一种MWT异质结太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公布了一种MWT异质结太阳能电池的制备方法，电池结构依次包括正面导电TCO层、正面N型掺杂的非晶硅层、正面本征非晶硅层、N型单晶硅基底、背面本征非晶硅层、背面P型掺杂非晶硅层、背面TCO导电层，正面为绒面结构，背面为抛光面；正面电极为丝印低温银浆，通过制绒前在硅片上制备的孔洞，汇聚贯穿到背面，背面电极为丝印银电极，背面的正负极之间有绝缘隔离，所述MWT‑HJT电池结构采用如权利要求7所述的负极点结构。

权利要求

1.一种MWT异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤1，选取硅片；

步骤2，在所述硅片上进行激光打孔，得到N×N个孔洞点阵；

步骤3，将打孔后硅片进行双面抛光，并对硅片正面使用链式臭氧氧化或管式热氧氧化，在正面形成氧化层；

步骤4，对所述硅片的背面进行单面织构化，去除硅片表面的损伤层；同时在硅片正面形成均匀绒面；再采用RCA洗剂对所述硅片进行清洗，提高硅片表面的洁净度；

步骤5，在所述硅片正背面使用CVD沉积本征非晶硅薄膜；

步骤6，在所述硅片正面使用CVD沉积N型掺杂非晶硅薄膜；

步骤7，在所述硅片背面使用CVD沉积P型掺杂非晶硅薄膜；

步骤8，使用PVD在正背面沉积导电薄膜TCO；

步骤9，在所述孔洞周围印刷环形TCO蚀刻浆料，形成印刷蚀刻环，之后用纯水冲洗并烘干；

步骤10，采用丝网印刷低温浆料依次印刷堵孔电极，即覆盖孔洞的银负极点、背面栅线、正极点以及正面银栅线；之后进行烘干与固化；

步骤11，在所述银负极点的外部，印刷一环形绝缘胶，所述环形绝缘胶的内环直径与银负极点的直径一致，所述环形绝缘胶的外环直径为4.5‑6mm，再将所述硅片进行烘干；

所述印刷蚀刻环内直径大于银负极点直径1 5μm；

~

所述步骤11中的环形绝缘胶覆盖于所述印刷蚀刻环表面。

2.根据权利要求1所述的一种MWT异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤11中的烘干为在120℃—160℃的环境中烘干。

3.根据权利要求1所述的一种MWT异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述环形绝缘胶的厚度为5 15μm。

~

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种MWT异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述硅片为P型硅片、N型单晶或多晶或铸锭单晶硅片。

说明书

一种MWT异质结太阳能电池的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种更适合量产的MWT异质结太阳能电池及其制备方法，属于硅基太阳能电池制造领域。

背景技术

[0002] MWT为金属穿孔卷绕技术，应用在太阳能电池中，通过激光或者其他方法在原硅片上实现穿孔的工艺，达到将正负电极引到同一面上的目的，特有无主栅设计减少遮光面积增加电池的电流密度，提升转化效率；

[0003] 异质结硅基电池是一种高效的光伏电池，一般采用高少子寿命的N型硅片，结合本征非晶硅钝化层和P型非晶硅掺杂层发射极得到异质的PN结结构，整个工序工艺温度较低(～200℃)，可使用超薄硅片。但非晶硅膜层影响异质结电池对光的吸收，造成电流密度较低，MWT技术与异质结电池的结合可以相互补充，有利于获得更优的电性能结果。

[0004] CN113113501A提到MWT异质结电池的制备需在背面孔洞金属电极周边刻蚀绝缘的方式使该孔洞金属电极区域和P型非晶硅薄膜及上面的透明导电膜(TCO)电学隔离，阻止和背面正电极区域的短路，从而实现这种MWT异质结硅太阳电池的生产制造。目前MWT组件通常使用背接触式封装方式，电池片与导电芯板之间用一层EPE材料绝缘隔开，导电胶通过EPE材料对应电池电极点的开口处将电池片正负极点与导电芯板连接。所以MWT异质结电池负极点与背面导电氧化物的隔离直径受限于组件中EPE材料的开孔大小，本身组件材料铺设有一定的误差，故EPE材料开孔较大，导致电池片隔离环内径较大，环内的PN结失效，导致电池PN结有效面积降低。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术中存在的问题，本申请旨在提供一种MWT异质结电池的制备工艺方法，此方法可以减小负极点TCO隔离环的直径，增加MWT结构异质结电池背面的PN结有效利用面积，提高电池效率与功率，提高负电极TCO隔离环内外的绝缘效果，降低漏电失效比例，提升良率；可以适应组件封装EPE材料的开孔尺寸，增加工艺窗口，有效避免因电池封装时的正负极点与导电芯板的接触异常，提高组件功率与良率。

