一种P型HBC电池结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及的一种P型HBC电池结构及其制备方法，它包括P型硅衬底，所述P型硅衬底的背面中部设有一块P型重掺杂区，所述P型硅衬底的正面和背面均设有非晶硅本征层，所述P型硅衬底的背面的非晶硅本征层的外侧设有N型非晶硅掺杂层，所述P型硅衬底的正面的非晶硅本征层的外侧设有SiN

【技术实现步骤摘要】
一种P型HBC电池结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光伏高效电池
，尤其涉及一种P型HBC电池结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]叉指型背接触异质结单晶硅太阳电池(Interdigitated Back Contact Silicon HeterojunctionSolarCell，简称HBC太阳电池)兼具叉指型背接触太阳电池 (Interdigitated back contact Solar Cell，简称IBC太阳电池)和带有薄本征层的异质结太阳电池(Heterojunction with Intrinsic Thin
‑
layer Solar Cell，简称HIT太阳电池) 的优点，既移除了前表面金属电极，减少了遮光损失，获得了较大的短路电流，又通过在重掺的非晶硅与晶体硅之间插入了一层高质量的本征非晶硅钝化层大幅降低了界面态，减少了表面复合，提高了开路电压，是目前世界上光电转换效率最高的单晶硅太阳电池。HBC电池结合IBC电池和HJT电池的优点，具备以下优势：电池前表面零栅线遮挡，没有来自栅线遮挡导致的电流损失，具备高短路电流；金属电极位于电池背表面，电池金属电极的优化可以不受光学遮挡的限制，极大的减少金属化带来的串联电阻增加。
[0003]采用IBC与HJ技术结合的HBC技术可以使电池效率进一步提升，其结构如图1所示，工艺步骤如下所示。HBC的电池结构正面是减反射层ARC和前表面场FSF，n
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c
‑
Si材料背面为了改善表面钝化性能，增加了一层缓冲层i
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a
‑
Si:H材料，缓冲层之下则是掺杂非晶硅层，呈叉指型分布，其中p
‑
a
‑
Si:H作为发射极，n
‑
a
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Si:H作为背面场BSF，其宽度分别为Wemit和W
BSF
。最后，在发射极和BSF上覆盖有金属接触层，发射极和背面场之间用介质层隔离。HBC利用非晶硅优越的表面钝化性能，并结合IBC结构正面没有金属遮挡的结构优点，采用相同的器件结构。
[0004]HBC电池代表晶硅电池最高效率水平，HBC却一直受限于较高的量产成本，发展较为曲折。HBC电池在继承了两者优点的同时也保留了IBC和HJT电池各自生产工艺的难点。IBC电池工艺的关键问题，是如何在电池背面制备出呈叉指状间隔排列的P区和N区以及在其上面分别形成金属化接触和栅线。普通太阳电池的扩散只需在P型衬底上形成N型的扩散区，而IBC电池既有形成背面N区（BSF）的磷扩散，还有形成PN结的硼扩散，即在N型衬底上进行P型掺杂，同时由于IBC电池正负电极都处于背表面，电池制作时需要严格的电极隔离工艺。HJT电池工艺的关键问题，一是对硅片本身要求比较高，HJT电池工艺都是低温工序，无高温热处理及吸杂工艺，硅片本身的氧施主和新施主等缺陷无法消除，硅片本身杂质含量高，从而影响了电池效率；另外，由于本身硼元素在硅中的固溶度低，高浓度的P型非晶硅薄膜制作也非常困难。
[0005]常规HBC电池的结构参见图1，其呈叉指状PN区的制备都绕不开“掩模
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开槽
‑
沉积
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刻蚀”等工艺，然而电池在制作本征和掺杂非晶硅时的镀膜工艺，工艺窗口窄，而且对工艺清洁度要求极高，以上等等原因造成HBC电池投资设备昂贵，工序长，投资成本高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种P型HBC电池结构及其制备方法，使TCO导电膜获得较优的透过率及电导率，提升异质结太阳能电池性能。
[0007]本专利技术的目的是这样实现的：一种P型HBC电池结构，它包括P型硅衬底，所述P型硅衬底的背面中部设有一块P型重掺杂区，所述P型硅衬底的正面和背面均设有非晶硅本征层，所述P型硅衬底的背面的非晶硅本征层的外侧设有N型非晶硅掺杂层，所述P型硅衬底的正面的非晶硅本征层的外侧设有SiN
X
