阅读说明：本技术 一种晶硅太阳电池及其制备方法 (Crystal silicon solar cell and preparation method thereof ) 是由 张树德 魏青竹 况亚伟 钱洪强 丁可 揭建胜 张晓宏 李跃 连维飞 倪志春 刘玉 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种晶硅太阳电池,包括：P型硅基体,所述P型硅基体正面设有正面N型硅,所述P型硅基体与所述正面N型硅连接形成浮动结；采用浮动结作为正面的钝化结构,在保证正面钝化效果的前提下,一方面简化制备流程,另一方面规避了硼扩散的高温对P型硅基体少子寿命的影响,提高了电池的效率。(The invention discloses a crystalline silicon solar cell, comprising: the front surface of the P-type silicon substrate is provided with front N-type silicon, and the P-type silicon substrate and the front N-type silicon are connected to form a floating junction; the floating junction is used as a passivation structure of the front surface, so that on the premise of ensuring the passivation effect of the front surface, on one hand, the preparation process is simplified, on the other hand, the influence of the high temperature of boron diffusion on the minority carrier lifetime of the P-type silicon substrate is avoided, and the efficiency of the battery is improved.)

一种晶硅太阳电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳电池技术领域，具体涉及一种晶硅太阳电池及其制备方法。

背景技术

相比于常规的晶硅太阳电池，IBC(Interdigitated Back Contact)电池的正面没有电极，不会对光线造成遮挡，因此光学损失少，能够实现更高的光电转换效率，是光伏行业的研究热点。目前大部分IBC电池的研究均基于N型硅片进行，但是N型硅片成本较高，不利于商业化应用，而随着P型硅片少子寿命的不断提高，P型IBC电池将成为未来晶硅太阳电池的重要发展方向。

在IBC电池的正面通常需要制作一层浓度较高的掺杂层，称为前表面场，以场效应钝化作用减小电池正表面的复合速率。但是，现有技术采用硼扩散工艺制备P型IBC电池的前表面场，需要多次掩膜和清洗，制备流程复杂，而且950℃以上的高温硼扩散工艺会影响P型硅片的少子寿命，进而影响电池效率。

因此，亟待一种晶硅太阳电池及其制备方法的出现，采用浮动结作为正面的钝化结构，在保证正面钝化效果的前提下，一方面简化制备流程，另一方面规避了硼扩散的高温对P型硅基体少子寿命的影响，提高了电池的效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种晶硅太阳电池及其制备方法，采用浮动结作为正面的钝化结构，在保证正面钝化效果的前提下，一方面简化制备流程，另一方面规避了硼扩散的高温对P型硅基体少子寿命的影响，提高了电池的效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种晶硅太阳电池，包括：P型硅基体，所述P型硅基体正面设有正面N型硅，所述P型硅基体与所述正面N型硅连接形成浮动结。

本发明提供的一种晶硅太阳电池及其制备方法，采用浮动结作为正面的钝化结构，在保证正面钝化效果的前提下，一方面简化制备流程，另一方面规避了硼扩散的高温对P型硅基体少子寿命的影响，提高了电池的效率。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，所述正面N型硅的正面设有正面钝化层。

作为优选的方案，所述P型硅基体的背面设有背面N型硅，所述P型硅基体与所述背面N型硅连接形成PN结。

作为优选的方案，晶硅太阳电池，包括：第一金属电极，所述第一金属电极与所述背面N型硅之间间隔设有背面钝化层。

作为优选的方案，晶硅太阳电池，包括：P型硅，在背面N型硅和背面钝化层上均开设有开槽，所述第一金属电极穿透过所述开槽并与所述P型硅欧姆接触。

作为优选的方案，晶硅太阳电池，包括：第二金属电极，所述第二金属电极穿透过所述背面钝化层并与所述背面N型硅欧姆接触。

作为优选的方案，一种晶硅太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

1)P型硅基体的表面制绒，P型硅基体的背面抛光；

2)P型硅基体的正面和背面均磷扩散，在P型硅基体的正面和背面形成正面N型硅、背面N型硅、正面磷硅玻璃和背面磷硅玻璃；

3)去除P型硅基体的正面磷硅玻璃，保留P型硅基体的背面磷硅玻璃，对正面N型硅进行回刻，背面N型硅通过P型硅基体的背面磷硅玻璃被保护保留；

4)去除P型硅基体的背面磷硅玻璃，对P型硅基体背面激光开槽，去除激光开槽区域内的背面N型硅；

5)P型硅基体的正面和背面沉积正面钝化层和背面钝化层；

6)P型硅基体的背面激光开槽，开槽图形与步骤4)中的开槽图形均为栅线，开槽宽度小于步骤4)中的开槽宽度，去除激光开槽区域内的背面钝化层；

7)P型硅基体的背面印刷铝浆和银浆，铝浆印刷对准激光开槽区域，烧结完成金属化。

作为优选的方案，步骤3)中用氢氟酸去除P型硅基体的正面磷硅玻璃，保留P型硅基体的背面磷硅玻璃，用碱溶液对正面的N型硅进行回刻，减小正面N型硅的磷掺杂浓度，背面N型硅通过P型硅基体的背面磷硅玻璃被保护保留。

