本實用新型涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙面鈍化太陽能電池。
背景技術(shù)：
雙面太陽電池發(fā)展的重要方向是采用雙面鈍化的結(jié)構(gòu)，例如P型基片PERC(passivated emitter and rear side cell)電池和N型基片PERT(passivated emitter and rear total diffused)電池等。由于硅片表面態(tài)的存在，使得表面的復(fù)合速率比較高，影響少數(shù)載流子(少子)壽命。鈍化層通過化學鈍化和場效應(yīng)鈍化作用，可以降低硅片表面的復(fù)合速率?；瘜W鈍化通過飽和硅片表面的懸掛鍵，降低各種缺陷態(tài)密度，減少表面復(fù)合中心來降低復(fù)合速率；場效應(yīng)鈍化通過鈍化膜中固定電荷的電場在界面處形成靜電場作用，減少表面受電場排斥的載流子濃度，從而降低復(fù)合速率。
目前太陽能生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛的鈍化膜有SiO2、SiNx和Al2O3，其中SiO2表面固定正電荷濃度為1010cm-2，主要依靠化學鈍化作用進行表面鈍化，適合鈍化P型和N型硅表面；為了區(qū)分兩種方法制備的SiO2，將熱氧化制備的稱為T-SiO2，將PECVD制備的稱為P-SiO2，SiO2為兩種方法制備薄膜的統(tǒng)稱。T-SiO2鈍化性能好，采用產(chǎn)線的擴散爐可雙面同時氧化，但要經(jīng)過高溫(≥900℃)氧化過程，高溫過程會降低硅的體少子壽命，不利于電池性能，在晶硅電池的鈍化中很少采用。低溫熱氧化(＜900℃)薄膜沉積速度較慢，1-3nm厚的T-SiO2就可起到很好的鈍化作用，但在與SiNx疊層使用時對P型面的鈍化具有限制性，因為過薄的T-SiO2對SiNx的場效應(yīng)影響很小，SiNx固定正電荷形成的電場不利于P型面的鈍化。P-SiO2薄膜沉積速度快，但鈍化性能一般。SiO2表面鈍化性能比較穩(wěn)定，但堿離子阻擋能力差。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服以上問題，本實用新型旨在提供一種雙面鈍化太陽能電池，從而提高太陽能電池的靈敏度和發(fā)射效率，實現(xiàn)高效太陽能電池的微型化。
為了達到上述目的，本實用新型提供了一種雙面鈍化太陽能電池，包括硅襯底，在硅襯底正面的絨面結(jié)構(gòu)，在絨面結(jié)構(gòu)底部的N+層，在絨面結(jié)構(gòu)上的正電極，在硅襯底背面的背面SiO2層，在SiO2層背面的背面氮化硅鈍化層，在背面氮化硅鈍化層背面的鋁硅合金層，以及位于鋁硅合金層背面的背電極，在絨面結(jié)構(gòu)上表面從下往上依次具有正面SiO2層和正面氮化硅鈍化層，所述正電極穿過正面氮化硅鈍化層、正面SiO2層和絨面結(jié)構(gòu)而進入N+層中；在硅襯底和背面SiO2層之間還具有P+層；所述背面SiO2層包括從上到下還依次堆疊的第一SiO2層和第二SiO2層；第一背電極穿過鋁硅合金層進入到背面氮化硅鈍化層中；所述第一SiO2層的厚度小于或等于所述第二SiO2層。
優(yōu)選地，所述第一SiO2層為熱氧化SiO2層，所述第二SiO2層為等離子體增強化學氣相沉積SiO2層，所述正面SiO2層為熱氧化SiO2層。
優(yōu)選地，所述P+層的厚度大于所述第一SiO2層的厚度，也大于所述第二SiO2層的厚度。
優(yōu)選地，所述第一SiO2層的厚度大于所述正面SiO2層的厚度，所述第二SiO2層的厚度大于所述正面SiO2層的厚度。
優(yōu)選地，所述第一SiO2層的厚度為1～3nm。
優(yōu)選地，所述第二SiO2層的厚度為2～10nm。
優(yōu)選地，所述正面SiO2層的厚度為1～3nm。
優(yōu)選地，所述背面氮化硅鈍化層為疊層結(jié)構(gòu)，其包括：與背面SiO2層的背面相接觸的SiNx鈍化層，在SiNx鈍化層背面的SiNy鈍化層，SiNx鈍化層中的硅含量高于SiNy鈍化層中的硅含量，其中，x、y均為正數(shù)，且x≦y；所述SiNx鈍化層的厚度與所述SiNy鈍化層厚度不相同。
