(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 211062729 U(45)授权公告日 2020.07.21
(21)申请号 202020277515.7(22)申请日 2020.03.09
(73)专利权人 韩华新能源（启东）有限公司
地址 226200 江苏省南通市启东经济开发
区林洋路888号(72)发明人 张薛丹 费存勇 赵福祥 袁晓佳 (74)专利代理机构 苏州创元专利商标事务所有
限公司 32103
代理人 樊晓娜(51)Int.Cl.
H01L 31/0224(2006.01)H01L 31/068(2012.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
CN 211062729 U(54)实用新型名称
一种激光掺杂PERC电池(57)摘要
本实用新型公开一种激光掺杂PERC电池，包括晶体硅基体，电池结构包括设置在晶体硅基体上的多个主栅重掺杂区、设置在主栅重掺杂区上的主栅线、与主栅重掺杂区垂直设置的多个细栅重掺杂区及设置在细栅重掺杂区上的细栅线；主栅重掺杂区与细栅重掺杂区均通过激光掺杂形成，主栅重掺杂区的外轮廓形状与主栅线的外轮廓形状相对应，主栅重掺杂区的数目为小于或等于主栅线的数目，主栅重掺杂区为点状或长条形结构，主栅重掺杂区的方阻范围为30-120Ω。本实用新型提供的PERC电池，有利于主栅银浆与硅基体的结合，降低银硅合金的欧姆接触，提高填充因子；同时，促使主栅下的金属复合几率变小，提高开压Voc，从而提升电池效率。
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权 利 要 求 书
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1.一种激光掺杂PERC电池，包括晶体硅基体(1)，其特征在于，所述电池结构包括设置在晶体硅基体(1)上的多个主栅重掺杂区(2)、设置在主栅重掺杂区(2)上的主栅线、与所述主栅重掺杂区(2)垂直设置的多个细栅重掺杂区(3)及设置在细栅重掺杂区(3)上的细栅线，所述主栅重掺杂区(2)与主栅线平行设置，所述细栅重掺杂区(3)与细栅线平行设置，每相邻两个主栅重掺杂区(2)之间保持预设的间距，每相邻两个细栅重掺杂区(3)之间保持预设的间距；所述主栅重掺杂区(2)的数目为小于或等于主栅线的数目，所述细栅重掺杂区(3)的数目为小于或等于细栅线的数目；
所述主栅重掺杂区(2)与细栅重掺杂区(3)均通过激光掺杂形成，所述主栅重掺杂区(2)的外轮廓形状与主栅线的外轮廓形状相对应，所述主栅重掺杂区(2)为点状或长条形结构，所述主栅重掺杂区(2)的方阻范围为30-120Ω，所述主栅重掺杂区(2)的宽度范围设置为30um-150um。
2.根据权利要求1所述的激光掺杂PERC电池，其特征在于，所述主栅重掺杂区(2)为连续的长条形结构；或所述主栅重掺杂区(2)为间断结构，其间隙的长度范围设置为10-50mm。
3.根据权利要求1所述的激光掺杂PERC电池，其特征在于，所述主栅重掺杂区(2)为点状结构，每个点的直径范围设置为30um-150um。
4.根据权利要求1所述的激光掺杂PERC电池，其特征在于，所述主栅重掺杂区(2)的宽度与细栅重掺杂区(3)的宽度相等。
5.根据权利要求1所述的激光掺杂PERC电池，其特征在于，所述主栅重掺杂区(2)的长度范围设置为100-210mm。
6.根据权利要求1所述的激光掺杂PERC电池，其特征在于，所述主栅重掺杂区(2)设置在细栅重掺杂区(3)上。
7.根据权利要求1所述的激光掺杂PERC电池，其特征在于，所述主栅重掺杂区(2)设置在细栅重掺杂区(3)下。
8.根据权利要求1所述的激光掺杂PERC电池，其特征在于，多个主栅重掺杂区(2)等间距分布，多个细栅重掺杂区(3)等间距分布。