作为优选的方案，步骤5)中所述P型硅基体的正面和背面均被热氧化，形成氧化硅层，在P型硅基体正面和背面均沉积氮化硅，得到正面钝化层和背面钝化层，所述正面钝化层和所述背面钝化层均为氮化硅或氧化硅和氮化硅叠层。

作为优选的方案，步骤7)P型硅基体的背面印刷铝浆和银浆，印刷图形为铝栅线和银栅线，铝栅线对准步骤6)中的激光开槽区域，烧结后，铝浆和P型硅基体的界面处形成P型硅，银浆烧穿背面钝化层并与背面N型硅接触。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种晶硅太阳电池的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种晶硅太阳电池的制备方法的流程图。

1.正面钝化层，2.正面N型硅，3.P型硅基体，4.背面N型硅，5.背面钝化层，6.P型硅，7.第一金属电极，8.第二金属电极。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，如图1-2所示，本实施例中的一种晶硅太阳电池，包括：P型硅基体3，所述P型硅基体3正面设有正面N型硅2，所述P型硅基体3与所述正面N型硅2连接形成浮动结。

本发明提供的一种晶硅太阳电池及其制备方法，采用浮动结作为正面的钝化结构，在保证正面钝化效果的前提下，一方面简化制备流程，另一方面规避了硼扩散的高温对P型硅基体少子寿命的影响，提高了电池的效率。

在一些实施例中，所述正面N型硅2的正面设有正面钝化层1。

采用上述实施例，该正面钝化层1同时起到减反射的作用，正面钝化层1为氮化硅或氧化硅和氮化硅叠层。

在一些实施例中，所述P型硅基体3的背面设有背面N型硅4，所述P型硅基体3与所述背面N型硅4连接形成PN结。

采用上述实施例，背面N型硅的磷掺杂浓度大于正面N型硅的磷掺杂浓度。

在一些实施例中，晶硅太阳电池，包括：第一金属电极7，所述第一金属电极7与所述背面N型硅4之间间隔设有背面钝化层5。

采用上述实施例，第一金属电极7和背面N型硅4被背面钝化层5隔开，防止第一金属电极7和背面N型硅两者接触出现漏电。

在一些实施例中，晶硅太阳电池，包括：P型硅6，在背面N型硅4和背面钝化层5上均开设有开槽，所述第一金属电极7穿透过所述开槽并与所述P型硅6欧姆接触。

采用上述实施例，其结构简单，操作方便，提高了电池的效率。

在一些实施例中，晶硅太阳电池，包括：第二金属电极8，所述第二金属电极8穿透过背面钝化层5并与背面N型硅4欧姆接触。

采用上述实施例，其结构简单，操作方便，提高了电池的效率。

在一些实施例中，一种晶硅太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

1)P型硅基体3的表面制绒，P型硅基体3的背面抛光；

2)P型硅基体3的正面和背面均磷扩散，在P型硅基体3的正面和背面形成正面N型硅2、背面N型硅4、正面磷硅玻璃和背面磷硅玻璃；

3)去除P型硅基体3的正面磷硅玻璃，保留P型硅基体3的背面磷硅玻璃，对正面N型硅2进行回刻，背面N型硅4通过P型硅基体3的背面磷硅玻璃被保护保留；

4)去除P型硅基体3的背面磷硅玻璃，对P型硅基体3背面激光开槽，去除激光开槽区域内的背面N型硅4；

5)P型硅基体3的正面和背面沉积正面钝化层1和背面钝化层5；

6)P型硅基体3背面激光开槽，开槽图形与步骤4)中的开槽图形均为栅线，开槽宽度小于步骤4)中的开槽宽度，去除激光开槽区域内的背面钝化层5；

7)P型硅基体3背面印刷铝浆和银浆，铝浆印刷对准激光开槽区域，烧结完成金属化。

采用上述实施例，采用浮动结作为正面的钝化结构，在保证正面钝化效果的前提下，一方面简化制备流程，另一方面规避了硼扩散的高温对P型硅基体少子寿命的影响，提高了电池的效率。

在一些实施例中，步骤3)中用氢氟酸去除P型硅基体3的正面磷硅玻璃，保留P型硅基体3的背面磷硅玻璃，用碱溶液对正面N型硅2进行回刻，减小正面N型硅2的磷掺杂浓度，背面N型硅4通过P型硅基体3的背面磷硅玻璃被保护保留。

采用上述实施例，背面N型硅4的磷掺杂浓度大于正面N型硅2的磷掺杂浓度；一方面简化制备流程，另一方面避免了硼扩散的高温对P型硅基体少子寿命的影响，提高了电池的效率。

在一些实施例中，步骤5)中所述P型硅基体3的正面和背面均被热氧化，形成氧化硅层，在P型硅基体3正面和背面均沉积氮化硅，得到正面钝化层1和背面钝化层5，所述正面钝化层1和所述背面钝化层5均为氮化硅或氧化硅和氮化硅叠层。

