太阳能电池的制备方法与太阳能电池
阅读说明：本技术 太阳能电池的制备方法与太阳能电池 (Preparation method of solar cell and solar cell ) 是由 王俊 吴坚 于 2020-04-23 设计创作，主要内容包括：本申请提供了一种太阳能电池的制备方法与太阳能电池,所述制备方法包括在硅基底的表面制备保护膜,所述硅基底具有相互间隔的至少两个第一区域、位于相邻所述第一区域之间的第二区域；再去除所述第一区域表面的保护膜,并保留所述第二区域表面的保护膜,然后制结使得各所述第一区域形成相互独立的PN结,且所述第二区域在所述保护膜遮蔽下未形成PN结。本申请通过在所述硅基底的第二区域设置保护膜,以在相互间隔的第一区域制得独立的PN结,所述太阳能电池在沿第二区域进行后续分割时,降低相应的子电池片边缘复合,提高填充因子及转换效率。(The preparation method comprises the steps of preparing a protective film on the surface of a silicon substrate, wherein the silicon substrate is provided with at least two first regions which are mutually spaced and a second region which is positioned between the adjacent first regions; and removing the protective film on the surface of the first area, reserving the protective film on the surface of the second area, and then forming junctions so that the first areas form mutually independent PN junctions, and the second area does not form PN junctions under the shielding of the protective film. This application is through the second region of silicon substrate sets up the protection film to make independent PN junction in the first region of mutual interval, solar cell reduces corresponding sub-battery piece edge recombination when following segmentation along the second region, improves fill factor and conversion efficiency.)
技术领域
本发明涉及光伏生产技术领域，特别涉及一种太阳能电池的制备方法与太阳能电池。
背景技术
晶体硅太阳能电池及光伏组件目前仍是技术发展最成熟、应用最为广泛的产品。近年，为降低光伏组件的电阻损耗并提高受光面积的利用率，半片式组件、叠瓦组件等新型光伏组件产品受到越来越多的关注。上述半片式组件、叠瓦组件需将整片式电池片进行划分，以得到相应的半片式电池片或条状电池片，具体地，可采用激光切割、机械切割等方式进行切片，或先采用激光切割再通过裂片方式得到半片式电池片或条状电池片。
通常地，被切割的整片式电池片与常规电池片的制备工艺基本一致，仅针对电极图案做一定的设计调整。在将整片式电池片进行划分时，PN结位置的空间电荷区复合使得电池效率出现明显损失，且空间电荷区的严重复合，还会导致导致电池片的弱光性能降低。换言之，电池片切割所导致的PN结损伤，会在一定程度上限制前述半片式组件、叠瓦组件的效率提升。
鉴于此，有必要提供一种新的太阳能电池的制备方法与太阳能电池。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池的制备方法与太阳能电池，有效避免太阳能电池分割所造成的空间电荷区复合，适于半片式组件、叠瓦组件的制造，能够提高填充因子与转换效率。
为实现上述发明目的，本申请提供了一种太阳能电池的制备方法，主要包括：
