基于p型硅衬底的背接触式太阳能电池及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新结构太阳能电池制造领域，特别是涉及一种基于P型硅衬底的背接触式太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着全球能源的短缺和气候变暖，太阳能发电等可再生能源正取代传统的火力发电，成为当今能源领域研究的热点和发展的趋势。在太阳能电池的发展历史中，非晶硅薄膜太阳能电池和晶体硅太阳能电池都已经历了近半个多世纪的发展历程。晶体硅太阳能电池效率较高，而非晶硅薄膜太阳能电池的制造成本较低。传统的P型硅衬底太阳能电池中，PN结采用高温扩散方式制备形成，PN结处于正面且电极分别处于太阳能电池两侧，受光面受到电极遮挡损失部分太阳光，导致部分效率损伤。同时，目前常规P型太阳电池转换效率几乎已达到瓶颈，人们逐渐转移至低成本、高效率、新结构、新工艺的太阳电池研究。
[0003]由于常规的太阳能电池受光面约有3.5%?4%左右的面积被正面金属栅线电极所遮挡，为了减少或去除正面电极遮挡导致的转换效率损伤，将正、负电极均设置在电池背面，即背接触式太阳能电池，其中最具代表性的是IBC(Interdigitated back contact)电池。
[0004]目前IBC电池的基体主要采用N型晶体硅，P型发射极主要采用高温硼源扩散工艺制备获得，即高纯氮气携带三溴化硼的方法。这种方法主要存在以下问题:l、BBr3反应生成B2O3，其沸点较高，高温下仍为液态，硅片表面覆盖均匀性差，容易造成扩散均匀性差的问题；2、硼扩散的温度较高，普遍在900°C?100tC，对于P型硅片影响较大，容易导致少子寿命下降严重；3、目前N型硅棒拉棒技术的限制，其电阻率分布范围(1Ω- cm)远大于P型硅片(0.5 Ω.cm?3 Ω.cm)，电池工艺管控较为复杂，同时N型硅片成本问题也是限制其大规模应用的重要因素。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种基于P型硅衬底的背接触式太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池中采用P型硅片作为背接触式太阳能电池的衬底材料，其硅片技术成熟，具有明显的成本优势，同时，结合激光无损掺杂技术，使其制备方法更为简化，易于实现，有利于大规模的产业化应用。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案:
[0007]—种基于P型硅衬底的背接触式太阳能电池，其包括一 P型硅衬底，所述P型硅衬底具有相对的一受光面和一背面，所述受光面为经过织构化处理形成的绒面，所述背面为经过平坦化处理形成的平面；所述P型硅衬底的受光面设置有掺杂硼的P+掺杂层，所述受光面上设置有第一减反钝化膜；所述P型硅衬底的背面设置有依次交替排布的多个掺杂硼的P+掺杂区和多个掺杂磷η+掺杂区，每一 ρ+掺杂区中设置有一 P++重掺杂区，每一 η+掺杂区中设置有一 η++重掺杂区，所述背面上设置有第二减反钝化膜，所述第二减反钝化膜上设置有相互绝缘的第一电极和第二电极，所述第一电极穿过所述第二减反钝化膜电极连接于所述P++重掺杂区，所述第二电极穿过所述第二减反钝化膜电性连接于所述η++重掺杂区。
[0008]其中，所述第一电极和第二电极均为叉指状的金属电极。
[0009]其中，所述第一减反钝化膜和第二减反钝化膜为一层以上的薄膜，其材料为Si02、SiNx、Ti02、A10x或 MgF2。
[0010]如上所述的太阳能电池的制备方法，其包括步骤:
[0011 ] 提供一 P型硅衬底，对所述P型硅衬底的受光面进行织构化处理形成绒面，对所述P型硅衬底的背面进行平坦化处理形成平面；
[0012]在所述受光面上涂覆或沉积硼源材料，应用激光掺杂工艺使硼源材料中的硼扩散到所述P型硅衬底中，在所述受光面获得掺杂硼的P+掺杂层；
[0013]在所述背面上涂覆或沉积硼源材料，应用激光掺杂工艺使硼源材料中的硼扩散到所述P型硅衬底中，在所述背面获得多个掺杂硼的P+掺杂区并在每一 P+掺杂区中形成一ρ++重惨杂区；
[0014]在所述背面上涂覆或沉积磷源材料，应用激光掺杂工艺使磷源材料中的磷扩散到所述P型硅衬底中，在所述背面获得多个掺杂磷的η+掺杂区并在每一 η+掺杂区中形成一η++重惨杂区；
[0015]在所述受光面上制备第一减反钝化膜，在所述背面上制备第二减反钝化膜；
[0016]在所述第二减反钝化膜上制备第一电极和第二电极。
[0017]其中，所述硼源材料选自硼酸溶液、硼硅玻璃、含硼氮化硅、含硼氧化硅或含硼非晶硅中的任意一种；所述磷源材料选自磷酸溶液、磷硅玻璃、含磷氮化硅、含磷氧化硅或含磷非晶硅中的任意一种。
[0018]优选地，所述激光扫描工艺中，选用的激光出光模式为脉冲，激光波长为355?1064nm，功率为5?100W，光斑直径为30?200 μ m，脉冲宽度30ns?300ns。
[0019]优选地，所述激光扫描工艺中，选用的激光出光模式为连续或准连续，激光波长为355?1064nm，功率为5?100W，光斑直径为30?200 μ m。
[0020]优选地，设置激光扫描系统自动切换工艺参数，通过一次激光掺杂工艺在制备获得所述P+掺杂区的同时，在所述P+掺杂区中形成所述P++重掺杂区；通过一次激光掺杂工艺在制备获得所述η+掺杂区的同时，在所述η+掺杂区中形成所述η++重掺杂区。
[0021 ] 优选地，通过一次激光掺杂工艺制备获得所述ρ+掺杂区，在所述ρ+掺杂区中进行二次激光掺杂工艺，形成所述P++重掺杂区；通过一次激光掺杂工艺制备获得所述η+掺杂区，在所述η+掺杂区中进行二次激光掺杂工艺，形成所述η++重掺杂区。
[0022]相比于现有技术，本发明采用P型硅片为衬底材料，成本低且普遍应用。背面平坦化处理，即背面抛光，利于背面形成均匀PN结和PP+高低结，同时减小背面比表面积，降低表面复合。掺杂源采用液态或固态，安全可靠，同时利于激光处理；与常规热扩散相比，激光掺杂高温作用时间短，易于精确定位掺杂、差异化掺杂；背面正负电极设计，减小正面栅线遮挡导致的电流损失，同时金属电极与重掺杂区域形成良好的欧姆接触。
[0023]其中，采用激光扫描工艺，对掺杂源进行处理，主要利用激光的热效应、热效应作用时间短、可精确定位等优势，在不对硅片表面造成明显损伤的情况下，形成特定区域的掺杂，避免高温对P型硅片的副作用，工艺简单，操作方便，大大简化太阳电池制备工艺流程，更利于产业化应用。
【附图说明】
[0024]图1是本发明实施例提供的太阳能电池的结构示意图。
[0025]图2是本发明实施例中背面电极的结构示意图。
[0026]图3是本发明实施例提供的太阳能电池的制备方法的工艺流程图。
[0027]图4a-图4i是本发明太阳能电池的制备方法的各步骤示例性图示。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
[0029]如图1所示，本实施例首先提供了一种基于P型硅衬底的背接触式太阳能电池，其包括一 P型硅衬底10，所述P型硅衬底10具有相对的一受光面1a和一背面10b，所述受光面1a为经过织构化处理形成的绒面，所述背面1b为经过平坦化处理形成的平面。所述P型硅衬底10的受光面1a设置有掺杂硼的ρ+掺杂层20，所述受光面1a上设置有第一