基于p型硅襯底的背接觸式太陽能電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新結(jié)構(gòu)太陽能電池制造領(lǐng)域，特別是涉及一種基于P型硅襯底的背接觸式太陽能電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源的短缺和氣候變暖，太陽能發(fā)電等可再生能源正取代傳統(tǒng)的火力發(fā)電，成為當(dāng)今能源領(lǐng)域研究的熱點和發(fā)展的趨勢。在太陽能電池的發(fā)展歷史中，非晶硅薄膜太陽能電池和晶體硅太陽能電池都已經(jīng)歷了近半個多世紀(jì)的發(fā)展歷程。晶體硅太陽能電池效率較高，而非晶硅薄膜太陽能電池的制造成本較低。傳統(tǒng)的P型硅襯底太陽能電池中，PN結(jié)采用高溫擴(kuò)散方式制備形成，PN結(jié)處于正面且電極分別處于太陽能電池兩側(cè)，受光面受到電極遮擋損失部分太陽光，導(dǎo)致部分效率損傷。同時，目前常規(guī)P型太陽電池轉(zhuǎn)換效率幾乎已達(dá)到瓶頸，人們逐漸轉(zhuǎn)移至低成本、高效率、新結(jié)構(gòu)、新工藝的太陽電池研究。
[0003]由于常規(guī)的太陽能電池受光面約有3.5%?4%左右的面積被正面金屬柵線電極所遮擋，為了減少或去除正面電極遮擋導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換效率損傷，將正、負(fù)電極均設(shè)置在電池背面，即背接觸式太陽能電池，其中最具代表性的是IBC(Interdigitated back contact)電池。
[0004]目前IBC電池的基體主要采用N型晶體硅，P型發(fā)射極主要采用高溫硼源擴(kuò)散工藝制備獲得，即高純氮氣攜帶三溴化硼的方法。這種方法主要存在以下問題:l、BBr3反應(yīng)生成B2O3，其沸點較高，高溫下仍為液態(tài)，硅片表面覆蓋均勻性差，容易造成擴(kuò)散均勻性差的問題；2、硼擴(kuò)散的溫度較高，普遍在900°C?100tC，對于P型硅片影響較大，容易導(dǎo)致少子壽命下降嚴(yán)重；3、目前N型硅棒拉棒技術(shù)的限制，其電阻率分布范圍(1Ω- cm)遠(yuǎn)大于P型硅片(0.5 Ω.cm?3 Ω.cm)，電池工藝管控較為復(fù)雜，同時N型硅片成本問題也是限制其大規(guī)模應(yīng)用的重要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于P型硅襯底的背接觸式太陽能電池及其制備方法，該太陽能電池中采用P型硅片作為背接觸式太陽能電池的襯底材料，其硅片技術(shù)成熟，具有明顯的成本優(yōu)勢，同時，結(jié)合激光無損摻雜技術(shù)，使其制備方法更為簡化，易于實現(xiàn)，有利于大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0007]—種基于P型硅襯底的背接觸式太陽能電池，其包括一 P型硅襯底，所述P型硅襯底具有相對的一受光面和一背面，所述受光面為經(jīng)過織構(gòu)化處理形成的絨面，所述背面為經(jīng)過平坦化處理形成的平面；所述P型硅襯底的受光面設(shè)置有摻雜硼的P+摻雜層，所述受光面上設(shè)置有第一減反鈍化膜；所述P型硅襯底的背面設(shè)置有依次交替排布的多個摻雜硼的P+摻雜區(qū)和多個摻雜磷η+摻雜區(qū)，每一 ρ+摻雜區(qū)中設(shè)置有一 P++重?fù)诫s區(qū)，每一 η+摻雜區(qū)中設(shè)置有一 η++重?fù)诫s區(qū)，所述背面上設(shè)置有第二減反鈍化膜，所述第二減反鈍化膜上設(shè)置有相互絕緣的第一電極和第二電極，所述第一電極穿過所述第二減反鈍化膜電極連接于所述P++重?fù)诫s區(qū)，所述第二電極穿過所述第二減反鈍化膜電性連接于所述η++重?fù)诫s區(qū)。
[0008]其中，所述第一電極和第二電極均為叉指狀的金屬電極。
[0009]其中，所述第一減反鈍化膜和第二減反鈍化膜為一層以上的薄膜，其材料為Si02、SiNx、Ti02、A10x或 MgF2。
[0010]如上所述的太陽能電池的制備方法，其包括步驟:
[0011 ] 提供一 P型硅襯底，對所述P型硅襯底的受光面進(jìn)行織構(gòu)化處理形成絨面，對所述P型硅襯底的背面進(jìn)行平坦化處理形成平面；
