本發(fā)明涉及晶體硅太陽能電池制造相關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是指一種PERC太陽能電池結(jié)構(gòu)及其制備工藝。
背景技術(shù)：
：PERC電池采用背面鈍化技術(shù)有效降低表面復(fù)合速率，達(dá)到提高轉(zhuǎn)換效率的目的。隨著降低光伏發(fā)電成本的需要和市場對(duì)高效組件的需求日益強(qiáng)烈，PERC電池量產(chǎn)化的浪潮正式到來。在PERC電池的量產(chǎn)推進(jìn)中，除了需要解決包括污染和隱裂等質(zhì)量問題外，另外兩個(gè)急需克服的關(guān)鍵問題分別是由于背面局部接觸導(dǎo)致的低FF(填充因子)和由于背面鈍化質(zhì)量提升導(dǎo)致的LID(光致衰減)增加。從目前的發(fā)展?fàn)顩r來看，F(xiàn)F的解決更多的依賴于漿料和激光工藝的進(jìn)步，而伴隨局部摻雜，如激光摻雜技術(shù)的逐漸成熟，未來采用PERL結(jié)構(gòu)解決FF問題將成為有效手段。過高的LID則是PERC電池實(shí)現(xiàn)真正產(chǎn)業(yè)化，邁向?qū)嵱玫淖畲箅y題。除了在硅片端采用摻鎵硅片解決LID問題，在電池端采用載流子注入對(duì)電池進(jìn)行光致恢復(fù)處理的量產(chǎn)解決方案也逐漸成熟。因此，隨著PERC電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，如何有效提高電池轉(zhuǎn)換效率(提高電池FF)和降低電池LID(提升光致恢復(fù)效果)是PERC電池進(jìn)一步發(fā)展和延長其生命周期的迫切需要。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在上述的不足，提供了一種提高電池轉(zhuǎn)換效率且降低電池LID的PERC太陽能電池結(jié)構(gòu)及其制備工藝。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種PERC太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括電池片本體，所述電池片本體的正面依次沉積/生長有正SiO2層、減反層和正AlOx層，所述電池片本體的背面依次沉積有背AlOx層和SiNx層。本發(fā)明，在減反層的基礎(chǔ)上，內(nèi)層增加了一層具有一定磷摻雜濃度的SiO2薄膜，使其在提供表面鈍化的同時(shí)，有效降低串聯(lián)電阻，提高FF；而外層增加了AlOx層，在實(shí)現(xiàn)更好減反效果的同時(shí)，提升體鈍化質(zhì)量，不僅提高了電池轉(zhuǎn)換效率，而且有利于后續(xù)的光致恢復(fù)(LIR)工藝，抑制光致衰減(LID)的發(fā)生。此外，該電池結(jié)構(gòu)在基本不增加電池工藝復(fù)雜的前提下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率和抗LID性能的改善。作為優(yōu)選，所述減反層的結(jié)構(gòu)為SiNx/SiNy/SiOxNy與SiNx/SiOxNy/SiOx中的其中一種。其中：SiNx/SiNy/SiOxNy結(jié)構(gòu)為在常規(guī)SiNx/SiNy減反結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，外層增加了SiOxNy層，在實(shí)現(xiàn)更好減反效果的同時(shí)，提升體鈍化質(zhì)量，不僅提高了電池效率，而且有利于后續(xù)的光致恢復(fù)(LIR)工藝，抑制光致衰減(LID)的發(fā)生，其中，SiOxNy薄膜在SiNx/SiNy沉積的同時(shí)進(jìn)行；而SiNx/SiOxNy/SiOx結(jié)構(gòu)也是同時(shí)完成沉積的。作為優(yōu)選，所述電池片本體的背面與背AlOx層之間還沉積/生長有背SiO2層。在電池片本體的背面增加了內(nèi)層SiO2層，能夠有效改善背面污染和劃傷問題，SiO2層的生長與正面的SiO2氧化層同時(shí)完成。該電池結(jié)構(gòu)在基本不增加電池工藝復(fù)雜的前提下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率和抗LID性能的改善。