太阳能电池及其制作方法与流程

1.本公开涉及光伏技术领域，尤其涉及太阳能电池及其制作方法。


背景技术：

2.随着太阳能产业技术的不断发展进步，人们越发重视太阳能电池的研究并不断在太阳能电池效率及组件功率上实现一次次历史性的突破。其中topcon(tunnel oxide passivated contact)电池凭借更高的开路电压及填充因子，可以进一步提升太阳能电池的转换效率，逐渐替代perc(passivated emitter and rear cell，中文意思是：钝化发射器和后部接触)电池成为新一代量产化的电池产品。
3.topcon是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触(tunnel oxide passivated contact)太阳能电池技术，其电池结构为n型硅衬底电池，在电池背面制备一层钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合。


技术实现要素：

4.鉴于以上相关技术的缺点，本公开的目的在于提供太阳能电池及其制作方法，以解决相关技术中太阳能电池转换效率低的技术问题。
5.本公开第一方面提供一种太阳能电池制作方法，其包括：
6.在衬底背面形成钝化接触层；
7.在钝化接触层背向衬底背面的一侧形成第一介质膜层；
8.在衬底正面形成第二介质膜层；
9.在第一介质膜层背向所述衬底背面的一侧形成交叉排布的第一主栅和第一细栅，第一主栅与第一细栅之间形成电连接；
10.在第二介质膜层上形成交叉排布的第二主栅和第二细栅，第二主栅与第二细栅之间形成电连接；
11.进行烧结热处理，以使第一主栅至少局部烧穿第一介质膜层并与钝化接触层形成接触连接。
12.可选地，在烧结热处理过程中，第二主栅不烧穿第二介质膜层。
13.可选地，在所述烧结热处理过程中，烧结温度范围为650℃～750℃。
14.可选地，在进行烧结热处理过程中，还使第一细栅烧穿第一介质膜层并与钝化接触层形成接触连接。
15.可选地，在衬底背面形成钝化接触层，包括：
16.在衬底背面形成隧穿氧化层；
17.在隧穿氧化层背向衬底背面的一侧形成多晶硅层，隧穿氧化层和多晶硅层构成钝化接触层；
18.其中，第一主栅至少局部烧穿第一介质膜层并与多晶硅层形成接触连接。
19.可选地，在进行烧结热处理过程中，所述第一主栅与所述钝化接触层的接触深度
范围为不小于1nm且小于所述钝化接触层的厚度。
20.本公开第二方面还提供一种太阳能电池，其包括：
21.衬底；
22.位于衬底背面并自上而下依次排布的钝化接触层和第一介质膜层；
23.位于第一介质膜层上且交叉排布的第一主栅和第一细栅，第一主栅与第一细栅之间形成有电连接，其中第一主栅至少局部烧穿了第一介质膜层并与钝化接触层形成有接触连接；
24.位于衬底正面的第二介质膜层；
25.位于第二介质膜层上且交叉排布的第二主栅和第二细栅，第二主栅与第二细栅之间形成有电连接。
26.可选地，第二主栅不烧穿第二介质膜层。
27.可选地，第一细栅烧穿第一介质膜层并与钝化接触层形成接触连接。
28.可选地，钝化接触层包括：
29.位于衬底背面的隧穿氧化层；
30.位于隧穿氧化层背向衬底背面一侧的多晶硅层；
31.其中，第一主栅至少局部烧穿了第一介质膜层并与多晶硅层形成有接触连接。
32.可选地，所述第一主栅与所述钝化接触层的接触深度范围为不小于1nm且小于所述钝化接触层的厚度。
33.如上，本公开实施例中提供太阳能电池及其制作方法，通过使衬底背面的第一主栅烧穿第一介质膜层，与钝化接触层进行选择性地接触连接，在起到收集电流的作用上，进一步提升电池的填充因子，从而提升太阳能电池的转换效率。
附图说明
34.图1展示本公开一种实施例的太阳能电池制作方法的流程图。
35.图2-6展示本公开一种实施例的太阳能电池制作方法各个阶段的产品结构示意图。
具体实施方式
