一種高效的太陽能電池片及其熱處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種高效的太陽能電池片及其熱處理工藝。
【背景技術】
[0002]硅太陽電池可分為單晶硅、多晶硅和非晶硅太陽電池。單晶硅電池是以高純度的單晶硅棒為原料生產的太陽能電池，它具有高轉換效率、高穩定性和高少子壽命等優點，但由于高純度硅棒的生產工藝較為復雜，進而就增大了單晶硅電池的生產成本。而非晶硅薄膜電池的轉換效率較低，其實驗室最高效率僅有14%，實際生產上不超過10%，而且其效率隨時間衰減得很快。相比單晶硅電池，多晶硅電池雖然轉換效率稍微低些，但是其在原材料和襯底方面要求沒單晶硅高，這使得其生產成本遠遠低于單晶硅太陽電池，同時，就目前而言，多晶硅的光電轉換效率遠比非晶硅薄膜太陽能電池高。由于多晶硅電池的以上優點，其生產和研究引來了眾多廠家和高校的關注。為進一步降低硅太陽電池生產成本，人們發明了鑄徒生廣多晶娃技術。在實際生廣工藝中，單晶娃棒是在單晶爐中拉制而成，而多晶娃是通過鑄錠技術澆筑而成，即在石英柑禍中加入多晶硅原料和適量的摻硼硅，然后加熱熔融，熔化后保溫一段時間使其充分混合，最后倒入石墨鑄模中，使其逐漸冷卻凝固成硅錠。形成硅錠后切割成厚度大約為0.2mm的方形薄片。多晶硅由于自身晶體結構、生產條件以及制備技術相對單晶硅而言不那么理想，導致其缺陷及雜質含量較多，造成多晶硅電池效率較低。
[0003]在多晶娃太陽能電池的生廣中引入單晶娃太陽能電池的制備技術。如，娃片上表面絨面化技術、選擇性發射極結構、背表面場(BSF)技術和金屬柵線細密化技術等。在這些技術引入的基礎上，多晶硅太陽電池轉換效率急劇上升。并且使用遠距離PECVD沉積的氮化硅薄膜具有很好的表面鈍化作用和減反效果。
[0004]目前，為了獲得更高效率的多晶硅太陽電池，己經有很多人對制備前電極、鋁背場、氫鈍化、熱改性等熱處理研究，如燒制金屬薄膜后，樣品的溫度不直接冷卻到室溫，立即通入合適氣體進行熱處理處理，可以改善電池性能;硅片的熱改性，對硅片進行低溫或高溫退火，改變硅片內部雜質和缺陷的狀態;快速熱處理在太陽電池制備過程中實現氫鈍化等等。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種高效的太陽能電池片及其熱處理工藝。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案:
一種高效的太陽能電池片，包括氮化硅減反膜、N型重摻雜層、P型硅襯底層和背鈍化層，所述N型重摻雜層與P型硅襯底層連接，且所述N型重摻雜層和P型硅襯底層形成PN結，所述氮化硅減反膜設置在N型重摻雜層的上表面，所述氮化硅減反膜的兩側對稱設有兩組正電極，所述背鈍化層與P型硅襯底層之間設有氧化硅膜層，所述背鈍化層的兩側對稱鑲嵌有背電極。
[0007]優選的，所述N型重摻雜層的厚度為0.35-0.55微米。
[0008]優選的，所述氧化硅膜層的厚度為1-10納米。
[0009]優選的，所述氮化硅減反膜的厚度為10-60納米。
[0010]本發明還提出了一種高效的太陽能電池片及其熱處理工藝的制作方法，包括如下步驟:
51、實驗樣品是使用工業上標準的156*156mm2的P型多晶硅太陽電池片，用型號為YAG-50數控激光劃片機將大片電池切成小片以便有足夠的實驗樣品，然后進行編號處理，該編號與小片電池在大片電池的位置相對應，電池原邊緣不切；
52、對小片電池被激光所切的邊緣用W20金相砂紙手磨去0.1-0.15mm厚度，以防止切割后電池正面與背面熔化后短路影響后面實驗結果的測量；由于激光切割電池片過程中可能會造成正面銀柵線與背面金屬短路，故需要打磨；
53、將制備好的小電池片，用型號為XJCM-9太陽能模擬器測量熱處理前效率，使用WT2000少子壽命測試儀測量電池少子壽命、量子效率、擴散速度、電阻率以及光束誘導電流等等;
54、將樣品放入CVD-06的真空管式爐中進行熱處理，兩個樣品一組(盡量保證相鄰兩小片一起)，熱處理時保溫溫度分別為220-400%，保溫時間分別為5-15min;加熱速率為5% /min、冷卻速率為3? /min ；
55、待樣品經過熱處理后冷卻至室溫，取出樣品，測量熱處理后樣品的效率和少子壽命O
[0011]優選的，所述真空管式爐所用的惰性氣體為氬氣、氮氫混合氣體，在氬氣、氮氫混合氣體中熱處理，保溫時間15min，熱處理溫度在2201-4001之間可以提高電池效率和少子壽命，尤其溫度在300^-400 t3C時，較大幅度的提高了電池的效率，在350%絕對提高量達1.37%，這是由于在該溫度范圍內氣氛中的氫氣促使氮化娃中的氫向娃基體內擴散，對電池表面和體內的缺陷和雜質進行鈍化，在4001以上熱處理則對電池不利，氮化硅中的氫開始向外擴散，影響氮化硅薄膜的致密性，進而影響它的減反效果，最后電池效率急劇下降，而此過程體內的氫并未發生外擴散現象，所以電池的少子壽命并未降低;在空氣中熱處理，溫度在2201-300%范圍電池效率有不同程度的提高，少子壽命未相應提高，在3501以上熱處理，電池效率急劇下降，但少子壽命卻大幅度提高，我們推測是出現了電池過燒現象。
