一種PERC太陽能電池結構及其制備工藝的制作方法

本發明涉及晶體硅太陽能電池制造相關
技術領域：
，尤其是指一種PERC太陽能電池結構及其制備工藝。
背景技術：
：PERC電池采用背面鈍化技術有效降低表面復合速率，達到提高轉換效率的目的。隨著降低光伏發電成本的需要和市場對高效組件的需求日益強烈，PERC電池量產化的浪潮正式到來。在PERC電池的量產推進中，除了需要解決包括污染和隱裂等質量問題外，另外兩個急需克服的關鍵問題分別是由于背面局部接觸導致的低FF(填充因子)和由于背面鈍化質量提升導致的LID(光致衰減)增加。從目前的發展狀況來看，FF的解決更多的依賴于漿料和激光工藝的進步，而伴隨局部摻雜，如激光摻雜技術的逐漸成熟，未來采用PERL結構解決FF問題將成為有效手段。過高的LID則是PERC電池實現真正產業化，邁向實用的最大難題。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電池進行光致恢復處理的量產解決方案也逐漸成熟。因此，隨著PERC電池產業化進程的不斷推進，如何有效提高電池轉換效率(提高電池FF)和降低電池LID(提升光致恢復效果)是PERC電池進一步發展和延長其生命周期的迫切需要。技術實現要素：本發明是為了克服現有技術中存在上述的不足，提供了一種提高電池轉換效率且降低電池LID的PERC太陽能電池結構及其制備工藝。為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種PERC太陽能電池結構，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。本發明，在減反層的基礎上，內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，有效降低串聯電阻，提高FF；而外層增加了AlOx層，在實現更好減反效果的同時，提升體鈍化質量，不僅提高了電池轉換效率，而且有利于后續的光致恢復(LIR)工藝，抑制光致衰減(LID)的發生。此外，該電池結構在基本不增加電池工藝復雜的前提下，同時實現轉換效率和抗LID性能的改善。作為優選，所述減反層的結構為SiNx/SiNy/SiOxNy與SiNx/SiOxNy/SiOx中的其中一種。其中：SiNx/SiNy/SiOxNy結構為在常規SiNx/SiNy減反結構的基礎上，外層增加了SiOxNy層，在實現更好減反效果的同時，提升體鈍化質量，不僅提高了電池效率，而且有利于后續的光致恢復(LIR)工藝，抑制光致衰減(LID)的發生，其中，SiOxNy薄膜在SiNx/SiNy沉積的同時進行；而SiNx/SiOxNy/SiOx結構也是同時完成沉積的。作為優選，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氧化層同時完成。該電池結構在基本不增加電池工藝復雜的前提下，同時實現轉換效率和抗LID性能的改善。本發明還提供了一種PERC太陽能電池結構的制備工藝，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；(2)擴散爐中進行高溫磷擴散，擴散方阻在60-120Ω/□之間，表面濃度在1019-1022atom/cm3之間，結深控制在200-800nm之間，進行濕法刻蝕和清洗；(3)擴散爐中進行氧化摻雜，氧化溫度在600-900℃之間，時間在10-60min，同時進行摻雜，控制表面濃度，摻入雜質類型與發射結相同，摻雜溫度在600-900℃之間，時間為60-300s之間，摻雜后表面濃度控制在1020-1022atom/cm3之間，結深控制在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/背結，同時清洗背面；(6)雙面同時沉積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)絲網印刷及高溫燒結。其中，本發明中的氧化摻雜工藝，在氧化過程中，同時進行雜質摻雜，摻雜雜質導電類型與發射結相同，從而有效提高電池表面的雜質濃度，降低接觸電阻，改善由于PERC電池背面局部接觸導致的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，去除氧化摻雜過程中引入的邊結/背結；進行雙面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氫的外泄，達到更好的體鈍化效果，不僅提高電池轉換效率，也為后續的LIR工藝提供更豐富的氫源，有效達到抗LID效果；同時，通過對PERC電池工藝的調整，解決摻雜工藝導致的邊緣漏電問題，從而簡化工藝過程；與常規PERC電池工藝相比，本發明所提供的PERC電池工藝在基本不增加工藝復雜度的同時，達到了提高電池效率和抗LID的雙重效果。作為優選，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構，達到更好的光學效果。作為另一種優選，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構，達到更好的光學效果。本發明還提供了另外一種PERC太陽能電池結構的制備工藝，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；(2)擴散爐中進行高溫磷擴散，擴散方阻在60-120Ω/□之間，表面濃度在1019-1022atom/cm3之間，結深控制在200-800nm之間，進行濕法刻蝕和清洗；(3)擴散爐中進行氧化摻雜，氧化溫度在600-900℃之間，時間在10-60min，同時進行摻雜，控制表面濃度，摻入雜質類型與發射結相同，摻雜溫度在600-900℃之間，時間為60-300s之間，摻雜后表面濃度控制在1020-1022atom/cm3之間，結深控制在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行刻邊；(6)雙面同時沉積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)絲網印刷及高溫燒結。