9.根据权利要求1所述的激光掺杂PERC电池，其特征在于，所述主栅重掺杂区(2)的长度大于或等于所述主栅线的长度。
10.根据权利要求1所述的激光掺杂PERC电池，其特征在于，所述晶体硅基体(1)上表面由下向上依次设置有细栅重掺杂区(3)、轻掺杂区(4)、上氮化硅层(5)与前表面金属层(6)，所述晶体硅基体(1)的下表面由上向下依次设置有氧化铝层、下氮化硅层(7)与背表面金属层(8)，所述轻掺杂区(4)由扩散形成；
所述氧化铝层和下氮化硅层(7)上均具有激光开槽(9)，所述背表面金属层(8)与晶体硅基体(1)之间通过激光开槽(9)形成线接触。
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说 明 书一种激光掺杂PERC电池
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技术领域
[0001]本实用新型涉及晶体硅太阳能电池制造系统领域，尤其涉及一种激光掺杂PERC电池。
背景技术
[0002]太阳能光伏发电，由其清洁、安全、便利及高效等特点，已成为全世界普遍关注和重点发展的新兴产业。目前的太阳能电池技术领域，高效电池技术应用不断进步，例如PERC等高效电池，其电池的转换效率不断的在提升，在不断叠加技术当中，其中之一可以利用激光进行掺杂，制备选择性发射电极(SE)电池。理想状态下，未印刷金属浆料区域(即没有银硅合金)的方块电阻做高，提升太阳能电池片的开路电压和短路电流，而印刷金属浆料区域处的方块电阻就做低(增加PN结的深度，增加表面的磷原子浓度)，降低银硅合金的接触电阻，抑制太阳电池的填充因子进一步降低，这样就能有效提升太阳能电池的效率，这种对硅片表面的PN结深度和磷原子浓度。[0003]有不同要求的工艺，即常说的选择性发射极技术，激光掺杂选择性发射电极(SE)电池的原理，通过对晶体硅片进行高方阻扩散后，利用激光掺杂将PSG中的磷源往硅片里面推进，形成高浓度的重掺杂区，有利于欧姆接触提高FF；而没有激光掺杂的浅掺区相对浓度较低一点，硅片内形成梯度掺杂，拓宽P-N结区的宽度，提高开路电压；同时浅结可以更好的吸收太阳光，浅结对应的太阳光中的短波段光谱，此范围内的光谱中包含的光子数较多，可以获得更好的蓝波响应，从而提升短路电流Isc。
[0004]常规的激光掺杂制备选择性发射电极(SE)电池，忽视了主栅区域金属与晶体硅接触时由于方块电阻高而引起的欧姆接触电阻大，填充因子FF值会损失的问题，从而使得电池效率有一定的损失。
实用新型内容
[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种激光掺杂PERC电池，以解决在常规的激光掺杂SE电池中，由于高方阻引起的主栅区域银硅合金处的接触电阻变大的问题，所述技术方案如下：
[0006]本实用新型提供一种激光掺杂PERC电池，包括晶体硅基体，所述电池结构包括设置在晶体硅基体上的多个主栅重掺杂区、设置在主栅重掺杂区上的主栅线、与所述主栅重掺杂区垂直设置的多个细栅重掺杂区及设置在细栅重掺杂区上的细栅线，所述主栅重掺杂区与主栅线平行设置，所述细栅重掺杂区与细栅线平行设置，每相邻两个主栅重掺杂区之间保持预设的间距，每相邻两个细栅重掺杂区之间保持预设的间距；所述主栅重掺杂区的数目为小于或等于主栅线的数目，所述细栅重掺杂区的数目为小于或等于细栅线的数目；[0007]所述主栅重掺杂区与细栅重掺杂区均通过激光掺杂形成，所述主栅重掺杂区的外轮廓形状与主栅线的外轮廓形状相对应，所述主栅重掺杂区为点状或长条形结构，所述主栅重掺杂区的方阻范围为30-120Ω，所述主栅重掺杂区的宽度范围设置为30um-150um。
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进一步地，所述主栅重掺杂区为连续的长条形结构；或所述主栅重掺杂区为间断