本發(fā)明還提供了一種PERC太陽能電池結(jié)構(gòu)的制備工藝，具體包括如下步驟：(1)硅片在堿性或者酸性溶液中制絨后，清洗，烘干，絨面尺寸控制在5um以內(nèi)；(2)擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散，擴(kuò)散方阻在60-120Ω/□之間，表面濃度在1019-1022atom/cm3之間，結(jié)深控制在200-800nm之間，進(jìn)行濕法刻蝕和清洗；(3)擴(kuò)散爐中進(jìn)行氧化摻雜，氧化溫度在600-900℃之間，時(shí)間在10-60min，同時(shí)進(jìn)行摻雜，控制表面濃度，摻入雜質(zhì)類型與發(fā)射結(jié)相同，摻雜溫度在600-900℃之間，時(shí)間為60-300s之間，摻雜后表面濃度控制在1020-1022atom/cm3之間，結(jié)深控制在300-900nm之間；(4)正面鍍膜：通過PECVD沉積減反層，并控制折射率和膜厚；(5)背面刻蝕和清洗，去除氧化摻雜過程中引入的邊結(jié)/背結(jié)，同時(shí)清洗背面；(6)雙面同時(shí)沉積AlOx層，折射率1.6-1.65，膜厚3-30nm；(7)退火，背面SiNx層沉積，折射率1.9-2.4，膜厚80-200nm；(8)激光開窗，制備背面局部接觸圖案；(9)絲網(wǎng)印刷及高溫?zé)Y(jié)。其中，本發(fā)明中的氧化摻雜工藝，在氧化過程中，同時(shí)進(jìn)行雜質(zhì)摻雜，摻雜雜質(zhì)導(dǎo)電類型與發(fā)射結(jié)相同，從而有效提高電池表面的雜質(zhì)濃度，降低接觸電阻，改善由于PERC電池背面局部接觸導(dǎo)致的FF下降問題；此外在正面鍍膜后，增加背面刻蝕清洗步驟，在保證背表面潔凈度的同時(shí)，去除氧化摻雜過程中引入的邊結(jié)/背結(jié)；進(jìn)行雙面AlOx的沉積，滿足背表面鈍化，而且，AlOx薄膜的引入也一定程度上防止體硅內(nèi)氫的外泄，達(dá)到更好的體鈍化效果，不僅提高電池轉(zhuǎn)換效率，也為后續(xù)的LIR工藝提供更豐富的氫源，有效達(dá)到抗LID效果；同時(shí)，通過對(duì)PERC電池工藝的調(diào)整，解決摻雜工藝導(dǎo)致的邊緣漏電問題，從而簡化工藝過程；與常規(guī)PERC電池工藝相比，本發(fā)明所提供的PERC電池工藝在基本不增加工藝復(fù)雜度的同時(shí)，達(dá)到了提高電池效率和抗LID的雙重效果。作為優(yōu)選，在步驟(1)中，所述的硅片為單晶電池片或者多晶電池片；在步驟(4)中，通過PECVD依次沉積SiNx層、SiNy層和SiOxNy層，其中：控制的折射率依次為2.0-2.3、1.8-2.0和1.7-1.9，控制的膜厚依次為5-20nm、20-40nm和30-50nm。在電池片本體的正面形成了從SiNx層、SiNy層、SiOxNy層和AlOx層折射率依次遞減的減反層結(jié)構(gòu)，達(dá)到更好的光學(xué)效果。作為另一種優(yōu)選，在步驟(1)中，所述的硅片為單晶電池片或者多晶電池片；在步驟(4)中，通過PECVD依次沉積SiNx層、SiOxNy層和SiOx層，其中：控制的折射率依次為1.9-2.2、1.6-1.9和1.4-1.6，控制的膜厚依次為5-20nm、20-40nm和30-50nm。在電池片本體的正面形成了從SiNx層、SiOxNy層、SiOx層和AlOx層折射率依次遞減的減反層結(jié)構(gòu)，達(dá)到更好的光學(xué)效果。本發(fā)明還提供了另外一種PERC太陽能電池結(jié)構(gòu)的制備工藝，具體包括如下步驟：(1)硅片在堿性或者酸性溶液中制絨后，清洗，烘干，絨面尺寸控制在5um以內(nèi)；(2)擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散，擴(kuò)散方阻在60-120Ω/□之間，表面濃度在1019-1022atom/cm3之間，結(jié)深控制在200-800nm之間，進(jìn)行濕法刻蝕和清洗；(3)擴(kuò)散爐中進(jìn)行氧化摻雜，氧化溫度在600-900℃之間，時(shí)間在10-60min，同時(shí)進(jìn)行摻雜，控制表面濃度，摻入雜質(zhì)類型與發(fā)射結(jié)相同，摻雜溫度在600-900℃之間，時(shí)間為60-300s之間，摻雜后表面濃度控制在1020-1022atom/cm3之間，結(jié)深控制在300-900nm之間；(4)正面鍍膜：通過PECVD沉積減反層，并控制折射率和膜厚；(5)采用等離子體或者激光方式進(jìn)行刻邊；(6)雙面同時(shí)沉積AlOx層，折射率1.6-1.65，膜厚3-30nm；(7)退火，背面SiNx層沉積，折射率1.9-2.4，膜厚80-200nm；(8)激光開窗，制備背面局部接觸圖案；(9)絲網(wǎng)印刷及高溫?zé)Y(jié)。