優(yōu)選地，所述正面氮化硅層的表達式為SiNz，所述正面氮化硅鈍化層的硅含量低于SiNy鈍化層中的硅含量，z為正數(shù)，z≧y；所述正面氮化硅鈍化層的厚度大于或等于所述SiNx鈍化層的厚度，且大于或等于所述SiNy鈍化層的厚度。
優(yōu)選地，所述正面氮化硅鈍化層的厚度為40～200nm，所述背面氮化硅鈍化層的厚度為40～200nm。
本實用新型的雙面鈍化太陽能電池，對N型面的鈍化，采用正面SiO2層-正面氮化硅鈍化層構(gòu)成的堆疊層作為鈍化結(jié)構(gòu)，利用正面SiO2層-正面氮化硅鈍化層的場效應(yīng)鈍化和化學鈍化作用進一步提高鈍化效果。此外，對P型面的鈍化，采用第一SiO2層-第二SiO2層-背面氮化硅鈍化層構(gòu)成的堆疊結(jié)構(gòu)作為鈍化結(jié)構(gòu)，對P型面具有很好的鈍化性能，進一步提高鈍化效果，并消除背面氮化硅鈍化層的場效應(yīng)對P型面的負面影響。因此，本實用新型可以應(yīng)用于P型硅襯底也可以應(yīng)用于N型硅襯底，提高了對電池的鈍化保護效果，提高了電池的性能。
附圖說明
圖1為本實用新型的一個較佳實施例的雙面鈍化太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施方式
為使本實用新型的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本實用新型的內(nèi)容作進一步說明。當然本實用新型并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
以下結(jié)合附圖1和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。
請參閱圖1，本實施例中，一種雙面鈍化太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括：
硅襯底5；這里，硅襯底5可以為N型硅襯底也可以為P型硅襯底等。
在硅襯底5正面的絨面結(jié)構(gòu)3；
在絨面結(jié)構(gòu)3底部的N+層4；
在絨面結(jié)構(gòu)3上的正電極M；正電極M的材料可以為Ag；這里，在絨面結(jié)構(gòu)3表面具有正面SiO2層2，在正面SiO2層2表面具有正面氮化硅鈍化層1，正電極M穿過正面氮化硅鈍化層1、正面SiO2層2和絨面結(jié)構(gòu)3而進入N+層4中；此外，本實施例中的正面氮化硅鈍化層1的表達式為SiNz，z為正數(shù)；這里，正面SiO2層2為熱氧化SiO2層，熱氧化溫度為750-900℃；采用熱氧化SiO2層-正面氮化硅鈍化層構(gòu)成的堆疊層作為鈍化結(jié)構(gòu)，由于熱氧化過程對電池體壽命的影響較小，對P型硅襯底的正面具有很好的鈍化效果，同時可以利用熱氧化SiO2層-正面氮化硅鈍化層的場效應(yīng)鈍化和化學鈍化作用進一步提高鈍化效果。這里，正面氮化硅鈍化層1的可以但不限于采用等離子體增強化學氣相沉積工藝來制備，沉積溫度可以為380-500℃，厚度可以為40～200nm。
在硅襯底5背面的背面SiO2層；背面SiO2層包括從上到下還依次堆疊的第一SiO2層7和第二SiO2層8，第一SiO2層7的厚度小于或等于第二SiO2層8。較佳的，第一SiO2層7為熱氧化SiO2層，熱氧化溫度為750-900℃；第二SiO2層8為等離子體增強化學氣相沉積SiO2層，沉積溫度為380-500℃。熱氧化SiO2層對于P型面具有很好的鈍化性能，可以利用熱氧化SiO2層的化學鈍化作用進一步提高鈍化效果，并消除背面氮化硅鈍化層場效應(yīng)對P型面的負面影響。
在硅襯底5和背面SiO2層之間還具有P+層6。P+層6的厚度大于第一SiO2層7的厚度，也大于第二SiO2層8的厚度，較薄的背面SiO2層有利于器件的微型化。