36.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本公开所揭露的消息轻易地了解本公开的其他优点与功效。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用系统，本公开中的各项细节也可以根据不同观点与应用系统，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.下面以附图为参考，针对本公开的实施例进行详细说明，以便本公开所属技术领域的技术人员能够容易地实施。本公开可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。
38.在本公开的表示中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的表示意指结合该实施例或示例表示的具体特征、结构、材料或者特点包括于本公开的至少一个实施例或示例中。而且，表示的具体特征、结构、材料或者特点可以
在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本公开中表示的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于表示目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本公开的表示中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.为了明确说明本公开，省略与说明无关的器件，对于通篇说明书中相同或类似的构成要素，赋予了相同的参照符号。
41.表示“下”、“上”等相对空间的术语可以为了更容易地说明在附图中图示的一器件相对于另一器件的关系而使用。这种术语是指，不仅是在附图中所指的意义，还包括使用中的装置的其它意义或执行业。例如，如果翻转附图中的装置，曾说明为在其它器件“下”的某器件则说明为在其它器件“上”。因此，所谓“下”的示例性术语，全部包括上与下方。装置可以旋转90
°
或其它角度，代表相对空间的术语也据此来解释。
42.虽然未不同地定义，但包括此处使用的技术术语及科学术语，所有术语均具有与本公开所属技术领域的技术人员一般理解的意义相同的意义。普通使用的字典中定义的术语追加解释为具有与相关技术文献和当前提示的消息相符的意义，只要未进行定义，不得过度解释为理想的或非常公式性的意义。
43.图1展示本公开实施例提供的一种太阳能电池制作方法的流程图，如图1所示，该太阳能电池制作方法包括：
44.步骤110：在衬底背面形成钝化接触层；
45.步骤120：在钝化接触层背向衬底背面的一侧形成第一介质膜层；
46.步骤130：在衬底正面形成第二介质膜层；
47.步骤140：在第一介质膜层背向衬底背面的一侧形成交叉排布的第一主栅和第一细栅，第一主栅与第一细栅之间形成电连接；
48.步骤150：在第二介质膜层上形成交叉排布的第二主栅和第二细栅，第二主栅与第二细栅之间形成电连接；
49.步骤160：进行烧结热处理，以使第一主栅至少局部烧穿第一介质膜层并与钝化接触层形成接触连接。
50.在本公开实施例中，衬底背面的第一主栅烧穿第一介质膜层，与背面钝化接触层(钝化接触层)进行选择性地接触连接，在起到收集电流的作用上，进一步提升电池的填充因子，从而提升太阳能电池的转换效率。
51.在本公开实施例中，第一主栅及第一细栅使用银浆，这样在烧结热处理过程中，银浆可以腐蚀第一介质膜层以达到烧穿目的，直到与钝化接触层形成接触连接。
52.在本公开其他实施例中，第一主栅极第一细栅也可以使用其他具有导电性及腐蚀性的浆料，保证第一主栅能够至少局部烧穿第一介质膜层。
53.下面结合产品剖面图详细介绍太阳能电池在制作过程各个阶段的结构。
54.在本公开实施例中，在步骤110之前，还可以对衬底表面进行制绒处理。
55.在一些实施例中，衬底为硅片，对衬底制绒处理以形成绒面或表面纹理结构(例如
