮化硅层。

具体实施中，正面减反射层105厚度的设置可以有多种实施方案。例如，所述正面减反射层105的厚度可以为60nm-90nm。在这一厚度范围内的正面减反射层105既能保证其具有优异的减反射性能，同时还可以降低perc电池的生产成本。

具体实施中，背面减反射层108的厚度设置可以有多种实施方案。例如，为了保证电池背面的减反射效果，所述背面减反射层108的厚度可以为100nm-150nm。

具体实施中，正面减反射层105的折射率在设置时可以有多种实施方案，例如，所述正面减反射层105的折射率可以为2.0-2.3。由于硅片表面的折射率很大，照射到硅片表面的光不能充分被吸收，而是很大一部分被反射掉，折射率在此范围内的正面减反射层105可以最大限度地减少反射损失。

具体实施中，钝化层107材质的选用可以有多种实施方案。例如，由于氧化铝可以有效提升电池的转换效率，因而所述钝化层可以为氧化铝钝化层。进一步的，氧化铝钝化层的厚度设置可以有多种实施方案。例如，为了在达到钝化效果的同时降低生产成本，所述氧化铝钝化层的厚度可以为4nm-15nm。

具体实施中，在去除p型晶体硅片101背面的绕镀的同时对其抛光可以有多种实施方案。例如，为了简化步骤，提升生产效率，所述步骤205：去除p型晶体硅片背面的绕镀，以及对所述背面进行抛光，可以包括：在含有四甲基氢氧化铵及抛光液的溶液内利用四甲基氢氧化铵去除p型晶体硅片背面的绕镀，以及利用抛光液对所述背面进行抛光。操作中，溶液内的四甲基氢氧化铵(tmah)可以有效去除绕镀，而在溶液中混入抛光液，则可以在去除绕镀后有效地对p型晶体硅片101背面进行抛光，其不需增加工序便可达到抛光的目的。

具体实施中，含有四甲基氢氧化铵(tmah)及抛光液的溶液中四甲基氢氧化铵(tmah)的浓度在配置时可以有多种实施方案。例如，为了更为快速去除背面绕镀，所述溶液的四甲基氢氧化铵浓度可以为2％-8％。进一步的，为了使得所述溶液的效果更为显著，提升去除绕镀的作业速度，所述溶液的清洗温度可以为50℃-90℃。

具体实施中，所述步骤206：在p型晶体硅片101的背面依次生成钝化层107、背面减反射层108以及背面金属电极109，可以有多种实施方案，例如，如图4所示，所述步骤206可以包括：

步骤401：在p型晶体硅片101的背面依次生成钝化层107和背面减反射层108；

步骤402：利用皮秒激光开设穿透钝化层107和背面减反射层108的槽体；

步骤403：在具有槽体的p型晶体硅片101背部进行丝网印刷及烧结，生成背面金属电极。

具体实施中，槽体的宽度在设置时可以有多种实施方案。例如，所述槽体的宽度可以为20um-100um。

综上所述，本发明提供的p型晶体硅perc电池制备方法，在perc电池正面设置钝化接触结构，可以有效减小正面复合，提升电池效率；在去除背面绕镀多晶硅的同时还可以进一步对背面进行细化抛光，大幅度提升了背面的平整度，进而提升了电池的背面反射率，增加了太阳光谱中长波段光谱在电池背面的反射，且去除背表面的杂质和损伤层，可减少复合、有利于电池背面的钝化，使开路电压、短路电流皆有所提升。且该制备方法在不增加工序步骤的情况下同时对p型晶体硅片背表面去除绕镀和细化抛光，不仅增强了背面钝化效果，还可以有效降低生产成本，减少工艺步骤。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。