结构，其间隙的长度范围设置为10-50mm。[0009]进一步地，所述主栅重掺杂区为点状结构，每个点的直径范围设置为30um-150um。[0010]进一步地，所述主栅重掺杂区的宽度与细栅重掺杂区的宽度相等。[0011]进一步地，所述主栅重掺杂区的长度范围设置为100-210mm。[0012]进一步地，所述主栅重掺杂区设置在细栅重掺杂区上。[0013]进一步地，所述主栅重掺杂区设置在细栅重掺杂区下。[0014]进一步地，多个主栅重掺杂区等间距分布，多个细栅重掺杂区等间距分布。[0015]进一步地，所述主栅重掺杂区的长度大于或等于所述主栅线的长度。[0016]进一步地，所述晶体硅基体上表面由下向上依次设置有细栅重掺杂区、轻掺杂区、上氮化硅层与前表面金属层，所述晶体硅基体的下表面由上向下依次设置有氧化铝层、下氮化硅层与背表面金属层，所述轻掺杂区由扩散形成；所述氧化铝层和下氮化硅层上均具有激光开槽，所述背表面金属层与晶体硅基体之间通过激光开槽形成线接触。[0017]本实用新型提供的技术方案带来的有益效果如下：[0018]a.本实用新型设计的激光掺杂PERC电池，通过增加主栅区域的重掺杂结构，有利于主栅银浆与硅基体的结合，降低银硅合金的欧姆接触，提高填充因子FF；同时，主栅区域的重掺杂磷原子浓度增加使得主栅下电子浓度的增加，促使主栅下的金属复合几率变小，有利于开压Voc的提高，从而提升电池效率；[0019]b.相比于常规的电池制作方式，本申请提供的激光掺杂PERC电池制作中仅仅需要改变激光工艺，无需增加额外的工序及成本，方可提高电池片的效率。附图说明
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本实用新型实施例提供的激光掺杂PERC电池的剖视图；
[0022]图2是本实用新型实施例提供的激光掺杂PERC电池的主栅重掺杂区和细栅重掺杂区的俯视图。[0023]其中，附图标记包括：1-晶体硅基体，2-主栅重掺杂区，3-细栅重掺杂区，4-轻掺杂区，5-上氮化硅层，6-前表面金属层，7-下氮化硅层，8-背表面金属层，9-激光开槽。具体实施方式
[0024]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。[0025]需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、
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“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。[0026]在本实用新型的一个实施例中，提供了一种激光掺杂PERC电池，具体结构参见图1和图2，其包括晶体硅基体1，所述电池结构包括设置在晶体硅基体1上的多个主栅重掺杂区2、设置在主栅重掺杂区2上的主栅线、与所述主栅重掺杂区2垂直设置的多个细栅重掺杂区3及设置在细栅重掺杂区3上的细栅线，所述主栅重掺杂区2的数量与主栅线的数量相同或少于主栅线数量，通常为3-12个，当所述主栅重掺杂区2的数量与主栅线的数量相同时，重掺杂区域的增加，使得所有主栅区域下的电子浓度都有所提高，接触更好，但开压虽然稍微有所损伤，激光对晶体硅基体表面有轻微伤害；当所述主栅重掺杂区2的数量小于主栅线的数量时，接触相比较差，对开压影响小，激光对晶体硅基体表面伤害相比更小，因此，可根据实际需要选择主栅重掺杂区2的数量。所述细栅重掺杂区3的数量小于或等于细栅线的数量。
[0027]所述主栅重掺杂区2与主栅线平行设置，即所述主栅重掺杂区2沿主栅线的长度方向设置(如图2中X轴方向)；所述细栅重掺杂区3与细栅线平行设置，即所述细栅重掺杂区3沿细栅线的长度方向(如图2中Y轴方向)设置，主栅线与细栅线垂直设置，主栅重掺杂区2与细栅重掺杂区3垂直设置，参见图2。每相邻两个主栅重掺杂区2之间保持预设的间距，每相邻两个细栅重掺杂区3之间保持预设的间距，多个主栅重掺杂区2等间距或不等间距分布，优选等间距分布；多个细栅重掺杂区3等间距或不等间距分布，优选等间距分布。[0028]所述主栅重掺杂区2与细栅重掺杂区3均通过激光掺杂形成，即通过在常规的激光掺杂工艺中，添加与印刷工序中网版图形中主栅分布一致的激光掺杂区域，通过激光将硅片上磷硅玻璃中的磷源向硅片中更近一步推进，从而实现主栅区域下的重掺杂以形成主栅重掺杂区2结构。
