前电极绕射式局域背场钝化晶体硅电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种前电极绕射式局域背场钝化晶体硅电池的制备方法，在硅片衬底上通过激光器在前电极主栅位置打出一列排布均匀的空洞，取代主栅电极并把指栅电极引到电池背面，起到减小前主栅电极遮光面积并把前电极放在背面的目的；在硅片背面通过原子层沉积或PECVD方式沉积一层Al2O3，起到钝化电池背表面的作用，在该膜表面沉积一层较厚的SiNx，起到保护Al2O3钝化效果的目的，随后设计背面开膜图形，通过激光或化学腐蚀的方式制备出背面电极导电窗口；依次印刷背电极、背面匹配型铝背场、背面的前电极和正面指栅电极，优化印刷和烧结工艺，使电极接触区域形成较好的填充效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，在硅片衬底上通过激光器在前电极主栅位置打出一列排布均匀的空洞，取代主栅电极并把指栅电极引到电池背面，起到减小前主栅电极遮光面积并把前电极放在背面的目的；在硅片背面通过原子层沉积或PECVD方式沉积一层Al2O3，起到钝化电池背表面的作用，在该膜表面沉积一层较厚的SiNx，起到保护Al2O3钝化效果的目的，随后设计背面开膜图形，通过激光或化学腐蚀的方式制备出背面电极导电窗口；依次印刷背电极、背面匹配型铝背场、背面的前电极和正面指栅电极，优化印刷和烧结工艺，使电极接触区域形成较好的填充效果。【专利说明】
本专利技术属于晶体硅电池的制备领域，具体涉及一种。
技术介绍
通过加快产业结构调整和技术进步来促进光伏产业的稳健及可持续性发展，已成为国内该行业的普遍共识。根据现阶段出台的《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》，国家将优先支持单晶硅电池效率在20%以上、多晶硅电池效率在18%以上的光伏项目，目前国内常规电池几乎都达不到该要求，采用新技术、新工具制备高效结构电池已成为业内提高自身竞争力的主要途径。前电极主栅遮光面积比较大，在前电极焊接技术日渐成熟的现在无法通过降低栅线宽度降低遮光面积，同时还会受到前电极电阻的制约，前主栅电极绕射技术(即MWT)由于能够较大程度上减小前电极遮光面积，并提高后续组件封装时的集成度和耐久性，在效率提供上优势明显，已成为高效电池中的变革者。背面复合速率过大一直是制约电池效率提高的最重要因素，特别是在硅片厚度日渐减薄的情况下，常规铝背场工艺的局限性愈加明显。局域背场钝化技术采用钝化效果显著的原子层沉积或PECVD沉积技术，能够较大程度上降低背表面的复合速率，提高光生载流子的利用率；同时采用阵列式点或线开膜方式打开介质膜，开膜面积比例很小，通过匹配浆料的印刷和烧结形成并引出背面电极。激光器加工精度高、稳定性强的优点能够满足光伏行业的需求，前电极绕射技术(MWT)和局域背场钝化技术在业内已相对较为成熟，但将两种技术有效结合的解决方案却鲜为报道。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足，提供一种。为了达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为:所述，其特征在于，所述方法依次包括如下步骤:(I)选用电阻率为I?3Ω._的P型单晶硅片作衬底，采用绿光激光器从硅片背面开孔若干列，开孔直径为1.2?2.2mm,每列孔间距为8?20mm ;(2)用单晶湿法(常规工艺)对硅片制绒，并通过高温扩散在硅片上制备方块电阻值为85?95 Ω / □的P-N结；所述高温扩散参数为:扩散温度为800?850°C，扩散时间为30?40min，扩散后进行退火，退火时间为1200?1700s ；(3)用RENA链式湿法(常规工艺)抛光设备去除硅片背面P_N结并对硅片背面抛光；(4)用RENA原子层沉积设备(常规设备及工艺)在抛光的硅片背面沉积一层厚度为5~15nm的Al2O3膜；经退火处理后用PECVD法在Al2O3膜上镀一层厚度为120~180nm的SiNx保护膜，然后在硅片正面镀一层厚度为75~80 μ m的SiNx减反射膜；光伏业内通常采用SiNx表示前表面减反射膜，因为X是一个不固定值，主要由镀膜工艺决定，优选地，SiNx中X的取值范围为2.0~2.3 ;(5)设计硅片背面开膜图形:线宽为为30~45 μ m，线间距为1000~1300 μ m ;采用激光器或化学腐蚀法(均为常规方法)对硅片进行开膜；(6)在硅片上依次印刷背电极浆料、绕射到背面的前主栅电极浆料、局域背场钝化铝浆、正面电极浆料；然后按常规工艺进行烧结；印刷背电极浆料烧结后形成背电极；绕射到背面的前主栅电极浆料经烧结形成前电极；局域背场钝化铝浆烧结后形成铝背导电层；正面电极浆料烧结形成电极接触；上述浆料均为本领域常用及公知技术；(7)用P秒激光器把绕射到背面的前主栅电极浆料经烧结形成的前电极和局域背场钝化铝浆烧结后形成的铝背导电层(铝背场)未分开的区域隔离开。