在背面SiO2層的第二SiO2層8的背面的背面氮化硅鈍化層9；這里，背面氮化硅鈍化層9的可以但不限于采用等離子體增強化學氣相沉積工藝來制備，沉積溫度可以為380-500℃，厚度可以為40～200nm。
在背面氮化硅鈍化層9背面的鋁硅合金層10，以及位于鋁硅合金層10背面的背電極11；具體的，背電極11穿過鋁硅合金層10到背面氮化硅鈍化層9中。
這里，背面氮化硅鈍化層9也可以為疊層結(jié)構(gòu)，其包括：SiNx鈍化層以及在SiNx鈍化層背面的SiNy鈍化層，SiNx鈍化層中的硅含量可以高于SiNy鈍化層111中的硅含量，其中，x、y均為正數(shù)，且x≦y。這里，背電極11穿過鋁硅合金層10到背面氮化硅鈍化層9的SiNy鈍化層中。
本實施例中，在SiNy鈍化層背面形成有鋁硅合金層10。背電極11與P+層6還可以通過通孔(未示出)相電連；通孔一端與背電極11相接觸，另一端穿過鋁硅合金層10、背面氮化硅鈍化層、第二SiO2層8、第一SiO2層7后與P+層6相接觸；通孔頂部還高出第一SiO2層7。較佳的，鋁硅合金層10的厚度可以為背面氮化硅鈍化層總厚度的1/6至1/5，從而不影響背面氮化硅鈍化層的鈍化效果。
本實施例中，背面SiO2層的設(shè)置可以有效消除背面氮化硅鈍化層中固定正電荷對鈍化效果的影響，背面SiO2層固定正電荷密度相對較低，可以忽略其固定正電荷的影響，從而可以確保背面SiO2層的負電荷場鈍化效果，避免背面氮化硅鈍化層的固定正電荷降低鈍化效果；同時，背面高硅含量的SiNx鈍化層具有較好的鈍化性能，低硅含量的SiNy鈍化層具有較好的耐鋁侵蝕性能，這樣既可以起到良好的鈍化效果，又可以起到對鋁侵蝕的抵抗作用，同時，在鈍化效果及耐鋁侵蝕的條件下，使得背面SiNx鈍化層和SiNy鈍化層的整體厚度可以相對于傳統(tǒng)背面氮化硅鈍化層的厚度降低很多，較佳的，x≦1.33，y≧1.33，背面SiNx鈍化層和SiNy鈍化層的整體厚度可以為40～200nm，SiNx鈍化層的厚度與SiNy鈍化層厚度可以相同也可以不相同，SiNx鈍化層的厚度可以為為40～200nm，例如為120nm，SiNy鈍化層的厚度可以為40～200nm，例如為80nm。
本實施例中，正面SiO2層2的設(shè)置可以避免擴散元素從正面氮化硅鈍化層1中擴散進入絨面結(jié)構(gòu)繼而進入硅襯底5中；第一SiO2層的厚度大于正面SiO2層的厚度，第二SiO2層的厚度大于正面SiO2層的厚度，這是因為，設(shè)置正面SiO2層2稍微薄一些，可以確保絨面結(jié)構(gòu)不喪失作用，也即是，可以使依附形成于絨面結(jié)構(gòu)上的正面SiO2層2仍然具有絨面結(jié)構(gòu)的形狀，也即是保型性。同時，背面SiO2層為了避免背面氮化硅層中固定正電荷對硅襯底5的影響，可以做的稍微厚一些；因此，本實施例中，背面SiO2層的總厚度可以大于正面SiO2層2的厚度，這樣，既可以起到各自的作用，還有利于太陽能電池整體的體積微型化。較佳的，正面SiO2層2的厚度為1～3nm，第一SiO2層的厚度為1～3nm，第二SiO2層的厚度為2～10nm。
此外，正面氮化硅鈍化層1的表達式設(shè)為SiNz，為了起到良好的鈍化效果，正面氮化硅層可以為高硅含量的氮化層，此時，相對于背面的SiNy鈍化層，正面氮化硅鈍化層1的硅含量低于SiNy鈍化層的硅含量，z≧y；同時，還是為了起到良好的鈍化效果，正面氮化硅鈍化層1的厚度可以稍微大些，較佳的，正面氮化硅鈍化層1的厚度可以大于或等于SiNx鈍化層的厚度且可以大于或等于SiNy鈍化層的厚度，同時，由于正面SiO2層2的設(shè)置可以有效的避免擴散元素從正面氮化硅鈍化層1進入到絨面結(jié)構(gòu)中，因此，正面氮化硅鈍化層1的厚度可以設(shè)置的較薄，鑒于上述分析本實施例的背面氮化硅層的厚度可以較薄，則本實施例的正面氮化硅鈍化層1的厚度也可以與背面氮化硅層的總厚度相同，也可以與SiNx鈍化層或SiNy鈍化層的厚度相同；例如，正面氮化硅鈍化層101的厚度可以為40～200nm，較佳的為50nm。
本實施例中，上述的雙面鈍化太陽能電池的制備方法，可以采用如下過程：