金字塔结构)。制绒处理的方式可以是化学刻蚀、激光刻蚀、机械法、等离子刻蚀等等，在此不做限定。
56.例如，可以选用但不限于湿法制绒工艺对p型硅片进行制绒，当p型硅片为p型单晶硅衬底时，可以采用碱性溶液例如氢氧化钾溶液进行制绒；当p型衬底为p型多晶硅衬底时，可以采用酸性溶液如氢氟酸溶液进行制绒。此外，在上述酸性溶液或碱性溶液中还可以添加少量的制绒添加剂。
57.本实施例中，通过制绒使硅衬底的表面具有绒面结构，产生陷光效果，增加太阳能电池对光线的吸收数量，从而提高太阳能电池的转换效率。
58.在本公开实施例中，如图2所示，在衬底1上形成钝化接触层2。
59.具体地，在衬底1上形成钝化接触层2，包括：
60.在衬底1背面形成隧穿氧化层21；
61.在隧穿氧化层21背向衬底1背面的一侧形成多晶硅层22，隧穿氧化层21和多晶硅层22构成钝化接触层2，这能起到对电池背面金属接触区域的钝化作用，降低太阳电池光生载流子在电池背面金属接触区域的复合，进而提升电池性能。
62.在本公开实施例中，使用常压化学汽相淀积(apcvd，atmospheric pressure cvd)，在衬底1正面沉积隧穿氧化层21。apcvd是指在大气压下进行的一种化学气相淀积的方法，这是化学气相淀积最初所采用的方法这种工艺所需的系统简单，反应速度快，淀积速率高。
63.在本公开实施例中，还可以使用其他沉积技术形成隧穿氧化层21。
64.在本公开实施例中，在形成隧穿氧化层21之后，沉积本征非晶硅层，然后通过掺杂扩散退火将本征非晶硅层晶化成为掺杂多晶硅层22。
65.如图3所示，在多晶硅层22背向衬底1背面的一侧形成第一介质膜层3；
66.在衬底1正面形成第二介质膜层4。
67.其中，第一介质膜层3可以包括第一钝化层31和第一减反射层32；
68.其中，第二介质膜层4可以包括第二钝化层41和第二减反射层42。
69.在本公开一种实施例中，第一钝化层31及第二钝化层41可以为氧化铝层，可采用单原子层沉积ald(atomic layer deposition，ald)技术进行沉积形成。ald又称原子层沉积或原子层外延(atomic layer epitaxy)，是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层地镀在衬底1正面及多晶硅层22表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积(化学气相沉积)有相似之处。但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。
70.在本公开其他实施例中，第一钝化层31和第二钝化层41还可以是氮化硅层或叠层sinx薄膜、sinx/siox叠层、sinx/alox叠层或为三种薄膜组合，在此不作限定。
71.在本公开实施例中，第一减反射层32和第二减反射层42起到增强减反射的效果，本实施例对于第一减反射层32和第二减反射层42的材料不做限定。在其他实施例中，第一介质膜层和第二介质膜层也可以不包括减反射层。
72.另外，如图3所示，在衬底1正面形成第二介质膜层4之前，还在衬底1正面形成发射极层11。在这种情况下，第二钝化层41覆盖发射极层11。
73.如图4和图5所示，在第一介质膜层3背向所述衬底1背面的一侧形成交叉排布的第
一主栅7和第一细栅8，第一主栅7与第一细栅8之间形成电连接；
74.在第二介质膜层4上形成交叉排布的第二主栅9和第二细栅10，第二主栅9与第二细栅10之间形成电连接。
75.在本实施例中，第一主栅7与第一细栅8交叉排布并在交汇处进行焊接，以形成导电焊点。在相应应用中，电流经第一细栅8传到第一主栅7，再由第一主栅7经过焊带传到出去。
76.对于第二主栅9和第二细栅10的结构及工作原理，可参考第一主栅7和第一细栅8，在此不作限定。
77.在本公开实施例中，如图6所示，进行烧结热处理，以使第一主栅7至少局部烧穿第一介质膜层3并与多晶硅层22形成接触连接。