其中，本發明中的氧化摻雜工藝，在氧化過程中，同時進行雜質摻雜，摻雜雜質導電類型與發射結相同，從而有效提高電池表面的雜質濃度，降低接觸電阻，改善由于PERC電池背面局部接觸導致的FF下降問題；此外進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；進行雙面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氫的外泄，達到更好的體鈍化效果，不僅提高電池轉換效率，也為后續的LIR工藝提供更豐富的氫源，有效達到抗LID效果；與常規PERC電池工藝相比，本發明所提供的PERC電池工藝在基本不增加工藝復雜度的同時，達到了提高電池效率和抗LID的雙重效果。作為優選，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構，達到更好的光學效果。作為另一種優選，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構，達到更好的光學效果。作為另一種優選，在步驟(4)之后，直接進入到步驟(6)，并在步驟(9)之后，增加一個工藝，具體為：采用等離子體或者激光方式進行刻邊。本發明所提供的PERC電池工藝也可以在絲網印刷及高溫燒結之后，采用等離子體或者激光工藝刻蝕邊結。本發明的有益效果是：通過氧化過程中的有效摻雜，提高電池表面的雜質濃度，改善電池的FF，彌補由于背面局部接觸導致的FF惡化；同時，通過對PERC電池工藝的調整，解決摻雜工藝導致的邊緣漏電問題，從而簡化工藝過程；不僅提高了電池的轉換效率，而且為PERC電池后續的光致恢復工藝提供了更好的氫化效果，從而實現抗LID。附圖說明圖1是本發明的一種結構示意圖；圖2是本發明的另一種結構示意圖。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。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步的描述。如圖1所述的實施例中，一種PERC太陽能電池結構，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的結構為SiNx/SiNy/SiOxNy與SiNx/SiOxNy/SiOx中的其中一種。如圖2所述的實施例中，一種PERC太陽能電池結構，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的結構為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；2、擴散爐中進行高溫磷擴散，擴散方阻為80Ω/□，表面濃度6*1020atom/cm3，結深300nm，形成pn結后，進行濕法刻蝕去背結和PSG；3、高溫爐中進行氧化，溫度750℃，氧化時間15min，氧化后，表面濃度1.5*1020atom/cm3，結深400nm；管內溫度為750℃，通入POCl3，進行氧化層雜質摻雜，時間為300s，摻雜后，表面濃度5*1020atom/cm3；4、進行正面減反層沉積，采用PECVD(通入SiH4、NH3和N2O)在發射區上沉積SiNx/SiNy/SiOxNy疊層結構，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，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，制備背面實線、線段或者點狀局部接觸；9、背銀、背鋁和正銀絲網印刷及燒結后，進行測試分選。實施例2：實施例1中，第2步，擴散方阻為100Ω/□，表面濃度3*1020atom/cm3，結深200nm，形成pn結后，進行濕法刻蝕去背結和PSG；第3步，高溫爐中進行氧化，溫度750℃，氧化時間15min，氧化后，表面濃度9*1019atom/cm3，結深300nm；管內溫度升至800℃，通入POCl3，進行氧化層雜質摻雜，時間為300s，摻雜后，表面濃度5*1020atom/cm3；其他工藝與實施例1相同。實施例3：實施例1中，第4步，采用PECVD(通入SiH4、NH3和N2O)在發射區上沉積SiNx/SiOxNy/SiOx疊層結構，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；其他工藝與實施例1相同。實施例4：實施例1中，第6步，雙面沉積AlOx薄膜，折射率為1.65，膜厚5nm；其他工藝與實施例1相同。實施例5：實施例1中，第7步，退火，背面沉積SiNx薄膜，折射率2.00，膜厚160nm；其他工藝與實施例1相同。實施例6：實施例1中，第5步，采用等離子體或者激光技術進行邊緣刻蝕；其他工藝與實施例1相同。實施例7：實施例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施；其他工藝與實施例6相同。對比例：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；2、擴散爐中進行高溫磷擴散，擴散方阻為80Ω/□，表面濃度6*1020atom/cm3，結深300nm，形成pn結后，進行濕法刻蝕去背結和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、進行正面減反層沉積，采用PECVD(通入SiH4、NH3和N2O)在發射區上沉積SiNx/SiNy/SiOxNy疊層結構，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，制備背面實線、線段或者點狀局部接觸；7、背銀、背鋁和正銀絲網印刷及燒結后，進行測試分選。實施例1-7和對比例具體測試結果如表1所示，其中Voc為電池開路電壓，Isc為電池短路電流，FF為電池填充因子，Eff為電池轉換效率。表1實施例1-7以及對比例的電性能Voc(mV)Isc(A)FF(％)Eff(％)對比例650.129.7279.6520.60實施例1655.829.7879.2320.80實施例2656.529.7979.2620.85實施例3655.309.8179.2420.85實施例4655.529.7979.2520.82實施例5656.269.8079.2420.86實施例6656.629.7879.2120.82實施例7656.459.7979.2220.84當前第1頁1 2 3