本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈍化接觸太陽能電池及制備方法。

背景技術(shù)：

晶硅太陽能電池的表面鈍化一直是設(shè)計(jì)和優(yōu)化的重中之重。從早期的僅有背電場鈍化，到正面氮化硅鈍化，再到背面引入諸如氧化硅、氧化鋁、氮化硅等介質(zhì)層的鈍化局部開孔接觸的perc/perl設(shè)計(jì)。雖然這一結(jié)構(gòu)暫時(shí)緩解了背面鈍化的問題，但并未根除背面鈍化的問題，開孔處的高復(fù)合速率依然存在，而且使工藝進(jìn)一步復(fù)雜。perc以及perl結(jié)構(gòu)的電池雖然已經(jīng)擁有相對(duì)完善的表面鈍化結(jié)構(gòu)，不過將背面的接觸范圍限制在開孔區(qū)域，除了增加了工藝的復(fù)雜度外，開孔的過程采用不同的工藝還會(huì)對(duì)周圍的硅材料造成不同程度的損傷，這也額外地增加了金屬接觸區(qū)域的復(fù)合。由于開孔限制了載流子的傳輸路徑，使之偏離垂直于接觸面的最短路徑并擁堵在開口處，增大了填充因子的損失。近幾年來，一種既能實(shí)現(xiàn)整面鈍化，且無需開孔接觸的技術(shù)成為機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)，這就是鈍化接觸(passivatedcontact)技術(shù)。

n型背結(jié)電池，是在n型襯底硅片下，前表面形成n+摻雜區(qū)域，背表面形成p+發(fā)射極，前接觸電池的受光面(前表面)存在一個(gè)n+/n結(jié)(前表面場)。但是,它的摻雜濃度和結(jié)深無法形成很好的歐姆接觸，導(dǎo)致串聯(lián)電阻增加影響最終的填充因子和轉(zhuǎn)化效率。如何讓前表面場可以有效抑制光生載流子在前表面的復(fù)合，使得更多的光生載流子到達(dá)背面的發(fā)射極，是目前背結(jié)電池電池轉(zhuǎn)換效率提升的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種局部鈍化接觸的背結(jié)太陽能電池及制備方法。

本發(fā)明的提提供的一種局部鈍化接觸的背結(jié)太陽能電池，其技術(shù)方案為：

一種鈍化接觸太陽能電池，包括n型晶體硅基體，其特征在于：所述n型晶體硅基體的前表面從內(nèi)到外依次為隧穿氧化層、本征多晶硅層、局部摻雜的n+多晶硅區(qū)域、鈍化減反膜和n+金屬電極，所述n+金屬電極設(shè)置在所述局部摻雜的n+多晶硅區(qū)域上；所述n型晶體硅基體的背表面從內(nèi)到外依次為p+摻雜區(qū)域、鈍化膜和p+金屬電極，所述p+金屬電極設(shè)置在所述p+摻雜區(qū)域上。

本發(fā)明還提供了一種鈍化接觸太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)、分別對(duì)n型晶體硅基體的前表面和背表面進(jìn)行摻雜處理，所述n型晶體硅基體前表面的摻雜處理方式為：在n型晶體硅基體的前表面生長隧穿氧化層，并在隧穿氧化層上生長本征多晶硅層或本征非晶硅層，然后在本征多晶硅層或本征非晶硅層上，選擇性地局部注入磷離子；所述n型晶體硅基體背表面的摻雜處理方式為：采用apcvd的方式沉積硼硅玻璃，或采用離子注入的方式注入硼離子；

(2)、將n型晶體硅基體采用弱堿性溶液進(jìn)行選擇清洗，去除非注入?yún)^(qū)域的本征多晶硅層或本征非晶硅層，再進(jìn)行退火處理；退火完成后，在硅片前表面形成局部摻雜的n+多晶硅層，在硅片背表面形成p+摻雜的發(fā)射極；

(3)、在n型晶體硅基體的前表面形成鈍化減反膜，在n型晶體硅基體的背表面形成鈍化膜；

(4)、在n型晶體硅基體的前表面形成與n+摻雜區(qū)相歐姆接觸接觸的n+金屬電極，在n型晶體硅基體的背表面形成與p+摻雜區(qū)相歐姆接觸的p+金屬電極，完成太陽能電池的制作。