其中，步骤(1)所述P型单晶硅片为156 X 156mm2的P型单晶硅片，开孔为4列；步骤(I)所述绿光激光器为波长为532nm以下的P秒或纳秒绿光激光器。步骤(3)所述抛光步骤中抛光液为质量百分比含量为8~12%、温度≥8°C的KOH或NaOH溶液，抛光后硅片背面平均加权反射率> 60%。步骤(4)所述退火处理的温度为为450~500°C，时间为20~40min。步骤(7)所述的P秒激光器是波长为532nm以下的P秒激光器。上述“以下”均包括本数。下面对本专利技术作进一步说明:本专利技术方法步骤(1)中权衡串联电阻和遮光面积对电池性能的影响，在硅片上设计开孔阵列。开孔阵列的设计是根据遮光面积和串联电阻对电池性能影响的一种相互权衡的设计方式。在印刷正电极时，可以将浆料通过前电极图形的圆孔印到孔内，在印刷背面前电极时，需根据附图4的网版图形印刷，这种浆料会有一部分进入孔内和印刷正面电极时的浆料混合而起到把正面电极引到背面的作用。正面的孔可以代替正面主栅电极和指栅电极链接。步骤(6)中依次印刷背电极浆料(附图3中暗色区域为背电极)、绕射到背面的前主栅电极浆料(浆料购于杜邦)(附图4中暗色区域为印刷电极区域)、与局域背场钝化相匹配的铝浆(即局域背场钝化铝浆，附图5中暗色区域为印刷铝浆位置)和正面电极(附图1为前电极图形)，烧结形成电极接触。印刷背电极浆料烧结后形成背电极，作用是与电路连接；绕射到背面的前主栅电极浆料经烧结形成前电极，作用是与电路连接；局域背场钝化铝浆烧结后形成铝背导电层，即铝背场，作用是把电池各个区域产生的电流从硅片背面引出并汇聚至背电极；正面面电极浆料烧结形成电极接触，作用是把电池前表面各区域形成的电流汇聚至通 过小孔浆料连接的背面的前电极。所述印刷背电极(附图3)和绕射至背面主栅电极(附图4)目的是烧结后分别形成正电极和负电极，印刷背面铝浆目的是烧结后在激光开膜区域把光生载流子引出并汇聚至背电极形成电流，印刷正面电极浆料使之在小孔区域和背面印刷的浆料汇聚形成回路。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为:1、采用前电极主栅绕射技术，利用多排均匀排布的孔代替正面主栅与指栅链接，把指栅电极引到背面使主栅遮光面积减小70%以上，前电极的遮光面积可以相对降低2%以上。根据理论计算和实验结论，电池效率可提高0.3个百分点以上。2、引入局域背场钝化技术，采用Al2O3薄膜钝化背表面，电池背面的复合速率可降低至lOcm/s以下，远低于常规铝背场表面的复合速率，有利于提高对长波的利用率。根据实验结论，电池开路电压可提高IOmV以上，电池效率可提高0.7个百分点以上。3、通过电池背面抛光，可有效提高电池背面的内背反射率并降低背面有效面积，即提高对长波的利用率并降低背面复合。总之，本专利技术本专利技术在硅片衬底上通过激光器在前电极主栅位置打出一列排布均匀的空洞，取代主栅电极并把指栅电极引到电池背面，起到减小前主栅电极遮光面积并把前电极放在背面的目的；在硅片背面通过原子层沉积或PECVD方式沉积一层Al2O3,起到钝化电池背表面的作用，在该膜表面沉积一层较厚的SiNx，起到保护Al2O3钝化效果的目的，随后设计背面开膜图形，通过激光或化学腐蚀的方式制备出背面电极导电窗口 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种前电极绕射式局域背场钝化晶体硅电池的制备方法，其特征在于，所述方法依次包括如下步骤：（1）选用电阻率为1～3Ω·cm的P型单晶硅片作衬底，采用绿光激光器从硅片背面开孔若干列，开孔直径为1.2～2.2mm，每列孔间距为8～20mm；（2）对硅片制绒，并通过高温扩散在硅片上制备方块电阻值为85～95Ω/□的P‑N结；所述高温扩散参数为：扩散温度为800～850℃，扩散时间为30～40min，扩散后进行退火，退火时间为1200～1700s；（3）去除硅片背面P‑N结并对硅片背面抛光；（4）在抛光的硅片背面沉积一层厚度为5～15nm的Al2O3膜；经退火处理后用PECVD法在Al2O3膜上镀一层厚度为120～180nm的SiNx保护膜，然后在硅片正面镀一层厚度为75～80μm的SiNx减反射膜；（5）设计硅片背面开膜图形：线宽为为30～45μm，线间距为1000～1300μm；采用激光器或化学腐蚀法对硅片进行开膜；（6）在硅片上依次印刷背电极浆料、绕射到背面的前主栅电极浆料、局域背场钝化铝浆、正面电极浆料；然后进行烧结；印刷背电极浆料烧结后形成背电极；绕射到背面的前主栅电极浆料经烧结形成前电极；局域背场钝化铝浆烧结后形成铝背导电层；正面电极浆料烧结形成电极接触。（7）用P秒激光器把绕射到背面的前主栅电极浆料经烧结形成的前电极和局域背场钝化铝浆烧结后形成的铝背导电层未分开的区域隔离开。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姬常晓，周子游，刘文峰，
申请(专利权)人：湖南红太阳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43