[0006] 本发明为一种MWT异质结太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0007] 步骤1，选取硅片；

[0008] 步骤2，在所述硅片上进行激光打孔，得到N×N个孔洞点阵；

[0009] 步骤3，将打孔后硅片进行双面抛光，并对硅片正面使用链式臭氧氧化或管式热氧氧化，在正面形成氧化层；

[0010] 步骤4，对所述硅片的背面进行单面织构化，去除硅片表面的损伤层；同时在硅片正面形成均匀绒面；再采用RCA洗剂对所述硅片进行清洗，提高硅片表面的洁净度；

[0011] 步骤5，在所述硅片正背面使用CVD沉积本征非晶硅薄膜；

[0012] 步骤6，在所述硅片正面使用CVD沉积N型掺杂非晶硅薄膜；

[0013] 步骤7，在所述硅片背面使用CVD沉积P型掺杂非晶硅薄膜；

[0014] 步骤8，使用PVD在正背面沉积导电薄膜TCO；

[0015] 步骤9，在所述孔洞周围印刷环形TCO蚀刻浆料，形成印刷蚀刻环，所述印刷蚀刻环内直径大于银负极点直径 1 5μm，之后用纯水冲洗并烘干；~

[0016] 步骤10，采用丝网印刷低温浆料依次印刷堵孔电极，即所述覆盖孔洞的银负极点，背面栅线与正极点，正面银栅线；之后进行烘干与固化；

[0017] 步骤11，在所述银负极点的外部，印刷一环形绝缘胶，所述环形绝缘胶的内环直径与银负极点的直径一致，所述环形绝缘胶的外环直径为4.5‑6mm，再将所述硅片进行烘干。

[0018] 进一步的，所述步骤11中的环形绝缘胶覆盖与所述印刷蚀刻环表面。

[0019] 进一步的，所述步骤11中的烘干为在120℃—160℃的环境中烘干。

[0020] 进一步的，所述环形绝缘胶的厚度为5 15μm。~

[0021] 进一步的，所述硅片为P型硅片、N型单晶或多晶或铸锭单晶硅片。

[0022] 进一步的，所述印刷蚀刻环内直径与大于银负极点直径1 5μm。~

[0023] 本申请的有益效果为：

[0024] 本发明提供一种MWT异质结电池的制备工艺方法以及负极结构，此方法中在完成MWT异质结电池印刷后，在负极点周围增加绝缘胶印刷，覆盖隔离环与周围TCO，能够实现隔离环内径最小化，降低背面因隔离引起的PN结失效面积，增加电池背面的PN结有效利用面积，提高电池效率与功率；绝缘胶的使用还可以提高负电极TCO隔离环内外的绝缘效果，降低漏电失效比例，提升良率；有利于提高MWT异质结电池的电流密度，进而提升MWT异质结电池的效率与功率。电池上绝缘胶的使用可以适应组件封装EPE材料的开孔尺寸，增加组件工艺窗口，有效避免电池封装时正负极点与导电芯板的接触异常，提高组件功率与良率。

附图说明

[0025] 图1是MWT异质结电池结构图；

[0026] 图2是电池背面电极分布图；

[0027] 图3是电池背面上银负极点、隔离环、绝缘胶局部图；

[0028] 图中，1‑正面电极栅线；2‑TCO；3‑掺杂N型非晶硅；4‑本征非晶硅；5‑掺杂P型非晶硅；6‑背面正极点；7‑隔离环；8‑堵孔负极点；9‑N型基体硅；10‑绝缘胶环。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图对本发明进行详细说明：

[0030] 实施例1

[0031] 本实施例为一种MWT异质结太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0032] 步骤1，选取硅片；