其中，步驟(1)中，前表面隧穿氧化層為sio2，厚度為1-3nm，sio2的生長方法為高溫?zé)嵫趸?、硝酸氧化法、臭氧氧化法或cvd沉積法。

其中，步驟(1)中，在前表面隧穿氧化層上生長本征多晶硅層或本征非晶硅層的方法是：將n型晶體硅基體放入lpcvd設(shè)備中，在前表面隧穿氧化層上生長本征多晶硅層或本征非晶硅層。

其中，步驟(1)中，在本征多晶硅層或者本征非晶硅層上，采用離子注入掩膜，選擇性地注入磷原子，其磷原子的注入劑量為1×10¹⁵cm^-2～8×10¹⁵cm^-2。

其中，步驟(1)中，在本征多晶硅層或本征非晶硅層上注入磷離子時(shí)，在n型晶體硅基體前表面和離子束之間設(shè)置掩膜，掩膜上設(shè)置線條狀開口，線條狀開口寬度為200～2000um。

其中，步驟(2)中，所述弱堿性溶液為濃度1％的koh水溶液，退火處理的峰值溫度為800～1100℃，退火時(shí)間為30～200min，環(huán)境氣源為n2和o2。

其中，步驟(3)中，鈍化減反膜的制備方法是，在n型晶體硅基體的前表面利用pecvd設(shè)備沉積一層厚度為60-80nm的sinx介質(zhì)膜；鈍化膜的制備方法是，在n型晶體硅基體的背表面利用ald設(shè)備先沉積一層厚度為2-10nm的al2o3介質(zhì)膜，然后在al2o3介質(zhì)膜上再沉積一層厚度為40～80nm的sinx介質(zhì)膜。

其中，步驟(4)中，金屬電極的制備方法是，通過絲網(wǎng)印刷的方法在n型晶體硅基體的前表面n+摻雜區(qū)域上印刷銀漿，在背表面p+摻雜區(qū)域上印刷銀鋁漿，然后進(jìn)行燒結(jié)處理。

其中，進(jìn)行步驟(1)之前，對(duì)n型晶體硅基體的前表面和背表面作制絨處理；n型晶體硅基體的電阻率為0.5～15ω·cm；n型晶體硅基體的厚度為50～300μm。

本發(fā)明的實(shí)施包括以下技術(shù)效果：

本發(fā)明提供的一種鈍化接觸太陽能電池，通過將n型晶體硅基體前表面采用局部的n+摻雜多晶硅鈍化層，相對(duì)于整面n+多晶硅層覆蓋的背結(jié)電池，不僅可以減少多晶硅層對(duì)入射光的無效吸收，從而提升電池的短路電流，并且可以實(shí)現(xiàn)前表面的鈍化接觸，大大降低了電池前表面的復(fù)合速率，提升了開路電壓和短路電流。采用本發(fā)明摻雜處理方式制備的背結(jié)太陽能電池在完成前后表面的鈍化膜覆蓋后其隱開路電壓(impliedvoc)可達(dá)700mv以上，暗飽和電流密度j0<20facm^-2，印刷電極制成背結(jié)接觸電池后，其短波段的內(nèi)量子效率達(dá)98％以上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中鈍化接觸太陽能電池的制備方法步驟一后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中鈍化接觸太陽能電池的制備方法步驟二后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中鈍化接觸太陽能電池的制備方法步驟三后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中鈍化接觸太陽能電池的制備方法步驟四后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中鈍化接觸太陽能電池的制備方法步驟五后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中鈍化接觸太陽能電池的制備方法步驟六后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中鈍化接觸太陽能電池的制備方法步驟七后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例中鈍化接觸太陽能電池的制備方法步驟八后的電池結(jié)構(gòu)截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例以及附圖對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說明，需要指出的是，所描述的實(shí)施例僅旨在便于對(duì)本發(fā)明的理解，而對(duì)其不起任何限定作用。

參見圖1至圖8所示，本實(shí)施例提供的一種鈍化接觸太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)、選擇n型晶體硅基體10，并對(duì)n型晶體硅基體10的前表面和背表面作制絨處理；n型晶體硅基體10的電阻率為0.5～15ω·cm，優(yōu)選1～5ω·cm；n型晶體硅基體10的厚度為50～300μm，優(yōu)選120～200μm；完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖1所示。