减反膜；所述N型非晶硅掺杂层的外侧设有TCO导电膜；所述TCO导电膜的外侧设有若干N型Ag电极，所述TCO导电膜上设有一个槽口，槽口的深度贯穿TCO导电膜和N型非晶硅掺杂层，使得P型重掺杂区的底部裸露，所述P型重掺杂区的底部连接P型Ag电极，使用P型低温银浆料和P型重掺杂区的铝浆料实现欧姆接触。
[0008]进一步地，所述P型重掺杂区的宽度为20~60微米，高度为1~20微米。
[0009]进一步地，所述N型Ag电极使用N型低温银浆与TCO导电膜形成连接。
[0010]进一步地，所述槽口宽度大于P型重掺杂区的宽度。
[0011]一种上述P型HBC电池结构的制备方法，包括以下内容：步骤一、硅片清洗：选取P型硅片，对其进行制绒、清洗处理；硅片经高效清洗后制绒，硅片的正面形成绒面层；步骤二、印刷铝浆：在硅片的背面单面印刷，浆料为铝浆，印刷的位置为电池的P型重掺杂区；步骤三、高温烧结：将上述印刷后的硅片放入炉体中，在炉体中进行烧结，铝浆与硅片基体形成欧姆接触，形成P型重掺杂区域；步骤四、硅片清洗：将上述烧结后的硅片高效清洗，烧结后的铝浆依然裸漏于硅片表面，铝浆的厚度确保能和低温银浆形成接触；步骤五、双面本征层及N型非晶硅掺杂层镀膜：通过PECVD技术在电池片的正背面上均分别镀上本征非晶硅薄膜，形成非晶硅本征层；通过PECVD技术在电池片的背面镀上N型非晶硅掺杂层；步骤六、减反膜制备：通过PECVD方法在电池片的正面镀上SiN
X
减反膜；步骤七、TCO导电膜沉积：通过采用PVD设备技术在电池片上镀透明的TCO导电膜；步骤八、激光开槽 ：在电池片背面的P型重掺杂区的底部激光开槽，激光消融TCO导电膜、N型非晶硅掺杂层及非晶硅本征层，将铝浆料裸露在硅片表面；步骤九、电极印刷及烧结：通过丝网印刷工艺分别在电池背面印刷P型银浆和N型银浆，P型和N型的浆料均为低温银浆料；通过低温烧结后，N型低温银浆与TCO膜层形成连接；通过低温烧结后，P型低温
银浆料和铝浆料实现欧姆接触；步骤十、分选测试：通过分选测试挑选需电池片。
[0012]进一步地，步骤二中铝浆印刷浆料的宽度为20~60微米，高度为1~20微米。
[0013]进一步地，步骤三中在炉体中的烧结温度为300～900℃。
[0014]进一步地，步骤五中非晶硅本征层的膜层厚度为5~10nm，N型非晶硅掺杂层的厚度为5~15nm。
[0015]进一步地，步骤八中激光开槽的宽度为100微米。
[0016]进一步地，步骤八中将铝浆料裸露在硅片表面高度为5微米。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术用铝浆料预烧结方式实现了局部的P++层，实现了对硅片热处理及吸杂处理，解决了硅片内在品质的问题；解决了HBC中重掺P型非晶硅制作难题。
[0018]本专利技术利用激光开槽技术，电池背面制备出呈叉指状间隔排列的P区和N区，避免了“掩模...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种P型HBC电池结构，其特征在于：它包括P型硅衬底（1），所述P型硅衬底（1）的背面中部设有一块P型重掺杂区（2），所述P型硅衬底（1）的正面和背面均设有非晶硅本征层（3），所述P型硅衬底（1）的背面的非晶硅本征层（3）的外侧设有N型非晶硅掺杂层（4），所述P型硅衬底（1）的正面的非晶硅本征层（3）的外侧设有SiN
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减反膜（5）；所述N型非晶硅掺杂层（4）的外侧设有TCO导电膜（6）；所述TCO导电膜（6）的外侧设有若干N型Ag电极（7），所述TCO导电膜（6）上设有一个槽口，槽口的深度贯穿TCO导电膜（6）和N型非晶硅掺杂层（4），使得P型重掺杂区（2）的底部裸露，所述P型重掺杂区（2）的底部连接P型Ag电极（8），使用P型低温银浆料和P型重掺杂区（2）的铝浆料实现欧姆接触。2.根据权利要求1所述的一种P型HBC电池结构，其特征在于：所述P型重掺杂区（2）的宽度为20~60微米，高度为1~20微米。3.根据权利要求1所述的一种P型HBC电池结构，其特征在于：所述N型Ag电极（7）使用N型低温银浆与TCO导电膜（6）形成连接。4.根据权利要求1所述的一种P型HBC电池结构，其特征在于：所述槽口宽度大于P型重掺杂区（2）的宽度。5.一种权利要求1所述的P型HBC电池结构的制备方法，其特征在于，包括以下内容：步骤一、硅片清洗：选取P型硅片，对其进行制绒、清洗处理；硅片经高效清洗后制绒，硅片的正面形成绒面层；步骤二、印刷铝浆：在硅片的背面单面印刷，浆料为铝浆，印刷的位置为电池的P型重掺杂区；步骤三、高温烧结：将上述印刷后的硅片放入炉体中，在炉体中进行烧结，铝浆与硅片基体形成欧姆接触，形成P型重掺杂区域；步骤四、硅片清洗：将上述烧结后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨飞，倪志春，连维飞，刘松民，张景洋，
申请(专利权)人：江苏爱康科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：