在硅基底的表面制备保护膜，所述硅基底具有相互间隔的至少两个第一区域、位于相邻所述第一区域之间的第二区域；
去除所述第一区域表面的保护膜，并保留所述第二区域表面的保护膜；
制结，在各所述第一区域制备得到相互独立的PN结。
作为本申请的进一步改进，所述保护膜设置为氧化硅膜层，所述氧化硅膜层的厚度设置为20～40nm。
作为本申请的进一步改进，所述氧化硅膜层的制备过程包括将硅基底放入反应室，所述反应室温度设置为800～860℃；
向所述反应室内通入O2与POCl3且两者的气体流量比设置为30:1～100:1，反应时间设置为60～120min。
作为本申请的进一步改进，所述保护膜设置为氮化硅膜层，所述氮化硅膜层的厚度设置为80～120nm。
作为本申请的进一步改进，所述氮化硅膜层的制备过程包括将硅基底放入反应室，所述反应室温度设置为460～520℃；
向所述反应室内通入SiH4与NH3且两者的气体流量比设置为1:10～3:10，反应时间设置为35～60min。
作为本申请的进一步改进，所述制备方法还包括制结完成后，采用HF清洗去除所述第二区域表面的保护膜。
作为本申请的进一步改进，所述“去除所述第一区域表面的保护膜”包括采用激光将所述第一区域表面的保护膜去除，使得所述第一区域的表面向外暴露。
作为本申请的进一步改进，所述“去除所述第一区域表面的保护膜，并保留所述第二区域表面的保护膜”包括采用腐蚀浆料刻蚀去除所述第一区域表面的保护膜。
作为本申请的进一步改进，所述制备方法还包括在进行所述保护膜的制备之前，对硅基底进行制绒；且，
在制结完成后，对所述硅基底进行金属化，所述金属化步骤包括在所述第一区域邻近第二区域的边缘制得电极主栅。
本申请还提供一种太阳能电池，包括硅基底及设置在所述硅基底表面的金属电极，所述硅基底包括至少两个第一区域、位于相邻所述第一区域之间的第二区域，所述第一区域形成有PN结；所述第二区域在制结过程中通过保护膜进行遮蔽，以使得所述第二区域未形成有PN结。
本申请的有益效果是：采用本申请制备方法与太阳能电池，通过在制结过程中利用保护膜对第二区域的遮蔽，所述硅基底仅在各所述第一区域形成相互独立的PN结；自所述第二区域对太阳能电池进行分割时，不会产生空间电荷区的复合，有效提高相应的子电池片的填充因子与转换效率，适于半片式组件、叠瓦组件的生产制造。
附图说明
图1是本申请太阳能电池的制备方法的主要流程示意图；
图2是本申请太阳能电池一较佳实施例的剖面示意图；
图3是图2中太阳能电池的平面结构示意图；
图4是在硅基底表面制备保护膜时的结构示意图；
图5是将图4中硅基底的第一区域表面的保护膜去除时的示意图；
图6是本申请太阳能电池另一较佳实施例的剖面示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
结合图1至图5所示，本申请提供一种太阳能电池的制备方法及采用该制备方法制得的太阳能电池100。
所述制备方法主要包括：
对硅基底1进行制绒，所述硅基底1为既定规格的单晶或多晶硅片，所述硅基底1具有相互间隔的至少两个第一区域11、位于相邻所述第一区域11之间的第二区域12；
在硅基底1的表面制备保护膜5；
去除所述第一区域11表面的保护膜5，并保留所述第二区域12表面的保护膜5；
制结，在各所述第一区域11制备得到相互独立的PN结；
边缘刻蚀，去除所述硅基底1的边缘PN结；
镀膜；
金属化，在所述硅基底1表面制备金属电极。
其中，所述硅基底1的第一区域11对应于后续该太阳能电池100分割得到的子电池片区域，所述第二区域12则对应于相邻所述第一区域11的分割区域。所述保护膜5能够在对硅基底1进行整片扩散制结的过程中，阻止磷、硼等掺杂元素进入所述第二区域12，避免所述第二区域12形成PN结，使得所述太阳能电池100在分割后，不产生空间电荷区的复合，有效提高相应的子电池片的填充因子与转换效率。
本实施例中，以P型硅片为例，所述硅基底1经酸溶液或碱溶液制绒后，在其表面制备一层氧化硅膜层作为保护膜5，所述氧化硅膜层的厚度设置为20～40nm。
所述氧化硅膜层的制备过程包括将所述硅基底1放入反应室，所述反应室温度设置为800～860℃；
向所述反应室内通入O2与POCl3且两者的气体流量比设置为30:1～100:1，反应时间设置为60～120min。
