[发明专利]一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制得的电池

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，涉及一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制得的电池，尤其涉及一种通过在晶体硅片的背面局部开口处沉积掺杂介质形成掺杂背场而制备局部掺杂晶体硅太阳能电池的方法及所述方法制备得到局部掺杂晶体硅太阳能电池。

背景技术

随着科技的发展，出现了局部背接触背钝化(PERC)太阳能电池，这是新开发出来的一种高效太阳能电池，得到了业界的广泛关注。其核心是在硅片的背光面用氧化铝或者氧化硅薄膜(5～100纳米)覆盖，以起到钝化表面，提高长波响应的作用，从而提升电池的转换效率。

现有的PERC太阳能电池结构主要包括具有PN结的硅片层，以及依次设于硅片层背面的钝化层、氮化硅薄膜层和铝金属层，如CN 104882498A、CN 106057920A和CN 105470349A中均公开了一种PERC太阳能电池。所述PERC太阳能电池的制备方法主要包括如下步骤：制绒、扩散、背抛光、刻蚀和去杂质玻璃、背面沉积钝化层(如氧化铝、氧化硅薄膜或氮化硅)、正面沉积氮化硅减反射层、背面局部开口、丝网印刷背面银浆料、丝网印刷背面铝浆料、丝网印刷正面银浆料和烧结，通过所述方法制得的太阳能电池的结构如图1～3所示。

从图3中可以看出，通过铝原子在硅中的替位掺杂，在硅片背部局部形成了P/P⁺的结构，但由于铝原子在硅中固溶度限制，P⁺浓度峰值仅能达到到3×10¹⁸cm^-3，其限制了太阳能电池的电池转换效率。

为了得到更高的电池转换效率，新南威尔士州立大学提出了PERL结构，其特点是用在硅中有高固溶度的硼原子替代铝形成掺杂，其掺杂浓度可以达到1×10¹⁹～5×10¹⁹cm^-3。由于P⁺浓度提高，局部有更强的背表面场钝化，可得到更高的开路电压和填充因子。

CN 103996746A和CN 104638033A均公开了一种PERL太阳能电池及其制备方法，PERL结构如图4～6所示，可以看出在高温或激光处理过程中硼向硅片内部扩散，在钝化膜的开口处形成P⁺区，由于P⁺区硼浓度远高于P型硅片的硼浓度，产生化学位差，形成局部硼背场，进而提升太阳能电池的电池转换效率。

所述PERL太阳能电池的制备工艺流程是：制绒、扩散、背抛光、背部掩膜、局部开口、硼扩散、去掩膜、背面沉积钝化层(如氧化铝、氧化硅薄膜或氮化硅)、正面沉积氮化硅减反射层、背面局部开口、丝网印刷正面金属浆料、烧结、背面物理气相沉积生长铝金属和退火。但是PERL太阳能电池的制备工艺繁琐，成本高，不利于工业化生产。

发明内容

针对现有PERC太阳能电池存在的掺杂浓度低导致的太阳能电池的电池性能无法进一步提升的问题，以及现有PERL太阳能电池的制备工艺繁琐，成本高，不利于工业化生产等问题，本发明提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法及其制备得到的晶体硅太阳能电池。本发明通过将至少两种第三主族元素以掺杂介质的形式与硅进行掺杂，可显著增加电池背表面场强度，减少局部区域复合速率，进而大幅度提高开路电压和填充因子，最终大幅度提升电池的转换效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种局部掺杂晶体硅太阳能电池的制备方法，所述制备方法为：

(1)将晶体硅片依次进行预处理、背面沉积钝化层和背面局部开口；

(2)在经步骤(1)处理后的晶体硅片的背面局部开口处沉积掺杂介质，所述掺杂介质中包括铝元素以及在硅中固溶度大于铝的至少一种第三主族元素；

(3)将步骤(2)中沉积掺杂介质后的晶体硅片依次经背面沉积第一电极浆料、正面沉积第二电极浆料和烧结处理，得到局部掺杂晶体硅太阳能电池。

其中，步骤(2)所述在“背面局部开口处沉积掺杂介质”是指将待沉积的掺杂介质对准局部开口位置，进行沉积；其中，所述掺杂介质为高掺杂介质，所谓“高掺杂”是指在晶体硅中形成的局部背场中的掺杂浓度为6×10²⁰cm^-3～6×10²¹cm^-3。