一种高效双POLO IBC电池结构的制备方法

技术领域

本发明涉及光伏领域，具体涉及一种高效双POLO IBC电池结构的制备方法。

背景技术

太阳能电池是通过光生伏特效应将光转换为电能的装置。目前，主流量产的太阳能电池是PERC（钝化发射极与背面）电池。但PERC电池的光电转换效率已逼近理论效率（24.5%），亟需开发更高效的晶硅太阳能电池结构。具有优异的光利用率的叉指背接触(IBC)太阳电池已成为单晶硅高效电池领域的研究热点之一。IBC电池的结构特点在于正面无栅线、正负电极均在背面形成交叉排列结构，这种正面无遮挡结构完全消除了栅线电极造成的遮蔽损耗，实现入射光子的最大利用化，从而有效提高电池效率和发电量。IBC太阳电池技术与光电转换效率提升方向可以分为两种，一是提高IBC太阳电池的钝化效果，二是作为底电池应用于叠层电池中提升光利用率。现阶段，通过优化IBC太阳电池表面钝化而衍生的新型高效太阳电池-多晶硅氧化物选择钝化背接触 (POLO-IBC)电池，主要利用载流子选择钝化接触抑制少数载流子在界面处的复合速度，从而有效提高IBC太阳电池表面钝化效果。

IBC太阳电池的背面一般有p++(发射极)和n++(背表面场)两个重掺杂区，这两个掺杂区域呈指交叉状交替排列；两个区的中间一般还存在一个间隙(gap)，其中发射极用来收集空穴载流子，背表面场用来捕获电子。

P+ poly为掺杂B元素的poly层，使用常规的银铝浆作为接触浆料时，银铝浆中的铝容易形成钉刺，从而烧穿poly，导致钝化失效。故目前双POLO IBC结构的P+ poly区接触浆料通常使用纯银浆。电池片烧结过程中，由于P+ poly区B元素掺杂浓度低，且B原子缺乏电子，难以将银浆中的银还原成银结晶，从而导致接触电阻较大，FF偏低。此外，电池片烧结过程中，除了形成欧姆接触，还会将钝化膜层中的H注入到硅基体内，钝化基体缺陷。而H钝化的最佳温度低于接触形成的最佳温度，导致烧结过程中接触电阻和钝化效果不能同时达到最佳效果。

发明内容

为解决现有技术的缺陷，本发明提供一种高效双POLO IBC电池结构的制备方法，包括依序实施的如下步骤：硅片背面形成双POLO结构（P区和N区分别形成POLO结构），硅片背面形成钝化膜，硅片背面P区和N区沉积银浆，烧结；且在硅片背面形成钝化膜之后，并在烧结之前，对硅基体注入非平衡载流子。

优选的，通过光注入、电注入或激光注入的方式，实现对硅基体注入非平衡载流子。

优选的，在硅片背面进行激光注入。

优选的，激光注入时，对硅片背面进行激光整面扫描。

优选的，硅片背面形成的钝化膜为氮化硅膜。

优选的，通过激光整面扫描，同步实现将硅片背面钝化膜中的H注入到硅基体中。

优选的，激光整面扫描的温度为600～700℃，时间为10～30秒。

优选的，非平衡载流子的注入量为1E+19～1E+20cm

优选的，先在硅片背面P区和N区沉积银浆，再对硅片背面进行激光整面扫描。

优选的，先对硅片背面进行激光整面扫描，再在硅片背面P区和N区沉积银浆。

优选的，烧结时，通过对硅片背面P区和N区沉积的银浆进行激光局部烧结，使银浆金属化并在P区和N区形成欧姆接触。

优选的，激光局部烧结的温度为700～800℃，时间为3～5秒。

优选的，所述硅片背面P区和N区形成POLO结构，包括如下步骤：硅片双面制绒，然后背面单面抛光，然后抛光面整面沉积硼掺杂的POLO结构（隧穿氧化层+硼掺杂多晶硅），然后在硼掺杂的POLO结构上沉积掩膜，然后去除局部掩膜和掩膜下方的硼掺杂的POLO结构，然后在N区沉积磷掺杂的POLO结构（隧穿氧化层+磷掺杂多晶硅），然后去除剩余掩膜。

优选的，通过激光栅线状去除局部掩膜和掩膜下方的硼掺杂的POLO结构。

本发明的优点和有益效果在于：

激光整面扫描（即激光注入）的激光能量较小，主要是对硅基体注入额外的非平衡载流子，同时将钝化膜中的H注入到硅基体中，激活钝化膜中的氢钝化效果。

激光局部烧结的激光能量较大，主要是使银浆金属化并在P区和N区形成欧姆接触。

本发明将激光整面扫描和激光局部烧结相结合（激光局部烧结的区域避开非金属区域），可以使非金属区域钝化效果达到最佳，提升电池Uoc；且烧结时，激光整面扫描（即激光注入）产生的非平衡载流子有利于将银浆中的银还原成银结晶，从而降低P+ poly区的接触电阻，进而提升FF，最终大幅提升电池效率。