[0033] 步骤2，在所述硅片上进行激光打孔，得到N×N个孔洞点阵；

[0034] 步骤3，将打孔后硅片进行双面抛光，并对硅片正面使用链式臭氧氧化或管式热氧氧化，在正面形成氧化层；

[0035] 步骤4，对所述硅片的背面进行单面织构化，去除硅片表面的损伤层；同时在硅片正面形成均匀绒面；再采用RCA洗剂对所述硅片进行清洗，提高硅片表面的洁净度；

[0036] 步骤5，在所述硅片正背面使用CVD沉积本征非晶硅薄膜；

[0037] 步骤6，在所述硅片正面使用CVD沉积N型掺杂非晶硅薄膜；

[0038] 步骤7，在所述硅片背面使用CVD沉积P型掺杂非晶硅薄膜；

[0039] 步骤8，使用PVD在正背面沉积导电薄膜TCO；

[0040] 步骤9，在所述孔洞周围印刷环形TCO蚀刻浆料，形成印刷蚀刻环，所述印刷蚀刻环内直径大于银负极点直径1 5μm，之后用纯水冲洗并烘干；~

[0041] 步骤10，采用丝网印刷低温浆料依次印刷堵孔电极，即所述覆盖孔洞的银负极点，背面栅线与正极点，正面银栅线；之后进行烘干与固化；

[0042] 步骤11，在所述银负极点的外部，印刷一环形绝缘胶，所述环形绝缘胶的内环直径与银负极点的直径一致，所述环形绝缘胶的外环直径为4.5‑6mm，再将所述硅片进行烘干。

[0043] 进一步的，所述步骤11中的环形绝缘胶覆盖与所述印刷蚀刻环表面。

[0044] 进一步的，所述步骤11中的烘干为在120℃—160℃的环境中烘干。

[0045] 进一步的，所述环形绝缘胶的厚度为5 15μm。~

[0046] 进一步的，所述硅片为P型硅片、N型单晶或多晶或铸锭单晶硅片。

[0047] 基于上述技术方案，设计了实验组和对比组进一步说明本申请的技术效果。

[0048] 本发明提供一种MWT异质结电池的制备工艺方法，此方法中在完成MWT异质结电池印刷后，在负极点周围增加绝缘胶印刷，覆盖隔离环与周围TCO，能够实现隔离环内径最小化，降低背面因隔离引起的PN结失效面积，增加电池背面的PN结有效利用面积，提高电池效率与功率；绝缘胶的使用还可以提高负电极TCO隔离环内外的绝缘效果，降低漏电失效比例，提升良率；有利于提高MWT异质结电池的电流密度，进而提升MWT异质结电池的效率与功率。电池上绝缘胶的使用可以适应组件封装EPE材料的开孔尺寸，增加组件工艺窗口，有效避免电池封装时正负极点与导电芯板的接触异常，提高组件功率与良率。

[0049] 实验组

[0050] 1.硅片：使用N型单晶硅片作为衬底。

[0051] 2.激光打孔：按照6×6孔洞点阵图形，在硅片上打孔，形成直径为0.2mm的圆形孔洞。

[0052] 3.抛光与氧化：将打孔后硅片进行双面抛光，硅片正面使用管式热氧氧化，氧化温度180℃，氧气流量2000sccm,在正面形成5nm氧化层。

[0053] 4.制绒与清洗：采用碱与单面制绒添加剂（TS03）进行单面织构化，去除硅片表面的损伤层，降低光生载流子的复合速率；同时在硅片正面形成均匀绒面，可以起到陷光作用，提高对光的吸收；RCA清洗提高硅片表面的洁净度。

[0054] 5.本征非晶硅层沉积：在硅片正背面使用CVD沉积5nm本征非晶硅薄膜。

[0055] 6.正面N型非晶硅沉积：在正面使用CVD沉积N型掺杂非晶硅薄膜，膜厚为8nm。

[0056] 7.背面P型非晶硅沉积: 在背面使用CVD沉积P型掺杂非晶硅薄膜，膜厚为8nm。

[0057] 8.双面进行TCO导电膜沉积：使用PVD在正背面沉积导电薄膜TCO，膜层厚度为90nm。

[0058] 9.绝缘：在背面6×6个孔洞周围印刷TCO蚀刻浆料，印刷浆料宽度0.1mm，环形内直径为1.6mm；在150℃条件下烘干刻蚀，将孔洞附近TCO实现绝缘隔离，纯水冲洗并烘干。

