一種可提高光電轉換效率的perc太陽能光伏電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種太陽能光伏電池，具體涉及一種可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池。
【背景技術】
[0002]隨著全球能源的日趨緊張，太陽能以無污染、市場空間大等獨有的優勢受到了世界各國的廣泛重視，國際上眾多大公司均投入太陽能電池研發和生產行業，硅太陽能電池是一種有效地吸收太陽能輻射并使之轉化為電的半導體電子器件，現已廣泛應用于各種照明及發電系統中，晶體硅太陽能電池是目前市場上的主導產品，它的光電轉換效率較高。
晶體硅太陽電池是目前太陽電池發展的主流，占據著絕大部分的市場份額，高轉換效率和降低成本是光伏研究者所追求的目標，為了提高轉化效率，主要通過以下方式進行改善:一方面提高光的吸收，采用陷光的表面織構和鍍減反射層，另一方面降低電池表面的復合速率，采用鈍化層進行鈍化。
[0003]PERC電池是澳大利亞新南威爾士大學光伏器件實驗室最早研究的高效電池，正面采用倒金字塔結構，進行雙面鈍化，背電極通過一些分離很遠的小孔貫穿鈍化層與襯底接觸，這樣制備的電池最高效率可達到23.2%,由于背電極是通過一些小孔直接和襯底相接觸的，所以此處沒能實現鈍化，為了盡可能降低此處的載流子復合，所設計的孔間距要遠大于襯底的厚度才可，然而孔間距的增大又使得橫向電阻增加(因為載流子要橫向長距離傳輸才能到達此處)，從而導致電池的填充因子降低；另外，在輕摻雜的襯底上實現電極的歐姆接觸非常困難，這就限制了高效PERC電池襯底材料只能選用特定的硅材料，為了進一步改善PERC電池性能，該實驗室設想了在電池的背面增加定域摻雜，即在電極與襯底的接觸孔處進行濃硼摻雜，這種想法早已有人提出，但是最大的困難是摻雜工藝的實現，因為當時所采用的固態源進行硼摻雜后載流子壽命會有很大降低，后來在實驗過程中發現采用液態源BBr3進行硼摻雜對硅片的載流子壽命影響較小，并且可以和利用TCA制備鈍化層的工藝有很好的匹配，因此開發具有自主知識產權的PERC太陽電池很有必要。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池，該太陽能光伏電池結構簡單，一方面提高光的吸收，采用陷光的表面織構和鍍減反射層，另一方面降低電池表面的復合速率，采用鈍化層進行鈍化，背面鈍化層更好的降低硅片的背表面復合速率，使得硅片的少子壽命達到最大化，同時優化背面鈍化層的開口比例，從而大幅提高太陽能電池光電轉換效率。
[0005]為了解決以上技術問題，本發明提供一種可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池，包括硅襯底片及分別直接燒結在硅襯底片迎光面及背面的正電極和背電極，硅襯底片的迎光面上依次設置有二氧化硅層、第一鈍化層、減反射層、導電薄膜及透明玻璃，硅襯底片的背面依次設置有第二鈍化層及鋁背場，其中: 第一鈍化層及第二鈍化層均為三氧化二鋁薄膜，減反射膜為三層結構，由上至下包括依次疊合的第一氮化硅薄膜、二氧化鈦薄膜及第二氮化硅薄膜；導電薄膜與透明玻璃之間還設置有金屬納米顆粒層。
[0006]本發明進一步限定的技術方案為:
前述可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池中，金屬納米顆粒層的基本單元形狀包括球形、納米棒、納米碟，金屬納米顆粒層共振諧振峰在700-900nm的近紅外波段。
[0007]前述可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池中，第一鈍化層的厚度為10-15nm，第二鈍化層的厚度為7_9nm，導電薄膜的厚度為100_200nm。
[0008]前述可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池中，三氧化二鋁薄膜的形成具體如下:
(1)首先將三甲基鋁通過腔室，使其在鋁背場表面發生化學吸附，直到飽和；
(2)將剩余的三甲基鋁從腔室中抽離，再通入水蒸氣，和三甲基鋁發生反應生成三氧化^-fp ;
(3)再將剩余的水蒸氣和副產品從腔室中抽離，得到三氧化二鋁的單層飽和表面；
(4)以此循環步驟(1)-(3)得到三氧化二鋁薄膜的單層生產，直至達到想要的厚度。
[0009]前述可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池中，該可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)采用人工檢測對硅襯底片進行檢測，操作人員帶一次性手套，將硅襯底片捻開成扇形，逐一觀察是否有破片，油污，尺寸不合格及裂紋，有不合格的剔除；
