一种P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开一种P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法，包括：选取P型单晶硅片；在硅片背面通过选择性沉积先后制备图形化的隧穿钝化层和n型多晶硅掺杂层，形成具有叉指状排布的n型多晶硅掺杂层和P型基体硅层的电池片，该P型基体硅层即为硅片背面未被隧穿钝化层和P型多晶硅掺杂层覆盖的区域；在背面上先后沉积第一钝化膜层和第一减反膜层；在正面上制作绒面；在绒面上先后沉积第二钝化膜层和第二减反膜层；在背面上对应于P型基体硅层的位置制备正电极，在对应于n型多晶硅掺杂层的位置上制备负电极。本发明专利技术简化了钝化接触IBC电池生产工艺步骤，通过本发明专利技术制作的太阳能电池，其转换效率大幅度提升，有望取代PERC电池。有望取代PERC电池。有望取代PERC电池。

【技术实现步骤摘要】
一种P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池制备技术，尤其涉及一种P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法。

技术介绍

[0002]2020年，P型单晶PERC电池已成为占市场份额最大的电池类型，光伏发电成本宣告进入平价时代。但是，由于技术机理限制，目前PERC电池效率的提升已遇到瓶颈。N型电池因具有更高的转换效率和潜力，业内纷纷将其作为下一代电池技术，但是，N型电池制造成本较高，经过多年发展仍不具备市场竞争力。
[0003]2018年，德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)与汉诺威大学研制出的P型单晶硅POLO IBC电池(钝化接触IBC电池)转换效率高达26.10％(晶硅电池效率排名世界第二)，证明了P型单晶电池效率潜力是非常巨大的。该电池采用叉指状背接触(IBC)，正负电极均采用多晶硅氧化层(POLO)技术实现钝化接触。
[0004]但是，ISFH公开的该钝化接触IBC电池制备方法比较复杂，在制备过程中，多次用到激光和掩膜工艺，而且电极需要蒸镀铝，不仅工艺步骤较为繁琐，且生产成本较高，难于实现规模化量产。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种工艺简单、成本低、电池效率高、利于产业化的P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法。
[0006]本专利技术的目的通过如下的技术方案来实现：一种P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0007]S1、选取P型单晶硅片；
[0008]S2、在P型单晶硅片的背面通过选择性沉积先后制备图形化的隧穿钝化层和n型多晶硅掺杂层，形成具有叉指状排布的n型多晶硅掺杂层和P型基体硅层的电池片，该P型基体硅层即为P型单晶硅片背面未被隧穿钝化层和P型多晶硅掺杂层覆盖的区域；
[0009]S3、在由步骤S2所得电池片的背面上先后沉积第一钝化膜层和第一减反膜层；
[0010]S4、在由步骤S3所得电池片的正面上制作绒面；
[0011]S5、在由步骤S4所得电池片的绒面上先后沉积第二钝化膜层和第二减反膜层；
[0012]S6、在由步骤S5所得电池片的背面上对应于P型基体硅层的位置制备正电极，在对应于n型多晶硅掺杂层的位置上制备负电极。
[0013]本专利技术采用选择性沉积的方法，实现图形化隧穿钝化层和n型多晶硅掺杂层的沉积，大大简化了钝化接触IBC电池生产工艺步骤，只需要6～7个工艺步骤即可完成整个制备过程，相比于目前行业研究的IBC电池制备需要15～20个工艺步骤，有利于大规模生产。通过本专利技术制作的太阳能电池，其转换效率比P型PERC电池大幅度提升，有望取代PERC电池。
[0014]本专利技术所述第一钝化膜层包括二氧化硅、氮氧化硅、Nb2O5、Ta2O5、V2O5、Y2O3中的至
少一种。
[0015]本专利技术所述第一减反膜层包括SiNx、蒸镀铝层、二氧化硅中的至少一种。
[0016]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述正电极是银铝电极，所述负电极是银电极。
[0017]作为本专利技术的另一种优选实施方式，所述正电极是铝电极，所述负电极是银电极，在完成步骤S5后，先在由步骤S5所得电池片的背面上对应于P型基体硅层的位置制备开槽，该开槽贯穿第一钝化膜层和第一减反膜层而使P型基体硅层显露于开槽中，再在开槽中的P型基体硅层上制备正电极，在n型多晶硅掺杂层上制备负电极。
[0018]作为本专利技术推荐的实施方式，所述选择性沉积是使用图形化掩膜覆盖P型单晶硅片再沉积隧穿钝化层和n型多晶硅掺杂层，所述图形化掩膜选用硬掩膜材料或其它掩膜材料，材质为石英板或石墨材料。沉积完成后，撤除掩膜，P型单晶硅片背面未被掩膜覆盖的区域形成隧穿钝化层和n型多晶硅掺杂层，而被掩膜覆盖的区域即为P型基体硅层。
[0019]优选的，本专利技术在步骤S6中，使用丝网印刷正、负电极浆料，并经高温烧结形成正、负电极，再通过光注入再生即得太阳能电池，且在步骤S2中，在P型基体硅层上制作丝网印刷正、负电极浆料对位用的mark点。所述mark点位于所述P型基体硅层区域，形状为圆形、正方形或十字形，所述圆形mark点直径30
‑
150um，所述正方形mark点边长为30
‑
