太阳能电池及其制备方法与流程

1.本技术涉及太阳能发电技术领域，特别涉及一种太阳能电池及其制备方法。


背景技术：

2.随着光伏产业的迅速发展，国内外市场对于太阳能电池与光伏组件的效率需求也不断增长。目前，晶体硅电池仍占据市场的主要地位，业内对于晶体硅电池结构与制备工艺也在进行不断的开发研究，以期提高电池性能与转换效率。就上述晶体硅电池而言，其采用高浓度掺杂发射极时，可以降低电池的串联电阻，但同时也会导致载流子复合变大，少子寿命降低，影响电池的开路电压和短路电流；反之，采用低浓度掺杂发射极时，可以降低表面复合，提高少子寿命，但会导致接触电阻增大。选择性发射极(selective emitter，se)电池较好地解决上述问题，能够提高电池的整体性能，且便于进行技术叠加，应用于不同的电池产品。
3.现有的选择性发射极电池的硅基底表面多为均一的绒面设计，难以克服金属电极接触区域的复合较大的问题；业界亦公开在金属电极区域进行抛光的技术方案，以减小复合速率，但其抛光面域超出相应的金属电极的覆盖区域，导致金属电极附近区域的反射损失较大，影响电池效率。
4.鉴于此，有必要提供一种新的太阳能电池及其制备方法。