其中，本發(fā)明中的氧化摻雜工藝，在氧化過程中，同時(shí)進(jìn)行雜質(zhì)摻雜，摻雜雜質(zhì)導(dǎo)電類型與發(fā)射結(jié)相同，從而有效提高電池表面的雜質(zhì)濃度，降低接觸電阻，改善由于PERC電池背面局部接觸導(dǎo)致的FF下降問題；此外進(jìn)行雙面氧化摻雜工藝，以保障背面潔凈度和防止劃傷，并采用等離子體或者激光工藝刻蝕邊結(jié)；進(jìn)行雙面AlOx的沉積，滿足背表面鈍化，而且，AlOx薄膜的引入也一定程度上防止體硅內(nèi)氫的外泄，達(dá)到更好的體鈍化效果，不僅提高電池轉(zhuǎn)換效率，也為后續(xù)的LIR工藝提供更豐富的氫源，有效達(dá)到抗LID效果；與常規(guī)PERC電池工藝相比，本發(fā)明所提供的PERC電池工藝在基本不增加工藝復(fù)雜度的同時(shí)，達(dá)到了提高電池效率和抗LID的雙重效果。作為優(yōu)選，在步驟(1)中，所述的硅片為單晶電池片或者多晶電池片；在步驟(4)中，通過PECVD依次沉積SiNx層、SiNy層和SiOxNy層，其中：控制的折射率依次為2.0-2.3、1.8-2.0和1.7-1.9，控制的膜厚依次為5-20nm、20-40nm和30-50nm。在電池片本體的正面形成了從SiNx層、SiNy層、SiOxNy層和AlOx層折射率依次遞減的減反層結(jié)構(gòu)，達(dá)到更好的光學(xué)效果。作為另一種優(yōu)選，在步驟(1)中，所述的硅片為單晶電池片或者多晶電池片；在步驟(4)中，通過PECVD依次沉積SiNx層、SiOxNy層和SiOx層，其中：控制的折射率依次為1.9-2.2、1.6-1.9和1.4-1.6，控制的膜厚依次為5-20nm、20-40nm和30-50nm。在電池片本體的正面形成了從SiNx層、SiOxNy層、SiOx層和AlOx層折射率依次遞減的減反層結(jié)構(gòu)，達(dá)到更好的光學(xué)效果。作為另一種優(yōu)選，在步驟(4)之后，直接進(jìn)入到步驟(6)，并在步驟(9)之后，增加一個(gè)工藝，具體為：采用等離子體或者激光方式進(jìn)行刻邊。本發(fā)明所提供的PERC電池工藝也可以在絲網(wǎng)印刷及高溫?zé)Y(jié)之后，采用等離子體或者激光工藝刻蝕邊結(jié)。本發(fā)明的有益效果是：通過氧化過程中的有效摻雜，提高電池表面的雜質(zhì)濃度，改善電池的FF，彌補(bǔ)由于背面局部接觸導(dǎo)致的FF惡化；同時(shí)，通過對(duì)PERC電池工藝的調(diào)整，解決摻雜工藝導(dǎo)致的邊緣漏電問題，從而簡化工藝過程；不僅提高了電池的轉(zhuǎn)換效率，而且為PERC電池后續(xù)的光致恢復(fù)工藝提供了更好的氫化效果，從而實(shí)現(xiàn)抗LID。附圖說明圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1.正AlOx層，2.減反層，3.正SiO2層，4.電池片本體，5.背AlOx層，6.SiNx層，7.背SiO2層。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。如圖1所述的實(shí)施例中，一種PERC太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括電池片本體4，電池片本體4的正面依次沉積/生長有正SiO2層3、減反層2和正AlOx層1，電池片本體4的背面依次沉積有背AlOx層5和SiNx層6。減反層2的結(jié)構(gòu)為SiNx/SiNy/SiOxNy與SiNx/SiOxNy/SiOx中的其中一種。如圖2所述的實(shí)施例中，一種PERC太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括電池片本體4，電池片本體4的正面依次沉積/生長有正SiO2層3、減反層2和正AlOx層1，電池片本體4的背面依次沉積有背AlOx層5和SiNx層6。減反層2的結(jié)構(gòu)為SiNx/SiNy/SiOxNy與SiNx/SiOxNy/SiOx中的其中一種。電池片本體4的背面與背AlOx層5之間還沉積/生長有背SiO2層7。