步驟01：提供一硅襯底；該硅襯底為P型硅襯底；
步驟02：在硅襯底正面形成絨面結(jié)構(gòu)，絨面結(jié)構(gòu)起到入射光的減反射作用，在制備絨面結(jié)構(gòu)之前，可以先去除硅襯底正面和背面損傷。關(guān)于絨面結(jié)構(gòu)的制備可以采用現(xiàn)有工藝，這里不再贅述。
步驟03：對硅襯底進行N型離子摻雜，從而在P型硅襯底中且在絨面結(jié)構(gòu)下方形成N+層；具體N型離子摻雜的工藝條件可以根據(jù)實際需求來設(shè)定，這里不再贅述。
進行了N型離子摻雜之后，還可以通過刻蝕工藝去除硅襯底背面和周邊的PN結(jié)構(gòu)。
步驟04：在P型硅襯底背面沉積形成Al2O3層；這里，可以采用原子層沉積工藝來沉積Al2O3層，Al2O3層的厚度可以與背面SiO2層的厚度相同，較佳的可以為5-10nm。
步驟05：在Al2O3層背面沉積背面SiO2層；這里可以但不限于采用等離子體增強化學氣相沉積工藝來制備背面SiO2層。
步驟06：在背面SiO2層背面沉積SiNx鈍化層；這里可以但不限于采用等離子體化學氣相沉積工藝來沉積SiNx鈍化層。反應(yīng)氣體可以為SiH4和NH3，其中SiH4比例越高SiNx中的硅含量越高，從而可以得到高硅含量的SiNx鈍化層。
步驟07：在SiNx鈍化層背面沉積SiNy鈍化層；這里可以但不限于采用等離子體化學氣相沉積工藝來沉積SiNy鈍化層；同樣，反應(yīng)氣體可以為SiH4和NH3，其中SiH4比例越低SiNx中的硅含量越低，從而可以得到低硅含量的SiNy鈍化層。
步驟08：在P型硅襯底正面的絨面結(jié)構(gòu)表面沉積正面SiO2層；這里可以將P型硅襯底的正面朝上，可以但不限于采用等離子體化學氣相沉積工藝來沉積正面SiO2層；
步驟09：在正面SiO2層表面沉積正面氮化硅鈍化層；這里可以但不限于采用等離子體化學氣相沉積工藝來沉積正面氮化硅層SiNz，反應(yīng)氣體可以為SiH4和NH3，其中SiH4比例越高SiNz中的硅含量越高，從而可以得到高硅含量的SiNy鈍化層。
步驟10：在P型硅襯底背面刻蝕出通孔；這里，可以將P型硅襯底的背面朝上，可以但不限于采用激光穿孔技術(shù)來刻蝕出通孔，通孔穿透鋁硅合金、SiNy鈍化層、SiNx鈍化層、背面SiO2層、Al2O3層之后，進入P型硅襯底中；通孔中填充有鋁硅合金；具體的，首先在通孔中填充鋁，然后通過后續(xù)的燒結(jié)工藝，使得通孔中的鋁和通孔中的硅形成鋁硅合金P+層，具體的描述請繼續(xù)參閱步驟11。
步驟11：在P型硅襯底正面制備正電極、在P型硅襯底背面制備鋁硅合金和背電極，然后對P型硅襯底進行高溫燒結(jié)；這里，關(guān)于正電極、鋁硅合金P+層和背電極的制備可以采用常規(guī)技術(shù)，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉的，這里不再贅述。經(jīng)高溫燒結(jié)后，鋁硅合金的制備包括：在背面氮化硅鈍化層底部形成鋁材料，鋁向背面氮化硅鈍化層的硅材料中擴散經(jīng)燒結(jié)形成鋁硅合金P+層。鋁硅合金P+層不受電阻率和硅襯底厚度變化的影響，進一步提高電池性能。
需要說明的是，本實施例的正面SiO2鈍化層、正面SiNx鈍化層、背SiO2鈍化層、背面的SiNy鈍化層和SiNz鈍化層可以在同一臺PECVD設(shè)備中通過調(diào)整反應(yīng)氣體種類及流量依次實現(xiàn)，不需要增加額外的裝卸片過程，符合規(guī)模化生產(chǎn)的要求。
雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然所述實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本實用新型，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本實用新型所主張的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準。