[0029]所述主栅重掺杂区2的具体结构如下：所述主栅重掺杂区2的外轮廓形状与主栅线的外轮廓形状相对应，即主栅重掺杂区2的构造主要根据主栅线的形状进行调整，通常主栅线为长条形结构，所述主栅重掺杂区2为长条形结构或者点状结构，所述主栅重掺杂区2为连续(不间断)的长条形结构，所述主栅重掺杂区2的长度范围设置为100-210mm；所述主栅重掺杂区2的长度大于或等于主栅线的长度；所述主栅重掺杂区2的方阻范围为30-120Ω；所述主栅重掺杂区2为间断结构，其间隙的长度范围设置为10-50mm。所述主栅重掺杂区2为点状结构，每个点的直径范围设置为30um-150um。同时，所述主栅重掺杂区2为与印刷工序中网版图形中细栅线分布优选一致的区域，所述主栅重掺杂区2的宽度与细栅重掺杂区3的宽度相等或不相等，优选相等，等于一个激光光斑大小的宽度，两者宽度范围均设置为30um-150um；若不相等，可调节激光发射器。[0030]在激光掺杂工艺中，可先增加与印刷工序中网版图形中细栅分布一致的激光掺杂区域(主栅重掺杂区)，再增加与印刷工序中网版图形中主栅分布一致的激光掺杂区域(细栅重掺杂区)，即可形成所述主栅重掺杂区2设置在细栅重掺杂区3上，或者，可先增加与印
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刷工序中网版图形中主栅分布一致的激光掺杂区域(主栅重掺杂区)，再增加与印刷工序中网版图形中细栅分布一致的激光掺杂区域(细栅重掺杂区)，即可所述主栅重掺杂区2设置在细栅重掺杂区3下。
[0031]本实用新型提供的实施例中，所述晶体硅基体1上表面由下向上依次设置有细栅重掺杂区3(即为n++层)、轻掺杂区4(即n+层，其由扩散形成)、上氮化硅层5与前表面金属层6，主栅重掺杂区2(即为n++层)在细栅重掺杂区3上；所述晶体硅基体1的下表面由上向下依次设置有氧化铝层、下氮化硅层7与背表面金属层8，所述轻掺杂区4由扩散形成；所述氧化铝层和下氮化硅层7上均具有激光开槽9，所述背表面金属层8与晶体硅基体1之间通过激光开槽9形成线接触，参见图2。
[0032]对常规的激光掺杂SE电池(简称常规电池)和本实用新型中增加激光工艺中对主栅部分的重掺杂的激光掺杂SE电池(简称本申请)进行形成测试，具体试验对比数据见下表。
[0033]表1本申请提供的电池与常规电池的性能对比
Eff(％)Uoc(V)Isc(A)FF(％)常规电池22.36％0.68159.81381.67本申请22.41％0.68229.8281.73
[0035]由上表可知，相比于常规的激光掺杂SE电池，本实用新型中增加激光工艺中对主栅部分的重掺杂的激光掺杂SE电池，可以提升开路电压Voc(增加0.0006V)，短路电流Isc(增加0.0007A)，填充因子FF(增加0.06％)，进而提升电池效率Eff(提高增加0.05％)。[0036]相比于常规的PERC电池结构，本实用新型提供的电池结构的优势在于：增加了主栅区域的重掺杂(主栅重掺杂区2结构)，有利于主栅银浆与硅基体的结合，降低了银硅合金的欧姆接触，提高了填充因子FF；同时，主栅区域的重掺杂磷原子浓度增加使得主栅下电子浓度的增加，促使主栅下的金属复合几率变小，有利于开压Voc的提高；从而使得电池效率有所增益；另外，相比于常规的电池制作方式，本申请提供的激光掺杂PERC电池制作中仅仅需要改变激光工艺，无需增加额外的工序及成本，方可提高电池片的效率。[0037]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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