一种太阳能电池及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池制备，特别是涉及一种太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、德国弗朗霍夫研究所于2013年提出一种多晶硅钝化接触晶硅太阳电池，该电池技术称为poly-si钝化接触技术。poly-si钝化接触结构具有优异的表面钝化性能，可以有效提升电池效率。隧穿氧化硅钝化接触结构的钝化机理主要来源于两方面：一是界面氧化硅层的化学钝化作用，二是掺杂原子的场钝化作用。提升界面氧化硅的完整性、提高多晶硅及硅层表面的多数载流子浓度等措施有利于提高整体的钝化效果。这种电池的核心结构在于背面，具体采用超薄氧化硅层和掺杂多晶硅的叠层结构设置于硅片背表面。

2、作为钝化接触结构重要的组成层之一，掺杂硅膜层无论是采用非晶硅层、非晶氧化硅层、微晶硅层、微晶氧化硅层或多晶硅层(尤其是采用多晶硅层)，为保证金属化浆料匹配与钝化效果，掺杂硅薄膜的厚度通常超过100nm，甚至更高。这样，过厚的掺杂多晶硅薄膜会造成硅片背面对红外光的寄生吸收，电子迁移率低，存在较重的载流子复合损失，导致硅太阳能电池长波响应差、双面率低等一系列问题而制约硅太阳能电池转换效率进一步提升。

3、例如，减薄背面的多晶硅层能大幅改善电池的寄生吸收，但是减薄到一定厚度，如小于80～90nm，背面浆料烧结后会开始影响背面多晶硅层和隧穿氧化层，导致电池的钝化性能下降。如何降低厚多晶硅层的寄生吸收，同时又保证背面的钝化和接触性能，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能电池及其制备方法，具体地：提供一种太阳能电池的制备方法，包括：

2、对n型硅衬底正面进行制绒处理，在硅衬底正面形成绒面；对正面制绒的硅衬底进行正面硼扩散，形成正面硼扩散层；对硅衬底背面刻蚀去除硼硅玻璃层；在硅衬底背面沉积形成背面隧穿氧化层；在隧穿氧化层上，制备磷掺杂多晶硅层，厚度为90～150nm；

3、采用激光对硅片背面对应非金属化区域的位置进行处理，去除此区域的磷掺杂多晶硅层表面的磷硅玻璃层或将此区域的磷掺杂多晶硅层表面的磷硅玻璃层改性为疏松的结构；未进行激光处理的区域对应为金属化区域，金属化区域的磷掺杂多晶硅层和背面隧穿氧化层得到保留；

4、链式酸洗的方法去除正面和侧面绕镀的磷硅玻璃层(psg)，并暴露出绕度的多晶硅层；

5、碱洗去除正面及侧面的多晶硅绕镀层，同时去除背面激光照射的非金属化区域残留的磷掺杂多晶硅层和背面隧穿氧化层，并回刻n型硅衬底50nm～5μm；

6、槽式酸洗，去除硅片正面bsg和背面金属化区域的psg，以及背面非金属化区域残留的隧穿氧化层；

7、采用热氧化法制备背面氧化硅层，在硅片正面制备氧化铝，形成正面氧化铝层；或者双面沉积背面氧化铝层和正面氧化铝；

8、在硅片正面和背面进行镀膜，形成正面减反膜和背面减反膜；在硅片的正面的预设电极区域和背面的金属区，分别形成正面金属电极和背面金属电极。

9、进一步地，背面隧穿氧化层的厚度为0.5～5nm。

10、进一步地，磷掺杂多晶硅层的掺杂元素为磷，掺杂多晶硅层退火激活后的磷元素浓度为1×1020cm-3～5×1020cm-3。

11、进一步地，采用激光对硅片背面对应非金属化区域的位置进行处理，激光器可以为纳秒、皮秒激光器，波长325～1200nm，光斑尺寸＞150μm，扫描速度＞30m/s，激光功率＞50w；激光频率＞300khz，或采用连续激光。

12、进一步地，在碱洗去除镀到正面及侧面的磷掺杂多晶硅层和非金属化区域的多晶硅层的步骤中，利用碱去除背面激光照射区域残留的磷掺杂多晶硅层和/或背面隧穿氧化层，露出此区域的硅衬底。

13、进一步地，在碱洗去除镀到正面及侧面的磷掺杂多晶硅层和非金属化区域的多晶硅层的步骤中，碱浓度为3％以上，处理时间为100～400s。

14、进一步地，在采用热氧化法制备背面氧化硅层步骤中，工艺完成后氧化硅层在非金属区的厚度为：2～20nm。

15、并同时，保护一种经由上述的制备方法形成的太阳能电池。

16、本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明公开了一种太阳能电池及其制备方法。

17、采用激光对背面非金属化区域的磷硅玻璃层(psg层)作用，激光作用后，该psg被消融或者改性，使该区域能够直接跟碱液反应，再去除绕镀poly时，同时去除此激光作用区域，通过一步碱洗就形成了电池背面的polyfinger结构。

18、采用本发明的方法，激光区域的poly完全腐蚀干净，并回刻n型硅衬底50nm～5μm，确保清洗后激光区域暴露出衬底的干净表面。这样可以避免激光区域残留的poly导致侧边的poly也去除不干净，引起漏电。现有技术为了杜绝侧边poly漏电，先将侧边和正面绕镀poly去除，再碱洗，流程步骤增加，且清洗设备的空间要求更大。

19、本发明采用激光对背面非金属化区域的磷硅玻璃作用，相比传统的掩膜方式去除，更加稳定，且无需额外的持续性投入，清洗后去除背面非金属区的多晶硅层，能大幅改善钝化接触结构多晶硅层，同时采用氧化硅或氧化铝，与氮化硅叠层钝化的方式改善背面非金属区的复合损失。

技术特征：

1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，背面隧穿氧化层的厚度为0.5～5nm。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，磷掺杂多晶硅层(14)的掺杂元素为磷，掺杂多晶硅层(14)退火激活后的磷元素浓度为1×1020cm-3～5×1020cm-3。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，采用激光对硅片背面对应非金属化区域的位置进行处理，激光器可以为纳秒、皮秒激光器，波长325～1200nm，光斑尺寸＞150μm，扫描速度＞30m/s，激光功率＞50w；激光频率＞300khz，或采用连续激光。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，在碱洗去除镀到正面及侧面的磷掺杂多晶硅层和非金属化区域的多晶硅层的步骤中，利用碱去除背面激光照射区域残留的磷掺杂多晶硅层(14)和/或背面隧穿氧化层(12)，露出此区域的硅衬底(10)。

6.根据权利要求4所述的一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，在碱洗去除镀到正面及侧面的磷掺杂多晶硅层和非金属化区域的多晶硅层的步骤中，碱浓度为3％以上，处理时间为100～400s。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，

8.一种太阳能电池，根据权利要求1-7中任一项所述的一种太阳能电池的制备方法制成。

技术总结本发明提出一种太阳能电池及其制备方法，对背面钝化接触结构采用激光对硅片背面非金属化区域的位置进行改性处理，在非金属化区域将磷掺多晶硅层表面的磷硅玻璃层改性为疏松的结构，并采用碱洗去除背面激光照射的非金属化区域残留的磷掺杂多晶硅层和背面隧穿氧化层，并回刻至衬底，而保留金属区域的钝化接触结构；而后采用热氧化法制备背面氧化硅层或沉积氧化铝层，以及在硅片正面和背面制备薄膜层及电极，形成所述太阳能电池。技术研发人员：陆红艳,张强,朱凡受保护的技术使用者：帝尔激光科技（无锡）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25