78.在本公开实施例中，在所述烧结热处理过程中，烧结温度范围为650℃～750℃。如果低于650℃，可能会造成第一细栅8电极浆料欠烧，从而接触不良，如果高于750℃，可能造成第二细栅10细栅电极浆料过烧，损伤钝化接触层2中的隧穿氧化层21，否则可能会造成电池转换效率的下降。
79.在本公开实施例中，第一主栅7烧穿第一介质膜层3，只与多晶硅层22形成金属接触，不会烧穿多晶硅层22，具体的烧蚀深度可根据多晶硅层22的厚度进行选择。
80.在本实施例中，第一主栅7与钝化接触层2，具体为多晶硅层22，的接触深度范围为不小于1nm且小于钝化接触层2的厚度。如果接触深度小于1nm，则第一主栅与多晶硅层22无法形成充分的接触连接。
81.在本公开实施例中，在进行烧结热处理过程中，还使第一细栅烧穿第一介质膜层并与钝化接触层，具体为多晶硅层，形成接触连接。
82.在该实施例中，第一细栅烧穿第一介质膜层以形成插塞，同时第一主栅局部烧穿第一介质膜层，这显著增加多晶硅层与第一主栅及第一细栅所组成电极结构的接触面积，从而进一步增强提升电池的填充因子，从而提升太阳能电池的转换效率。
83.在本公开实施例中，在烧结热处理过程中，第二主栅及第二细栅可以不烧穿第二介质膜层。
84.本公开实施例还提供一种具体的太阳能电池制作方法，具体包括如下步骤：
85.s1、对厚度为150μm或其他尺寸的n型单晶硅片进行清洗制绒；
86.s2、通过硼扩散工艺，得到正面120ω/sq的扩散方块阻；
87.s3、对硅片背面清洗，去bsg；
88.s4、对硅片背面氧化，并沉积n+多晶硅层；
89.s5、对硅片正面沉积发射极，具体为p+发射极；
90.s6、在硅片正面及背面沉积钝化膜和减反射膜，正面钝化膜覆盖发射极，背面钝化膜覆盖多晶硅层；
91.s7、丝网印刷背面主栅电极并烘干，丝网印刷背面细栅电极并烘干，丝网印刷正面主栅电极并烘干，丝网印刷正面细栅电极并烘干；
92.s8、将太阳能电池放入烧结炉进行烧结热处理，正面主栅电极不烧穿正面钝化膜和减反射膜，背面主栅电极局部烧穿背面钝化膜和减反射膜，与n+多晶硅层形成金属接触，其中烧结峰值温度760℃，时间1min。
93.通过进行测试电池的电性能，电池量产平均效率为24.5％，相比于硅片背面使用不烧穿钝化膜和减反射膜的floating主栅电极，电池填充因子明显提升，电池转换效率提升0.05％以上。
94.本公开实施例还提供一种太阳能电池，该太阳能电池可以是使用图1所示制作方法得到，也可以使用其他制作方法得到。
95.以图4和图6为例，太阳能电池包括：
96.衬底1；
97.位于衬底1背面并自上而下依次排布的钝化接触层2和第一介质膜层3；
98.位于第一介质膜层3上且交叉排布的第一主栅7和第一细栅8，第一主栅7与第一细栅8之间形成有电连接，其中第一主栅7至少局部烧穿了第一介质膜层3并与钝化接触层2形成有接触连接；
99.位于衬底1正面的第二介质膜层4；
100.位于第二介质膜层4上且交叉排布的第二主栅9和第二细栅10，第二主栅9与第二细栅10之间形成有电连接。
101.在本公开实施例中，第二主栅9不烧穿第二介质膜层4。
102.在本公开实施例中，第一细栅8烧穿第一介质膜层3并与钝化接触层2形成接触连接。
103.在本公开实施例中，钝化接触层2包括：
104.位于衬底1背面的隧穿氧化层21；
105.位于隧穿氧化层21背向衬底1背面一侧的多晶硅层22；
106.其中，第一主栅7至少局部烧穿了第一介质膜层3并与多晶硅层22形成有接触连接。
107.在本公开实施例中，第一主栅9与钝化接触层的接触深度范围为不小于1nm且小于所述钝化接触层的厚度。
108.在本公开实施例中，第一主栅7局部烧穿衬底背面的钝化层和减反射层，与多晶硅层进行选择性的金属接触，在起到收集电流的作用上，进一步提升电池的填充因子，从而提升电池的转换效率。