采用上述实施例，一方面简化制备流程，另一方面避免了硼扩散的高温对P型硅基体少子寿命的影响，提高了电池的效率。

在一些实施例中，步骤7)P型硅基体3的背面印刷铝浆和银浆，印刷图形为铝栅线和银栅线，铝栅线对准步骤6)中的激光开槽区域，烧结后，铝浆和P型硅基体3的界面处形成P型硅6，银浆烧穿背面钝化层5并与背面N型硅4接触。

采用上述实施例，一方面简化制备流程，另一方面避免了硼扩散的高温对P型硅基体少子寿命的影响，提高了电池的效率。

本发明提供的晶硅太阳电池结构，P型硅基体3为硼或镓掺杂的P型硅基体，在P型硅基体3的正面设有磷掺杂浓度较低的正面N型硅2，正面N型硅2与P型硅基体3连接形成浮动结。在正面N型硅2的正面设有正面钝化层1，该正面钝化层1同时起到减反射的作用，正面钝化层1为氮化硅或氧化硅和氮化硅叠层。在P型硅基体3的背面为磷掺杂浓度较高的背面N型硅4，背面N型硅4与P型硅基体3连接形成PN结。在N型硅4的背面设有背面钝化层5，背面钝化层5为氮化硅或氧化硅和氮化硅叠层。在背面N型硅4和背面钝化层5上开设有开槽，所述开槽为开孔，第一金属电极7穿透过开孔并与P型硅6欧姆接触，第一金属电极7为铝，P型硅6又称为局部背表面场，P型硅6为铝掺杂浓度较高的硅。第一金属电极7和背面N型硅4被背面钝化层5隔开，防止第一金属电极7和背面N型硅4两者接触出现漏电。此外，第二金属电极8穿透过钝化层5，第二金属电极8与背面N型硅4欧姆接触，第二金属电极8为银。

磷掺杂浓度较低的正面N型硅2，其方阻为100～200Ω/sq；磷掺杂浓度较高的背面N型硅4，其方阻为50～100Ω/sq；P型硅6为铝掺杂浓度较高的硅，其掺杂浓度为1E18cm-³～1E19cm-3。

本发明提供的晶硅太阳电池制备方法，包括以下步骤：

1)P型硅基体3的表面制绒，P型硅基体3的背面抛光，形成P型硅基体3的正面为绒面、P型硅基体3的背面为平整的结构。

2)P型硅基体3双面磷扩散，在P型硅基体3正面和背两面均形成磷掺杂浓度较高的N型硅，在正面N型硅2和背面N型硅4的表面还有磷扩散形成的磷硅玻璃。

3)用氢氟酸去除P型硅基体3的正面磷硅玻璃，保留P型硅基体3的背面磷硅玻璃，用碱溶液对正面N型硅2进行回刻，减小正面N型硅2的磷掺杂浓度，背面N型硅4被P型硅基体3的背面磷硅玻璃保护保留。

4)用氢氟酸去除P型硅基体3的背面磷硅玻璃，对P型硅基体3的背面激光开槽，去除开槽区域的背面N型硅4，开槽图形为栅线。

5)P型硅基体3的正面和背面均被热氧化，形成氧化硅薄层，氧化硅薄层的厚度为1～10nm，在P型硅基体3的正面和背面分别用PECVD(等离子增强化学气相沉积技术)沉积氮化硅，形成正面钝化层1和背面钝化层5，所述正面钝化层1和所述背面钝化层5为氧化硅和氮化硅叠层。

6)P型硅基体3背面激光开槽，开槽图形与步骤4)中的开槽图形均为栅线，但栅线宽度更细，去除开槽区域内的背面钝化层5，露出P型硅基体3。

7)P型硅基体3的背面印刷铝浆和银浆，印刷图形均为铝栅线和银栅线，铝栅线对准步骤6)的激光开槽区域，烧结后，铝浆和P型硅基体3的界面处形成铝掺杂浓度较高的P型硅6，银浆烧穿背面钝化层5并与背面N型硅4接触。

P型硅基体3优选为P型硅片。

本发明采用浮动结作为正表面的钝化结构，在保证正表面钝化效果的前提下，一方面简化制备流程，另一方面规避了硼扩散的高温对P型硅基体少子寿命的影响，提高了电池的效率。

本发明提供一种高效晶硅太阳电池及其制备方法，具有以下有益效果：

1)采用浮动结作为正表面的钝化结构，在保证正表面钝化效果的前提下，一方面简化制备流程，另一方面规避了硼扩散的高温对P型硅基体少子寿命的影响，提高了电池的效率。

2)P型硅基体的正面和背面的磷掺杂用一步扩散完成，提高了扩散反应效率；

3)通过对正面N型硅进行回刻，减小正面N型硅的磷掺杂浓度，提高浮动结的钝化效果。

一种晶硅太阳电池的制备方法在太阳电池产品中的应用。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。