150um，所述十字矩形mark点长度为100
‑
300um，宽度为20
‑
40um。
[0020]优选的，本专利技术所述隧穿钝化层是SiOx层，厚度为0.5～2nm，所述n型多晶硅掺杂层的厚度是30～250nm，掺杂浓度为1E20atoms/cm3～10E20atoms/cm3。
[0021]优选的，本专利技术所述第一钝化膜层包括AlOx层、二氧化硅、氮氧化硅、Nb2O5、Ta2O5、V2O5、Y2O3中的一种或多种，厚度为2～15nm，所述第一减反膜层包括SiNx、蒸镀铝层、二氧化硅中的一种或多种。
[0022]优选的，所述第一钝化膜层为SiO2或氮氧化硅层，第一减反膜层为蒸镀铝层或SiNx层，在该结构中，在沉积钝化膜前后及蒸镀过程中进行氢处理，加强钝化效果，此时第一钝化膜层与第一减反膜层同时覆盖在N型掺杂多晶硅层上，SiO2或氮氧化硅带表面正电荷，优化与N型多晶硅掺杂层之间的价带阶，有利于电子的传输，可进一步提高电池转换效率，而PERC电池中常用的Al2O3钝化层带表面负电荷，与N型多晶硅掺杂层结合，不利于电子的传输，采用SiO2或氮氧化硅层作为钝化层，优于Al2O3层与SiNx的组合。
[0023]优选的，所述第一钝化膜层为Al2O3层，第一减反膜层为蒸镀铝层，在该结构中，在沉积钝化膜前后及蒸镀过程中进行氢处理，加强钝化效果。
[0024]优选的，所述第一钝化膜层和第二钝化膜层均是AlOx层，所述第一减反膜层和第二减反膜层均是SiNx层，正面的AlOx层厚度是2～15nm，正面的SiNx层厚度是55
‑
75nm；背面的AlOx层厚度是2～15nm，背面的SiNx层厚度是60～150nm。
[0025]优选的，所述第二钝化膜层是SiO2层，所述第二减反膜层是SiNx层，SiO2层厚度是2～15nm，正面的SiNx层厚度是55
‑
75nm。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下显著的效果：
[0027](1)本专利技术采用选择性沉积的方法，实现图形化隧穿钝化层和n型多晶硅掺杂层的沉积，大大简化了钝化接触IBC电池生产工艺步骤，只需要6～7个工艺步骤即可完成整个制备过程，相比于目前行业研究的IBC电池制备需要15～20个工艺步骤，有利于大规模生产。通过本专利技术制作的太阳能电池，其转换效率比P型PERC电池大幅度提升，有望取代PERC电
池。
[0028](2)本专利技术的电极制作采用业内低成本的丝网印刷+烧结工艺，正电极可用铝浆，大幅度降低了电池的制造成本。
[0029](3)本专利技术简单易行，采用现有生产线上的设备即可完成，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1、选取P型单晶硅片；S2、在P型单晶硅片的背面通过选择性沉积先后制备图形化的隧穿钝化层和n型多晶硅掺杂层，形成具有叉指状排布的n型多晶硅掺杂层和P型基体硅层的电池片，所述P型基体硅层即为P型单晶硅片背面未被隧穿钝化层和多晶硅掺杂层覆盖的区域；S3、在由步骤S2所得电池片的背面上先后沉积第一钝化膜层和第一减反膜层；S4、在由步骤S3所得电池片的正面上制作绒面；S5、在由步骤S4所得电池片的绒面上先后沉积第二钝化膜层和第二减反膜层；S6、在由步骤S5所得电池片的背面上对应于P型基体硅层的位置制备正电极，在对应于n型多晶硅掺杂层的位置上制备负电极。2.根据权利要求1所述的P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述第一钝化膜层包括二氧化硅、氮氧化硅、Nb205、Ta205、V205、Y203中的至少一种。3.根据权利要求1所述的P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法，其特征在于：第一减反膜层包括SiNx、蒸镀铝层、二氧化硅中的至少一种。4.根据权利要求1或2或3所述的P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述正电极是银铝电极，所述负电极是银电极。5.根据权利要求1或2或3所述的P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述正电极是铝电极，所述负电极是银电极，在完成S5后，先在由步骤S5所得电池片的背面上对应于P型基体硅层的位置制备开槽，该开槽贯穿第一钝化膜层和第一减反膜层而使P型基体硅层显露于开槽中，再在开槽中的P型基体硅层上制备正电极，在n型多晶硅掺杂层上制备负电极。6.根据权利要求1或2或3所述的P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述选择性沉积是使用图形化掩膜覆盖P型单晶硅片再沉积隧穿钝化层和n型多晶硅掺杂层。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述图形化掩膜为硬掩膜，材质为石英板或石墨材料。8.根据权利要求1或2或3所述的P型单晶钝化接触IBC太阳能电池的制备方法，其特征在于：在步骤S6中，使用丝网印刷正、负电极浆料，并经高温烧结形成正、负电极，再通过光注入再生即得太阳能电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小明，盛健，林纲正，洪垒，杨新强，陈刚，
申请(专利权)人：天津爱旭太阳能科技有限公司广东爱旭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：