實(shí)施例1：1、硅片在堿性(NaOH或者KOH)或者酸性溶液(HF+HNO3)中制絨后，清洗，甩干，絨面尺寸在5um以內(nèi)；2、擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散，擴(kuò)散方阻為80Ω/□，表面濃度6*1020atom/cm3，結(jié)深300nm，形成pn結(jié)后，進(jìn)行濕法刻蝕去背結(jié)和PSG；3、高溫爐中進(jìn)行氧化，溫度750℃，氧化時(shí)間15min，氧化后，表面濃度1.5*1020atom/cm3，結(jié)深400nm；管內(nèi)溫度為750℃，通入POCl3，進(jìn)行氧化層雜質(zhì)摻雜，時(shí)間為300s，摻雜后，表面濃度5*1020atom/cm3；4、進(jìn)行正面減反層沉積，采用PECVD(通入SiH4、NH3和N2O)在發(fā)射區(qū)上沉積SiNx/SiNy/SiOxNy疊層結(jié)構(gòu)，SiNx折射率為2.3，膜厚為5nm，SiNy折射率為1.9，膜厚為20nm，SiOxNy折射率為1.7，膜厚為50nm；5、背面刻蝕清洗，移除背結(jié)，清洗背面；6、雙面沉積AlOx薄膜，折射率為1.65，膜厚10nm；7、退火，背面沉積SiNx薄膜，折射率2.00，膜厚120nm；8、激光開窗，制備背面實(shí)線、線段或者點(diǎn)狀局部接觸；9、背銀、背鋁和正銀絲網(wǎng)印刷及燒結(jié)后，進(jìn)行測試分選。實(shí)施例2：實(shí)施例1中，第2步，擴(kuò)散方阻為100Ω/□，表面濃度3*1020atom/cm3，結(jié)深200nm，形成pn結(jié)后，進(jìn)行濕法刻蝕去背結(jié)和PSG；第3步，高溫爐中進(jìn)行氧化，溫度750℃，氧化時(shí)間15min，氧化后，表面濃度9*1019atom/cm3，結(jié)深300nm；管內(nèi)溫度升至800℃，通入POCl3，進(jìn)行氧化層雜質(zhì)摻雜，時(shí)間為300s，摻雜后，表面濃度5*1020atom/cm3；其他工藝與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3：實(shí)施例1中，第4步，采用PECVD(通入SiH4、NH3和N2O)在發(fā)射區(qū)上沉積SiNx/SiOxNy/SiOx疊層結(jié)構(gòu)，SiNx折射率為2.2，膜厚為5nm，SiOxNy折射率為1.9，膜厚為30nm，SiOx折射率為1.6，膜厚為40nm；其他工藝與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4：實(shí)施例1中，第6步，雙面沉積AlOx薄膜，折射率為1.65，膜厚5nm；其他工藝與實(shí)施例1相同。實(shí)施例5：實(shí)施例1中，第7步，退火，背面沉積SiNx薄膜，折射率2.00，膜厚160nm；其他工藝與實(shí)施例1相同。實(shí)施例6：實(shí)施例1中，第5步，采用等離子體或者激光技術(shù)進(jìn)行邊緣刻蝕；其他工藝與實(shí)施例1相同。實(shí)施例7：實(shí)施例6中，省略第5步等離子體或者激光邊緣刻邊工藝，并將其移至最后一步實(shí)施；其他工藝與實(shí)施例6相同。對(duì)比例：1、硅片在堿性(NaOH或者KOH)或者酸性溶液(HF+HNO3)中制絨后，清洗，甩干，絨面尺寸在5um以內(nèi)；2、擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散，擴(kuò)散方阻為80Ω/□，表面濃度6*1020atom/cm3，結(jié)深300nm，形成pn結(jié)后，進(jìn)行濕法刻蝕去背結(jié)和PSG；3、背面沉積AlOx薄膜，折射率為1.65，膜厚10nm；4、退火，背面沉積SiNx薄膜，折射率2.00，膜厚120nm；5、進(jìn)行正面減反層沉積，采用PECVD(通入SiH4、NH3和N2O)在發(fā)射區(qū)上沉積SiNx/SiNy/SiOxNy疊層結(jié)構(gòu)，SiNx折射率為2.3，膜厚為5nm，SiNy折射率為1.9，膜厚為20nm，SiOxNy折射率為1.7，膜厚為50nm；6、激光開窗，制備背面實(shí)線、線段或者點(diǎn)狀局部接觸；7、背銀、背鋁和正銀絲網(wǎng)印刷及燒結(jié)后，進(jìn)行測試分選。實(shí)施例1-7和對(duì)比例具體測試結(jié)果如表1所示，其中Voc為電池開路電壓，Isc為電池短路電流，F(xiàn)F為電池填充因子，Eff為電池轉(zhuǎn)換效率。表1實(shí)施例1-7以及對(duì)比例的電性能Voc(mV)Isc(A)FF(％)Eff(％)對(duì)比例650.129.7279.6520.60實(shí)施例1655.829.7879.2320.80實(shí)施例2656.529.7979.2620.85實(shí)施例3655.309.8179.2420.85實(shí)施例4655.529.7979.2520.82實(shí)施例5656.269.8079.2420.86實(shí)施例6656.629.7879.2120.82實(shí)施例7656.459.7979.2220.84當(dāng)前第1頁1 2 3