技术实现要素：

5.本技术目的在于提供一种太阳能电池及其制备方法，能够减小复合损失，改善电极栅线形态，提高电池性能。
6.为实现上述目的，本技术提供一种太阳能电池，包括硅基底、设置在所述硅基底表面的金属电极，所述硅基底的至少一侧形成有若干条状的抛光面，所述金属电极包括对应所述抛光面设置的电极栅线，所述电极栅线的宽度大于相应的抛光面的宽度，且所述抛光面不超出所述电极栅线。
7.作为本技术的进一步改进，所述电极栅线与相应的抛光面两者的宽度差值不小于5μm。
8.作为本技术的进一步改进，所述硅基底的正面形成有掺杂层，所述掺杂层包括若干设置呈条状的重掺区及与所述重掺区相邻设置的轻掺区，所述抛光面设置为所述重掺区的表面，所述轻掺区的表面设置为制绒面。
9.作为本技术的进一步改进，所述硅基底的正面形成有掺杂层，所述掺杂层包括若干设置呈条状的重掺区及与所述重掺区相邻设置的轻掺区，所述重掺区的部分表面设置为抛光面，所述抛光面的旁侧设置为制绒面。
10.作为本技术的进一步改进，所述重掺区的宽度大于所述电极栅线的宽度，所述电极栅线不超出所述重掺区。
11.作为本技术的进一步改进，所述重掺区与相应的电极栅线两者的宽度差值不小于
5μm。
12.作为本技术的进一步改进，所述重掺区的方阻为50～120欧姆/方块；所述轻掺区的方阻设置为100～180欧姆/方块。
13.作为本技术的进一步改进，所述电极栅线沿第一方向线性延伸且其宽度设置为15～60μm。
14.本技术还提供一种太阳能电池的制备方法，主要包括：
15.抛光，在硅基底的既定区域形成抛光面，所述抛光面呈条状；
16.制备金属电极，所述金属电极包括对应所述抛光面设置的电极栅线，且使得所述抛光面不超出相应的电极栅线。
17.作为本技术的进一步改进，所述电极栅线的宽度大于相应的抛光面的宽度且两者的差值不小于5μm。
18.作为本技术的进一步改进，所述制备方法还包括在制备所述抛光面的步骤前，先对硅基底进行制绒；
19.对制绒后的硅基底正面进行第一次扩散；
20.开槽，去除所述硅基底既定区域的氧化层；
21.所述制备方法还包括在制备所述抛光面的步骤后，对所述硅基底进行第二次扩散，形成掺杂层，所述掺杂层包括位于既定区域的重掺区、与所述重掺区相邻的轻掺区。
22.作为本技术的进一步改进，所述抛光面的制备包括先对所述硅基底进行整体抛光；
23.在所述硅基底的既定区域设置掩膜层；
24.再对硅基底进行制绒，使得所述硅基底的既定区域形成条状的抛光面；
25.所述制备方法还包括对硅基底正面进行第一次扩散，并形成相应的氧化层；
26.开槽，去除开槽区域的氧化层，所述开槽区域大于既定区域，以使得所述抛光面向外暴露；
27.对所述硅基底进行第二次扩散，形成掺杂层，所述掺杂层包括位于开槽区域的重掺区、与所述重掺区相邻的轻掺区。
28.作为本技术的进一步改进，所述金属电极的制备过程控制所述电极栅线不超出所述重掺区，且所述重掺区与相应的电极栅线两者的宽度差值不小于5μm。
29.作为本技术的进一步改进，所述氧化层是指磷硅玻璃层或硼硅玻璃层，且所述氧化层的厚度设置为20～80nm；所述“开槽”是指采用激光刻蚀方法去除相应的氧化层。
30.作为本技术的进一步改进，所述硅基底采用p型晶体硅片，所述掺杂层为磷掺杂层，所述制备方法还包括控制所述重掺区的方阻为50～120欧姆/方块，所述轻掺区的方阻为100～180欧姆/方块。
31.本技术的有益效果是：采用本技术太阳能电池及其制备方法，通过抛光面的设置能够减小电极栅线位置的复合损失，也有利于电极栅线印刷成型，改善电极栅线的形态；同时，所述抛光面也不会导致额外的反射损失，保证入射光的吸收利用。
附图说明
32.图1是本技术太阳能电池一较佳实施例的结构示意图；
33.图2是本技术太阳能电池另一较佳实施例的结构示意图；
34.图3是本技术太阳能电池又一较佳实施例的结构示意图
35.图4是图2中太阳能电池的制备方法的主要流程示意图；
36.图5是图3中太阳能电池的制备方法的主要流程示意图。
37.100-太阳能电池；1-硅基底；11-掺杂层；111-重掺区；112-轻掺区；12-抛光面；2-减反射层；3-背钝化层；4-电极栅线；5-背极栅线。
具体实施方式
38.以下将结合附图所示的实施方式对本技术进行详细描述。但该实施方式并不限制本技术，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技术的保护范围内。
39.参图1所示，本技术提供的太阳能电池100包括硅基底1、设置在所述硅基底1表面的金属电极。所述硅基底1的正面形成有掺杂层11；所述太阳能电池100还包括设置在所述掺杂层11上的减反射层2、设置在所述硅基底1背面的背钝化层3。
40.在此，所述金属电极为正面电极，所述金属电极穿过减反射层2并与所述硅基底1相接触。所述硅基底1的正面形成有若干条状的抛光面12，所述抛光面12沿第一方向呈线性延伸；所述硅基底1正面的其它区域及所述硅基底1的背面均设置为制绒面。所述金属电极包括对应所述抛光面12设置的电极栅线4、连接相邻所述电极栅线4且沿垂直于第一方向的第二方向延伸的正面主栅(未图示)，所述电极栅线4的宽度大于相应的抛光面12的宽度l，且所述抛光面12不超出所述电极栅线4。所述电极栅线4即该太阳能电池100的正面副栅，所述电极栅线4同样沿第一方向延伸，所述电极栅线4的宽度通常设置为15～60μm，且所述电极栅线4与相应的抛光面12两者的宽度差值优选不小于5μm。前述“宽度”是指相应的抛光面12、电极栅线4沿第二方向的设置宽度。
41.所述抛光面12能够减小电极栅线4接触位置的缺陷密度与复合速率，提升电池效率；并且，所述抛光面12也有利于所述电极栅线4在丝网印刷与成型，能够改善所述电极栅线4的形态，减少断栅异常。所述抛光面12的宽度l设置小于电极栅线4的宽度，即保证电极栅线4制备完成时，所述抛光面12不向外暴露，避免影响入射光的吸收利用。