[0059] 10.金属化：丝网印刷低温浆料，依次印刷堵孔负极点（直径1.4mm），背面电极及正面栅线；经低于200℃温度烘干与固化，形成良好的欧姆接触。

[0060] 11．绝缘胶印刷：沿圆形负极点印刷外环直径为4.6mm，内环直径与负极点直径一致的环形绝缘胶，160℃下1min快速烘干。

[0061] 实施例2：对比组

[0062] 1.硅片：使用N型单晶硅片作为衬底。

[0063] 2.激光打孔：按照6×6孔洞点阵图形，在硅片上打孔，形成直径为0.2mm的圆形孔洞。

[0064] 3.抛光与氧化：将打孔后硅片进行双面抛光，硅片正面使用管式热氧氧化，氧化温度180℃，氧气流量2000sccm,在正面形成5nm氧化层。

[0065] 4.制绒与清洗：采用碱与单面制绒添加剂（TS03）进行单面织构化，去除硅片表面的损伤层，降低光生载流子的复合速率；同时在硅片正面形成均匀绒面，可以起到陷光作用，提高对光的吸收；RCA清洗提高硅片表面的洁净度。

[0066] 5.本征非晶硅层沉积：在硅片正背面使用CVD沉积5nm本征非晶硅薄膜。

[0067] 6.正面N型非晶硅沉积：在正面使用CVD沉积N型掺杂非晶硅薄膜，膜厚为8nm。

[0068] 7.背面P型非晶硅沉积: 在背面使用CVD沉积P型掺杂非晶硅薄膜，膜厚为8nm。

[0069] 8.双面进行TCO导电膜沉积：使用PVD在正背面沉积导电薄膜TCO，膜层厚度为90nm。

[0070] 9.绝缘：在背面6×6个孔洞周围印刷TCO蚀刻浆料，印刷浆料宽度0.1mm，环形内直径为4.6mm；在150℃条件下烘干刻蚀，将孔洞附近TCO实现绝缘隔离，纯水冲洗并烘干。

[0071] 10.金属化：丝网印刷低温浆料，依次印刷堵孔负极点（直径1.4mm），背面电极及正面栅线；经低于200℃温度烘干与固化，形成良好的欧姆接触。

[0072] 将以上实施例1与实施例2电池片进行IV测试对比，实施例1因隔离环直径小，PN结有效面积增加，电流增加明显，效率有至少0.44的显著提升：

[0073]对比 隔离环直径 Eta Voc/V Isc/A FF Rsh
实施例1 1.6mm 24.71 0.745 10.672 85.2 890
实施例2 4.6mm 24.27 0.744 10.447 85.6 921

[0074] 实施例2

[0075] 如图3所示，本申请还提供一种MWT异质结太阳能电池的负极结构，所述负极点结构包含孔洞，所述孔洞贯穿硅片，低温银浆填充孔洞形成银负极点，在所述硅片的背面上，银负极点位置的外部，与所述银负极点间有间距，设有隔离环，所述隔离环为采用TCO蚀刻浆料蚀刻得到；在所述隔离环的表面设有环形绝缘胶。

[0076] 进一步的，所述环形绝缘胶的内环直径与银负极点的直径一致，所述环形绝缘胶的外环直径为4.5‑6mm。

[0077] 实施例3

[0078] 基于上述负极点结构，本申请还提供一种MWT‑HJT电池结构，依次包括正面导电TCO层、正面N型掺杂的非晶硅层、正面本征非晶硅层、N型单晶硅基底、背面本征非晶硅层、背面P型掺杂非晶硅层、背面TCO导电层，正面为绒面结构，背面为抛光面；正面电极为丝印低温银浆，通过制绒前在硅片上制备的孔洞，汇聚贯穿到背面，背面电极为丝印银电极，背面的正负极之间有绝缘隔离，负极点周围印刷绝缘胶。

[0079] 上述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。