[發(fā)明專利]一種局部摻雜晶體硅太陽能電池的制備方法及其制得的電池

在審

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• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106784048A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳堅;王栩生;蔣方丹;邢國強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/068;H01L31/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟,侯桂麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，涉及一種局部摻雜晶體硅太陽能電池的制備方法及其制得的電池，尤其涉及一種通過對導(dǎo)電層漿料進(jìn)行低溫固化制備局部摻雜晶體硅太陽能電池的方法及所述方法制備得到局部摻雜晶體硅太陽能電池。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了局部背接觸背鈍化(PERC)太陽能電池，這是新開發(fā)出來的一種高效太陽能電池，得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。其核心是在硅片的背光面用氧化鋁或者氧化硅薄膜(5～100納米)覆蓋，以起到鈍化表面，提高長波響應(yīng)的作用，從而提升電池的轉(zhuǎn)換效率。

現(xiàn)有的PERC太陽能電池結(jié)構(gòu)主要包括具有PN結(jié)的硅片層，以及依次設(shè)于硅片層背面的鈍化層、氮化硅薄膜層和鋁金屬層，如CN 104882498A、CN 106057920A和CN 105470349A中均公開了一種PERC太陽能電池。所述PERC太陽能電池的制備方法主要包括如下步驟：制絨、擴(kuò)散、背拋光、刻蝕和去雜質(zhì)玻璃、背面沉積鈍化層(如氧化鋁、氧化硅薄膜或氮化硅)、正面沉積氮化硅減反射層、背面局部開口、絲網(wǎng)印刷背面銀漿料、絲網(wǎng)印刷背面鋁漿料、絲網(wǎng)印刷正面銀漿料和燒結(jié)，通過所述方法制得的太陽能電池。

通過鋁原子在硅中的替位摻雜，在硅片背部局部形成了P/P⁺的結(jié)構(gòu)，但由于鋁原子在硅中固溶度限制，P⁺濃度峰值僅能達(dá)到3×10¹⁸cm^-3，其限制了太陽能電池的電池轉(zhuǎn)換效率。

為了得到更高的電池轉(zhuǎn)換效率，新南威爾士州立大學(xué)提出了PERL結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是用在硅中有高固溶度的硼原子替代鋁形成摻雜，其摻雜濃度可以達(dá)到1×10¹⁹cm^-3～5×10¹⁹cm^-3。由于P⁺濃度提高，局部有更強(qiáng)的背表面場鈍化，可得到更高的開路電壓和填充因子。

CN 103996746A和CN 104638033A均公開了一種PERL太陽能電池及其制備方法，在高溫或激光處理過程中硼向硅片內(nèi)部擴(kuò)散，在鈍化膜的開口處形成P⁺區(qū)，由于P⁺區(qū)硼濃度遠(yuǎn)高于P型硅片的硼濃度，產(chǎn)生化學(xué)位差，形成局部硼背場，進(jìn)而提升太陽能電池的電池轉(zhuǎn)換效率。

現(xiàn)有制備PERL的工藝流程是：制絨、擴(kuò)散、背刻蝕、背部掩膜、局部開口、硼擴(kuò)散、去掩膜、背面沉積鈍化層、正面沉積氮化硅減反射層、絲網(wǎng)印刷硼漿、背面激光同時完成開膜與摻硼、絲網(wǎng)印刷背面銀漿料、絲網(wǎng)印刷背面鋁漿料、絲網(wǎng)印刷正面銀漿料和燒結(jié)。

然而，現(xiàn)有制備PERL的方法存在如下缺點(diǎn)：現(xiàn)有制備PERL的工藝中激光開口并完成摻雜硼，其深度只有6μm～8μm；而鋁漿燒結(jié)時，由于硅和鋁的劇烈反應(yīng)，鋁進(jìn)入硅的深度多達(dá)20μm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)深于硼摻雜的深度。因此，大部分硼被稀釋留在了硅鋁合金中，少量留在硅中，硼含量只有10¹⁸cm^-3，形成的硼鋁背場強(qiáng)度只比PERC略有增加，效率提升一般在0.1％以內(nèi)，其同樣無法有效提高太陽能電池的電池轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有PERC太陽能電池存在的摻雜濃度低導(dǎo)致的太陽能電池的電池性能無法進(jìn)一步提升的問題，以及現(xiàn)有PERL太陽能電池的制備工藝繁瑣，成本高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)等問題，本發(fā)明提供了一種通過對導(dǎo)電層漿料進(jìn)行低溫固化制備局部摻雜晶體硅太陽能電池的方法及所述方法制備得到局部摻雜晶體硅太陽能電池。本發(fā)明通過對導(dǎo)電層漿料進(jìn)行低溫固化制備局部摻雜晶體硅太陽能電池，可有效避免高溫下經(jīng)過摻雜的硅和背面金屬電極漿料的劇烈反應(yīng)，進(jìn)而使大部分第三主族元素或第五主族元素留在硅中，顯著增加電池背表面場強(qiáng)度，減少局部區(qū)域復(fù)合速率，進(jìn)而大幅度提高開路電壓和填充因子，最終大幅度提升電池的轉(zhuǎn)換效率。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種局部摻雜晶體硅太陽能電池的制備方法，所述方法包括以下步驟：

在晶體硅片背面沉積鈍化層、背面開口、背面沉積摻雜漿料、背面摻雜、沉積電極漿料、燒結(jié)、背面沉積導(dǎo)電層漿料和導(dǎo)電層漿料固化，得到局部摻雜晶體硅太陽能電池；

或，在晶體硅片背面沉積鈍化層、沉積電極漿料、燒結(jié)、背面開口、背面沉積摻雜漿料、背面摻雜、背面沉積導(dǎo)電層漿料和導(dǎo)電層漿料固化，得到局部摻雜晶體硅太陽能電池；