42.本实施例中，所述硅基底1采用p型晶体硅片，所述掺杂层11为磷掺杂层。所述硅基底1正面的其它区域设置为金字塔状的制绒面，绒面尺寸通常可设置为1～5μm，优选为2～3μm。所述减反射层2通常可采用氮化硅膜，厚度设置为70～100nm，且可通过气体流量、反应时间、温度等工艺参数的调节，提高所述减反射层4的膜层性能与减反射效果。所述背钝化层3可采用氧化铝、氮化硅的复合膜层，其具体构成及厚度亦可根据产品需求设计。所述硅基底1的背面还设有背极栅线5，以进行电流收集与传输。
43.参图2所示，所述太阳能电池100为选择性发射极电池，所述掺杂层11包括若干设置呈条状的重掺区111及与所述重掺区111相邻设置的轻掺区112。所述抛光面12设置为所述重掺区111的表面；所述轻掺区112的表面设置为制绒面。所述重掺区111的方阻小于所述轻掺区112的方阻，在此，所述重掺区111的方阻设置为50～120欧姆/方块；所述轻掺区112的方阻设置为100～180欧姆/方块。
44.参图3所示，所述太阳能电池100同样为选择性发射极电池，其区别于前述实施例
的特征在于：所述重掺区111的部分表面设置为前述抛光面12，所述抛光面12的旁侧设置为制绒面；并且，所述重掺区111沿第二方向的设置宽度大于所述电极栅线4的宽度，电极栅线4不超出所述重掺区111。优选地，所述重掺区111与相应的电极栅线4两者的宽度差值不小于5μm。相较而言，所述电极栅线4不与轻掺区112接触，减小接触电阻，更好地提升电池效率。
45.所述硅基底1也可以采用n型晶体硅片，所述掺杂层11相应可设置为硼掺杂层。除此，所述太阳能电池100为双面电池时，容易想见地，所述硅基底1的背面同样可设置条状的背抛光面(未图示)，并使得上述背抛光面不超出相应的背极栅线5，在此不再详述。
46.本技术还提供一种太阳能电池100的制备方法，主要包括：
47.在硅基底1的既定区域制备形成抛光面，所述抛光面12呈条状；
48.制备金属电极，所述金属电极包括对应所述抛光面12设置的电极栅线4，且使得所述抛光面12不超出相应的电极栅线4。
49.参图4为图2所示出的太阳能电池100的主要制备过程，包括：
50.提供硅基底1；
51.对硅基底1进行制绒；
52.对制绒后的硅基底1正面进行第一次扩散；
53.开槽，去除所述硅基底1正面既定区域的氧化层；
54.抛光，使得既定区域形成相应的抛光面12；
55.对所述硅基底1正面进行第二次扩散，形成掺杂层11；
56.清洗后，在所述硅基底表面制备减反射层2与背钝化层3；
57.制备正面电极与背面电极，所述正面电极包括对应所述抛光面12设置的电极栅线4，所述背面电极包括背极栅线5。
58.所述制绒是指采用koh或naoh或tmah的水溶液对硅基底1进行双面碱制绒，通过反应液的溶液、时间控制所述硅基底1表面的金字塔状的绒面高度，还可以在反应液中添加既定的制绒添加剂，改善硅基底1的绒面质量。
59.所述氧化层是指在第一次扩散制程中形成的磷硅玻璃层或硼硅玻璃层，就是说，当所述硅基底1采用p型晶体硅片时，所述氧化层为磷硅玻璃层；当所述硅基底1采用n型晶体硅片时，所述氧化层为硼硅玻璃层。所述氧化层的厚度设置为20～80nm，所述“开槽”是指采用激光刻蚀方法去除既定区域的氧化层，所述激光功率优选设置为25～40w。第二次扩散完成时，所述抛光面12表面会重新生成相应的氧化层，所述“清洗”主要是指采用hf溶液去除前述氧化层。
60.本实施例中，所述硅基底1采用p型晶体硅片，所述第一次扩散、第二次扩散均采用pocl3作为磷源，具体扩散工艺参量可根据产品需求与现场生产状况予以调整。所述减反射层2通常采用pecvd方法沉积制得；所述背钝化层3可采用ald或pecvd方法沉积得到，通过反应气体流量、沉积温度等工艺条件进行调整，可得到既定厚度、折射率的膜层结构。
61.参图5为图3所示出的太阳能电池100的主要制备过程，包括：
62.提供硅基底1；
63.对硅基底1进行整体抛光；
64.在所述硅基底1的既定区域设置掩膜层；
65.再对硅基底1进行制绒，使得所述硅基底1的既定区域形成条状的抛光面12；
66.对硅基底1正面进行第一次扩散，并形成相应的氧化层；
67.开槽，去除开槽区域的氧化层，所述开槽区域大于既定区域，以使得所述抛光面12向外暴露；
68.对所述硅基底1正面进行第二次扩散，形成掺杂层11，所述开槽区域对应于所述重掺区111；
69.清洗后，在所述硅基底表面制备减反射层2与背钝化层3；
70.制备正面电极与背面电极，所述正面电极包括对应所述抛光面12设置的电极栅线4，所述背面电极包括背极栅线5。
71.通常地，所述硅基底1在进行整体抛光后，可进行氧化生成氧化硅作为前述掩膜层，再于既定区域设置保护层，所述保护层可采用耐hf溶液刻蚀的油墨涂层；接着，采用hf溶液清洗去除其它区域的掩膜层。通过上述设计，所述硅基底1在制绒后，除既定区域外的其它区域形成制绒面，前述既定区域保持抛光状态，即使得硅基底1正面形成条状的抛光面12。除此，此实施例的“开槽”步骤同样是采用激光刻蚀方法去除开槽区域的氧化层；其余制备步骤与前述实施例类似，不再赘述。
72.当然，在完成正面电极与背面电极的制备后，所述制备方法还可以包括对硅基底1进行光注入或电注入处理，减少内部缺陷，降低后续衰减。
73.采用本技术太阳能电池100及其制备方法，能够减小电极栅线4位置的复合损失，也有利于电极栅线4印刷成型，改善电极栅线4的形态；并且，所述抛光面12不会导致额外的反射损失，保证入射光的吸收利用。
74.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。
75.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本技术的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本技术的保护范围，凡未脱离本技术技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本技术的保护范围之内。