[0012]優選的，所述氮氫混合氣體的氮氣和氫氣的體積比為1:9。
[0013]優選的，在S4中，所述熱處理時保溫溫度分別為220qC、250qC、280qC、300qC、SSOqC^PAOOqC，保溫時間分別為5min、1min和 15min。
[0014]本發明提供的一種高效的太陽能電池片及其熱處理工藝，與現有技術相比，本發明是一種高效的太陽能電池片，其在P型硅襯底層表面，利用POCl3液態源擴散工藝制得厚度約為0.5um的N型重摻雜層，P型硅襯底層與N型重摻雜層接觸，形成PN結，產生光伏效應，同時，正電極可與N型重摻雜層形成良好的歐姆接觸，用于收集光生電流，位于最上層的氮化硅減反膜起到鈍化和減反射的作用，背鈍化層與P型硅片接觸，在燒結的過程中，形成良好的Al背場，降低背表面復合電流，增加開路電壓；同時，本發明提供的工藝在氬氣、氮氫混合氣體中熱處理，保溫時間15min，熱處理溫度在2201-4001之間可以提高電池效率和少子壽命，尤其溫度在300^-400 t3C時，較大幅度的提高了電池的效率，在350%絕對提高量達1.37%，這是由于在該溫度范圍內氣氛中的氫氣促使氮化娃中的氫向娃基體內擴散，對電池表面和體內的缺陷和雜質進行鈍化，在4001以上熱處理則對電池不利，氮化硅中的氫開始向外擴散，影響氮化硅薄膜的致密性，進而影響它的減反效果，最后電池效率急劇下降，而此過程體內的氫并未發生外擴散現象，所以電池的少子壽命并未降低;在空氣中熱處理，溫度在2201-300%范圍電池效率有不同程度的提高，少子壽命未相應提高，在3501以上熱處理，電池效率急劇下降，但少子壽命卻大幅度提高，我們推測是出現了電池過燒現象。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的結構示意圖。
[0016]圖中:I氮化硅減反膜、2正電極、3N型重摻雜層、4 P型硅襯底層、5氧化硅膜層、6背鈍化層、7背電極。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0018]實施例1
一種高效的太陽能電池片，包括氮化硅減反膜1、N型重摻雜層3、P型硅襯底層4和背鈍化層6，所述氮化硅減反膜I的厚度為20納米，所述N型重摻雜層3的厚度為0.3微米，所述N型重摻雜層3與P型硅襯底層4連接，且所述N型重摻雜層3和P型硅襯底層4形成PN結，所述氮化硅減反膜I設置在N型重摻雜層3的上表面，所述氮化硅減反膜I的兩側對稱設有兩組正電極2，所述背鈍化層6與P型硅襯底層4之間設有氧化硅膜層5，所述氧化硅膜層5的厚度為6納米，所述背鈍化層6的兩側對稱鑲嵌有背電極7。
[0019]本發明還提出了一種高效的太陽能電池片及其熱處理工藝的制作方法，包括如下步驟:
51、實驗樣品是使用工業上標準的156*156mm2的P型多晶硅太陽電池片，用型號為YAG-50數控激光劃片機將大片電池切成小片以便有足夠的實驗樣品，然后進行編號處理，該編號與小片電池在大片電池的位置相對應，電池原邊緣不切；
52、對小片電池被激光所切的邊緣用W20金相砂紙手磨去0.1-0.15mm厚度，以防止切割后電池正面與背面熔化后短路影響后面實驗結果的測量；由于激光切割電池片過程中可能會造成正面銀柵線與背面金屬短路，故需要打磨；
53、將制備好的小電池片，用型號為XJCM-9太陽能模擬器測量熱處理前效率，使用WT2000少子壽命測試儀測量電池少子壽命、量子效率、擴散速度、電阻率以及光束誘導電流等等;
54、將樣品放入CVD-06的真空管式爐中進行熱處理，兩個樣品一組(盡量保證相鄰兩小片一起)，熱處理時保溫溫度分別為300%，保溫時間分別為6min;加熱速率為5% /min、冷卻速率為3? /min ；
55、待樣品經過熱處理后冷卻至室溫，取出樣品，測量熱處理后樣品的效率和少子壽命O
[0020]實施例2
一種高效的太陽能電池片，包括氮化硅減反膜1、N型重摻雜層3、P型硅襯底層4和背鈍化層6，所述氮化硅減反膜I的厚度為40納米，所述N型重摻雜層3的厚度為0.5微米，所述N型重摻雜層3與P型硅襯底層4連接，且所述N型重摻雜層3和P型硅襯底層4形成PN結，所述氮化硅減反膜I設置在N型重摻雜層3的上表面，所述氮化硅減反膜I的兩側對稱設有兩組正電極2，所述背鈍化層6與P型硅襯底層4之間設有氧化硅膜層5，所述氧化硅膜層5的厚度為4納米，所述背鈍化層6的兩側對稱鑲嵌有背電極7。
[0021]本發明還提出了一種高效的太陽能電池片及其熱處理工藝的制作方法，包括如下步驟:
51、實驗樣品是使用工業上標準的156*156mm2的P型