具体地，所述反应室可采用管式扩散炉，即通过现有的管式扩散炉对硅片表面进行热氧化生成相应的氧化硅膜层，此处，通入少量的POCl3且有利于生成性能稳定的氧化硅膜层，且有利于反应速度的提高。特别地，若所述硅基底1为N型硅片，则可在将反应室抽真空后直接通入氧气，通过热氧化制得相应的氧化硅膜层，并且，由于N型硅片后续硼扩散的温度相对较高，所述氧化硅膜层的厚度可适当增加。
在本发明的其它实施方式中，所述保护膜5也可设置为氮化硅膜层，所述氮化硅膜层的厚度设置为80～120nm。
所述氮化硅膜层的制备过程包括将硅基底1放入反应室，所述反应室温度设置为460～520℃，此处，所述反应室可以是指PECVD设备的沉积室；
向所述反应室内通入SiH4与NH3且两者的气体流量比设置为1:10～3:10，反应时间设置为35～60min。
所述“去除所述第一区域11表面的保护膜5”可采用激光将所述第一区域11表面的保护膜5去除，使得所述第一区域11的表面向外暴露，或，采用腐蚀浆料刻蚀去除所述第一区域11表面的保护膜5，所述腐蚀浆料通常可采用丝网印刷方式准确印制到所述第一区域11表面，腐蚀完成后再进行清洗，使得所述第一区域11的表面向外暴露。具体地，可采用去离子水结合超声装置对所述硅基底1进行有效清洗，去除表面残留。
此处，所述制结步骤具体是采用POCl3作为磷源对所述硅基底1的正面进行整面扩散，所述第一区域11形成相应的PN结(如图2虚线所示)；且所述第二区域12受所述保护膜5的遮蔽，未形成有PN结。
制结完成后，通过前述边缘刻蚀步骤以蚀刻去除所述硅基底1在制结过程中生成的边缘PN结，边缘刻蚀完成后还采用HF对硅基底1的表面进行清洗，去除残留的磷硅玻璃(PSG)，通常地，上述两个步骤通常集成在同一设备对所述硅基底1进行处理。此处，为将所述第二区域12表面的保护膜5去除，可以对上述HF清洗工艺进行相应的调整，适当增加所述HF溶液的浓度及表面清洗时间，即可有效去除所述第二区域12表面的保护膜5。作为示例说明，我们可将HF溶液的浓度自4％提高至8％，同时，将清洗时间由10s延长至60s。通过上述清洗步骤处理后的硅基底1表面无保护膜5残留，使得后续镀膜后的硅基底1表面颜色更为均一，提高产品美观性。
所述镀膜步骤包括在所述硅基底1的正面沉积制备减反射膜2、在所述硅基底1的背面沉积制备背钝化膜3。就P型硅片而言，所述减反射膜2可采用氮化硅膜或氧化硅膜或由氮化硅膜、氧化硅膜构成的复合膜层，通常利用PECVD方式沉积制得；所述背钝化膜3可设置为Al2O3膜层，该Al2O3膜层适于P型硅基底1的背表面钝化，其可利用ALD工艺沉积制得。所述减反射膜2、背钝化膜3两者的厚度及具体膜层结构可通过气体流量、反应时间、温度等进行调节。当然，在本发明其它实施方式中，亦可仅在所述硅基底1的正面设置减反射膜2。
所述金属化步骤主要是在镀膜后的硅基底1表面制备金属电极，所述金属电极包括经丝网印刷、烧结得到的正面电极与背面电极(未示出)。具体地，所述正面电极包括设置在所述第一区域11邻近第二区域12边缘的电极主栅4，所述第一区域11的电池主栅4也可沿所述太阳能电池100的边缘设置。就背面电极而言，可先通过激光在所述硅基底1背面开设穿透所述背钝化膜3的开槽，以使得相应的浆料可在烧结后与所述硅基底1形成良好的欧姆接触。各所述第一区域11的金属电极可相互连通，以便于电池测试；也可将各所述第一区域11对应的金属电极相互独立设置。
参图6所示为本发明太阳能电池100的另一具体实施例，其区别于前述实施例的特征在于：制结完成后，所述第二区域12表面的保护膜5未完全清洗去除，其基本不影响该太阳能电池100的性能，但在所述硅基底1沉积减反射膜2后，所述第一区域11与第二区域12会存有一定的色差，一定程度上影响所述太阳能电池100及由该太阳能电池100分割得到的子电池片的外观。
还需说明的是，上述实施例中，所述太阳能电池100包括两个第一区域11及设置在两个第一区域11之间的第二区域，换言之，该太阳能电池100可分割得到相应的半片式电池。显然地，所述太阳能电池100可以包括依次排列的若干条状的第一区域11，以分割制得相应的条状电池，此处不再一一赘述。
综上所述，本申请制备方法通过在制结过程中利用保护膜5对第二区域12进行遮蔽，所述硅基底1仅在各所述第一区域11形成相互独立的PN结，而所述第二区域12则未形成PN结。所述太阳能电池100在通过第二区域12进行分割时，不会产生空间电荷区的复合，有效提高相应的子电池片的填充因子与转换效率，适于半片式组件、叠瓦组件的生产制造。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。