激光整面扫描的温度为600～700℃，时间为10～30秒；时间过短（小于10秒），则还原银结晶的载流子较少，不利于欧姆接触形成，且钝化膜激活不充分；时间过长（大于30秒），则钝化膜激活的氢原子聚集形成氢复合中心，钝化效果变差。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明提供一种高效双POLO IBC电池结构的制备方法，包括依序实施的如下步骤：硅片背面形成双POLO结构（P区和N区分别形成POLO结构），硅片背面形成钝化膜，硅片背面P区和N区沉积银浆，烧结；

且在硅片背面形成钝化膜之后，并在烧结之前，通过光注入、电注入或激光注入的方式，实现对硅基体注入非平衡载流子；烧结时，额外注入的非平衡载流子有利于将银浆中的银还原成银结晶，从而降低P+ poly区的接触电阻，进而提升FF，最终大幅提升电池效率；

具体的：

可以先实施硅片背面P区和N区沉积银浆，再实施对硅基体注入非平衡载流子；

也可以先实施对硅基体注入非平衡载流子，再实施硅片背面P区和N区沉积银浆。

本发明的具体实施例如下：

实施例1

一种高效双POLO IBC电池结构的制备方法，包括如下步骤：

硅片双面制绒，然后通过链式碱抛光实施背面单面抛光，然后通过原位沉积方式实施抛光面整面沉积硼掺杂的POLO结构（隧穿氧化层+硼掺杂多晶硅，poly厚度250～350nm），然后在硼掺杂的POLO结构上沉积掩膜，然后通过激光栅线状去除局部掩膜和掩膜下方的硼掺杂的POLO结构，然后通过原位沉积方式实施在N区沉积磷掺杂的POLO结构（隧穿氧化层+磷掺杂多晶硅），此时通过原位掺杂的方式已形成了叉指状的磷掺杂的N区和硼掺杂的P区，然后通过槽式清洗去除剩余掩膜；然后硅片两面沉积氧化铝和氮化硅钝化；然后硅片背面P区和N区丝网印刷银浆；

然后对硅片背面进行激光整面扫描（即激光注入），实现对硅基体注入非平衡载流子，并同步实现将硅片背面钝化膜中的H注入到硅基体中，激活钝化膜中的氢钝化效果；激光整面扫描的温度为600～700℃（优选为600℃），时间为10～30秒；非平衡载流子的注入量为1E+19～1E+20cm

然后对硅片背面P区和N区沉积的银浆进行激光局部烧结，使银浆金属化并在P区和N区形成欧姆接触；激光局部烧结的温度为700～800℃，时间为3～5秒（优选温度为700℃，时间为5秒）；且烧结时，激光整面扫描（即激光注入）产生的非平衡载流子有利于将银浆中的银还原成银结晶，从而降低P+ poly区的接触电阻，进而提升FF，最终大幅提升电池效率。

实施例2

一种高效双POLO IBC电池结构的制备方法，包括如下步骤：

硅片双面制绒，然后通过链式碱抛光实施背面单面抛光，然后通过原位沉积方式实施抛光面整面沉积硼掺杂的POLO结构（隧穿氧化层+硼掺杂多晶硅，poly厚度250～350nm），然后在硼掺杂的POLO结构上沉积掩膜，然后通过激光栅线状去除局部掩膜和掩膜下方的硼掺杂的POLO结构，然后通过原位沉积方式实施在N区沉积磷掺杂的POLO结构（隧穿氧化层+磷掺杂多晶硅），此时通过原位掺杂的方式已形成了叉指状的磷掺杂的N区和硼掺杂的P区，然后通过槽式清洗去除剩余掩膜；然后硅片两面沉积氧化铝和氮化硅钝化；

然后对硅片背面进行激光整面扫描（即激光注入），实现对硅基体注入非平衡载流子，并同步实现将硅片背面钝化膜中的H注入到硅基体中，激活钝化膜中的氢钝化效果；激光整面扫描的温度为600～700℃（优选为700℃），时间为10～30秒；非平衡载流子的注入量为1E+19～1E+20cm

然后硅片背面P区和N区丝网印刷银浆；

然后对硅片背面P区和N区沉积的银浆进行激光局部烧结，使银浆金属化并在P区和N区形成欧姆接触；激光局部烧结的温度为700～800℃，时间为3～5秒（优选温度为800℃，时间为3秒）；且烧结时，激光整面扫描（即激光注入）产生的非平衡载流子有利于将银浆中的银还原成银结晶，从而降低P+ poly区的接触电阻，进而提升FF，最终大幅提升电池效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。