109.上述实施例仅例示性说明本公开的原理及其功效，而非用于限制本公开。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本公开的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本公开所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本公开的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种太阳能电池制作方法，其特征在于，包括：在衬底背面形成钝化接触层；在所述钝化接触层背向所述衬底背面的一侧形成第一介质膜层；在衬底正面形成第二介质膜层；在所述第一介质膜层背向所述衬底背面的一侧形成交叉排布的第一主栅和第一细栅，所述第一主栅与第一细栅之间形成电连接；在所述第二介质膜层上形成交叉排布的第二主栅和第二细栅，所述第二主栅与第二细栅之间形成电连接；进行烧结热处理，以使所述第一主栅至少局部烧穿所述第一介质膜层并与所述钝化接触层形成接触连接。2.根据权利要求1所述的太阳能电池制作方法，其特征在于，在烧结热处理过程中，所述第二主栅不烧穿所述第二介质膜层。3.根据权利要求1所述的太阳能电池制作方法，其特征在于，在所述烧结热处理过程中，烧结温度范围为650℃～750℃。4.根据权利要求1所述的太阳能电池制作方法，其特征在于，在进行所述烧结热处理过程中，还使所述第一细栅烧穿所述第一介质膜层并与所述钝化接触层形成接触连接。5.根据权利要求1所述的太阳能电池制作方法，其特征在于，所述在衬底背面形成钝化接触层，包括：在衬底背面形成隧穿氧化层；在所述隧穿氧化层背向所述衬底背面的一侧形成多晶硅层，所述隧穿氧化层和多晶硅层构成所述钝化接触层；其中，所述第一主栅至少局部烧穿所述第一介质膜层并与所述多晶硅层形成接触连接。6.根据权利要求1所述的太阳能电池制作方法，其特征在于，在进行所述烧结热处理过程中，所述第一主栅与所述钝化接触层的接触深度范围为不小于1nm且小于所述钝化接触层的厚度。7.一种太阳能电池，其特征在于，包括：衬底；位于衬底背面并自上而下依次排布的钝化接触层和第一介质膜层；位于所述第一介质膜层上且交叉排布的第一主栅和第一细栅，所述第一主栅与第一细栅之间形成有电连接，其中所述第一主栅至少局部烧穿了所述第一介质膜层并与所述钝化接触层形成有接触连接；位于衬底正面的第二介质膜层；位于所述第二介质膜层上且交叉排布的第二主栅和第二细栅，所述第二主栅与第二细栅之间形成有电连接。8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二主栅不烧穿所述第二介质膜层。9.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一细栅烧穿所述第一介质膜层并与所述钝化接触层形成接触连接。
10.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述钝化接触层包括：位于所述衬底背面的隧穿氧化层；位于所述隧穿氧化层背向所述衬底背面一侧的多晶硅层；其中，所述第一主栅至少局部烧穿了所述第一介质膜层并与所述多晶硅层形成有接触连接。11.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一主栅与所述钝化接触层的接触深度范围为不小于1nm且小于所述钝化接触层的厚度。

技术总结
本公开实施例中提供太阳能电池及其制作方法，通过在衬底背面形成介质膜层，在第一介质膜层背向衬底背面的一侧形成交叉排布的第一主栅和第一细栅，第一主栅与第一细栅之间形成电连接，之后进行烧结热处理，以使第一主栅至少局部烧穿第一介质膜层并与钝化接触层形成接触连接，这样，在起到收集电流的作用上，进一步提升电池的填充因子，从而提升太阳能电池的转换效率。的转换效率。的转换效率。


技术研发人员：邹杨 刘成法 张雅倩 陆玉刚 张帅 吴晓鹏 李万里
受保护的技术使用者：天合光能股份有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/7/27