[0012]在所述受光面上涂覆或沉積硼源材料，應(yīng)用激光摻雜工藝使硼源材料中的硼擴(kuò)散到所述P型硅襯底中，在所述受光面獲得摻雜硼的P+摻雜層；
[0013]在所述背面上涂覆或沉積硼源材料，應(yīng)用激光摻雜工藝使硼源材料中的硼擴(kuò)散到所述P型硅襯底中，在所述背面獲得多個摻雜硼的P+摻雜區(qū)并在每一 P+摻雜區(qū)中形成一ρ++重慘雜區(qū)；
[0014]在所述背面上涂覆或沉積磷源材料，應(yīng)用激光摻雜工藝使磷源材料中的磷擴(kuò)散到所述P型硅襯底中，在所述背面獲得多個摻雜磷的η+摻雜區(qū)并在每一 η+摻雜區(qū)中形成一η++重慘雜區(qū)；
[0015]在所述受光面上制備第一減反鈍化膜，在所述背面上制備第二減反鈍化膜；
[0016]在所述第二減反鈍化膜上制備第一電極和第二電極。
[0017]其中，所述硼源材料選自硼酸溶液、硼硅玻璃、含硼氮化硅、含硼氧化硅或含硼非晶硅中的任意一種；所述磷源材料選自磷酸溶液、磷硅玻璃、含磷氮化硅、含磷氧化硅或含磷非晶硅中的任意一種。
[0018]優(yōu)選地，所述激光掃描工藝中，選用的激光出光模式為脈沖，激光波長為355?1064nm，功率為5?100W，光斑直徑為30?200 μ m，脈沖寬度30ns?300ns。
[0019]優(yōu)選地，所述激光掃描工藝中，選用的激光出光模式為連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)，激光波長為355?1064nm，功率為5?100W，光斑直徑為30?200 μ m。
[0020]優(yōu)選地，設(shè)置激光掃描系統(tǒng)自動切換工藝參數(shù)，通過一次激光摻雜工藝在制備獲得所述P+摻雜區(qū)的同時，在所述P+摻雜區(qū)中形成所述P++重?fù)诫s區(qū)；通過一次激光摻雜工藝在制備獲得所述η+摻雜區(qū)的同時，在所述η+摻雜區(qū)中形成所述η++重?fù)诫s區(qū)。
[0021 ] 優(yōu)選地，通過一次激光摻雜工藝制備獲得所述ρ+摻雜區(qū)，在所述ρ+摻雜區(qū)中進(jìn)行二次激光摻雜工藝，形成所述P++重?fù)诫s區(qū)；通過一次激光摻雜工藝制備獲得所述η+摻雜區(qū)，在所述η+摻雜區(qū)中進(jìn)行二次激光摻雜工藝，形成所述η++重?fù)诫s區(qū)。
[0022]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用P型硅片為襯底材料，成本低且普遍應(yīng)用。背面平坦化處理，即背面拋光，利于背面形成均勻PN結(jié)和PP+高低結(jié)，同時減小背面比表面積，降低表面復(fù)合。摻雜源采用液態(tài)或固態(tài)，安全可靠，同時利于激光處理；與常規(guī)熱擴(kuò)散相比，激光摻雜高溫作用時間短，易于精確定位摻雜、差異化摻雜；背面正負(fù)電極設(shè)計，減小正面柵線遮擋導(dǎo)致的電流損失，同時金屬電極與重?fù)诫s區(qū)域形成良好的歐姆接觸。
[0023]其中，采用激光掃描工藝，對摻雜源進(jìn)行處理，主要利用激光的熱效應(yīng)、熱效應(yīng)作用時間短、可精確定位等優(yōu)勢，在不對硅片表面造成明顯損傷的情況下，形成特定區(qū)域的摻雜，避免高溫對P型硅片的副作用，工藝簡單，操作方便，大大簡化太陽電池制備工藝流程，更利于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明實施例中背面電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池的制備方法的工藝流程圖。
[0027]圖4a-圖4i是本發(fā)明太陽能電池的制備方法的各步驟示例性圖示。
【具體實施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實例，而不是全部實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0029]如圖1所示，本實施例首先提供了一種基于P型硅襯底的背接觸式太陽能電池，其包括一 P型硅襯底10，所述P型硅襯底10具有相對的一受光面1a和一背面10b，所述受光面1a為經(jīng)過織構(gòu)化處理形成的絨面，所述背面1b為經(jīng)過平坦化處理形成的平面。所述P型硅襯底10的受光面1a設(shè)置有摻雜硼的ρ+摻雜層20，所述受光面1a上設(shè)置有第一