技術效果，硅片質量的好壞直接影響最后成產出電池的效率，因此，硅片檢測是晶硅電池生產的第一步，也是至關重要的一步，從源頭上控制硅片的質量可以從根本上杜絕劣質原料對電池效率的影響，在對硅襯底片進行人工檢測時人工檢測需要操作員帶一次性手套，這樣可以防止手印對硅片造成污染；
(2)將硅襯底片浸沒在濃度為1-2%的氫氧化鈉溶液中，溫度控制在80-85°C下，浸沒20-25min，對硅襯底片進行制絨，在600-700°C下，用液態的P0C13作為P源，在擴散爐中對基材進行磷擴散；
磷擴散時通入氮氣保護，并同時通入氧氣，氮氣流量為5-8L/min，氧氣流量為3-6L/
min ；
技術效果，P0C13在高溫下容易分解成五氧化二磷和五氯化磷，生成的五氧化二磷在擴散溫度下與硅反應，生成二氧化硅和磷原子，在沒有氧氣的參與時，生成的五氧化磷是不易分解的，并且對硅襯底片由一定的腐蝕作用，破壞硅片的表面狀態，所以本發明在磷擴散時在通入氮氣的同時通入了氧氣，能夠促進P0C13的的充分分解和避免五氧化磷對硅襯底片的腐蝕作用，使其磷擴散后得到PN結均勻、平整和擴散層表面良好等優點，保證了太陽能光伏電池的質量；
采用等離子刻蝕技術對擴磷后的基材邊緣進行刻蝕以去除邊緣寄生結，擴磷過程中形成的磷硅玻璃用稀HF去除，然后用去離子水清洗，吹干；
(3)通過原子層沉積在硅襯底片的迎光面發射極沉積一層三氧化二鋁薄膜作為第一鈍化層；
(4)通過等離子增強化學氣相沉積的方法在基材迎光面的三氧化二鋁鈍化層的表面制備減反射層；
(5)印刷、燒結電池電極的正面和背面，并對形成的正電極和背電極進行退火處理，具體為:
先對正電極和背電極降溫至700-800°C，并在此過程正通入氮氣保護，氮氣流量為10-13L/min ；
然后關閉氮氣，靜置3-5min，然后通入氮氣流量為15-18 L/min，降溫至600_680°C ； 退火后對正電極及背電極進行電性能測試，退火后在硅襯底片和第一鈍化層之間生長出二氧化硅層；
(6)通過原子層沉積在硅襯底片的背面發射極沉積一層三氧化二鋁薄膜作為第二鈍化層，然后對硅襯底片的背面印刷鋁漿形成鋁背場，最后再在導電薄膜上覆蓋透明玻璃，即可得到該太陽能光伏電池。
[0010]前述可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池中，該可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池的制備方法中的步驟(6)中印刷的鋁漿按質量份數計包括以下組分:無鉛玻璃粉:2-4份，招粉:60-70份，粘接劑:2-5份，有機載體:20-30份，濕潤分散劑:1_3份，流平劑:1-2份，消泡劑:0.5-1.5份，觸變劑:1-2份；
其中，粘接劑按質量百分比計包括以下組分:
Bi203:50-70%, Si02:5-10%, ZnO: 10-15%，A1 203:卜3%，P 205:4_6%，Ti02:5_8%，CaC03:5-8%，以上各組分之和為100% ；
有機載體為改性酚醛樹脂及DBE的混合物，并按質量比計改性酚醛樹脂:DBE=2:5比例混合；濕潤分散劑為TegO710 ;流平劑為有機硅類流平劑；消泡劑為Tego986 ;觸變劑為二氧化硅。
[0011]本發明的有益效果是:
常規晶硅太陽能電池由于沒有采用背場鈍化技術，只使用鋁背場，而經過燒結形成的鋁硅合金背表面在減少復合和背反射效果方面有很大的局限性，并且鋁硅合金區本身就高復合區，限制了電池效率的進一步提尚，對娃基背表面進彳丁純化能進一步提尚開路電壓和短路電流，有利于高轉換效率低成本。
[0012]背場鈍化技術降低了鋁背場表面復合速率，提高太陽能電池長波響應，第二鈍化層與鋁層相比，具有較高的反射率，因為可以有效增加長波光的背反射效果，從而增加光生載流子的數量，提高開路電流。
[0013]由于本發明采用雙層疊合鈍化層，避免單層鈍化層的弊端，進一步提高了電池效率的進一步提尚，有利于尚轉換效率低成本。
[0014]本發明的鋁漿成分中添加了改性酚醛樹脂作為粘接劑，不但與大小顆粒鋁粉之間的浸潤性良好，而且與鋁粉具有較好的相容性，鋁漿中添加了各種助劑，有助于增加漿料的流體性能。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施例可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池的結構示意圖；
圖中:1-硅襯底片，2-正電極，3-背電極，4- 二氧化硅層，5-第一鈍化層，6-減反射層，7-導電薄膜，8-透明玻璃，9-第二鈍化層，10-鋁背場。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
本實施例提供的一種可提高光電轉換效率的PERC太陽能光伏電池，結構如圖1所示，包括硅襯底片1及分別直接燒結在硅襯底片1迎光面及背面的正電極2和背電極3，硅襯底片1的迎光面上依次設