(2)、將步驟(1)處理后的n型晶體硅基體10放入apcvd(常壓化學(xué)氣相沉積)機(jī)臺(tái)中，使用氣體為硼烷，在背表面形成一層硼硅玻璃(bsg)24，如圖2所示。

(3)、在步驟(2)處理后的n型晶體硅基體10前表面生長一層隧穿氧化層15，本實(shí)施例中隧穿氧化層15是sio2層。生長隧穿氧化層15的方法有硝酸氧化法、高溫?zé)嵫趸ā⒏墒匠粞跹趸皾袷匠粞跹趸?。本?shí)施例采用濕式臭氧氧化法，將n型晶體硅基體10放入去離子水中，然后在去離子水中通入臭氧，使得臭氧濃度達(dá)到20-50ppm，反應(yīng)溫度30-50℃，時(shí)間為5-20min，生長的隧穿氧化層15的厚度為1-3nm。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖3所示。

(4)、將步驟(3)處理后的n型晶體硅基體10放入lpcvd設(shè)備(低壓化學(xué)氣相沉積)中，在其前表面生長本征多晶硅層26，本征多晶硅層的厚度為大于100nm。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖4所示。

(5)、將步驟(4)處理后的n型晶體硅基體10放入離子注入設(shè)備，硅片前表面與離子源之間設(shè)置掩膜夾具，掩膜上設(shè)置有線條狀開口，開口寬度為200～2000um。在本征多晶硅層26上選擇性注入磷原子，形成注入?yún)^(qū)域28，注入劑量為1×10¹⁵cm^-2～8×10¹⁵cm^-2，優(yōu)選1×10¹⁵cm^-2～3×10cm^-2。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖5所示。

(6)、將步驟(5)處理后的n型晶體硅基體10放入清洗設(shè)備，采用濃度為1％的koh水溶液進(jìn)行選擇性清洗，去除未注入?yún)^(qū)域的本征多晶硅和非晶硅層，最后進(jìn)行烘干；然后將n型晶體硅基體10放入退火爐中進(jìn)行高溫退火。退火處理的峰值溫度為800～1100℃，退火時(shí)間為30～200min，環(huán)境氣源為n2和o2。退火處理后，本征多晶硅層非摻雜區(qū)域26轉(zhuǎn)化為本征多晶硅層12，注入?yún)^(qū)域28轉(zhuǎn)化為n+摻雜多晶硅區(qū)域13。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖6所示。

(7)、在步驟(6)處理后的n型晶體硅基體10的前表面生長鈍化減反膜14，在n型晶體硅基體10的背表面生長鈍化膜18。前表面的鈍化減反膜14是sinx膜，其厚度為60-80nm，背表面的鈍化膜18是sio2、sinx或al2o3介質(zhì)膜中一種或多種，利用ald設(shè)備先沉積一層厚度為2-10nm的al2o3介質(zhì)膜，然后在al2o3介質(zhì)膜上再沉積一層厚度為40～80nm的sinx介質(zhì)膜。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖7所示。

(8)、在n型晶體硅基體10的背表面使用銀漿印刷p+金屬電極22并進(jìn)行烘干，在n型晶體硅基體10的前表面使用摻鋁銀漿印刷n+金屬電極20并進(jìn)行烘干。銀漿及摻鋁銀漿均采用現(xiàn)有n型電池工藝中常用的型號(hào)。完成本步驟后的電池結(jié)構(gòu)如圖8所示。

(9)、將步驟(8)處理后的n型晶體硅基體10傳送入帶式燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)峰值溫度為850-950℃，即完成一種鈍化接觸太陽能電池的制備。

優(yōu)選地，所述n型晶體硅基體的前表面為n型晶體硅表面；或，所述n型晶體硅基體的前表面為在n型晶體硅前表面隧穿氧化層上生長本征多晶硅層或者本征非晶硅層；當(dāng)所述n型晶體硅基體的前表面為在n型晶體硅前表面隧穿氧化層上生長本征多晶硅層或者本征非晶硅層時(shí)，所述n型前表面隧穿氧化層為sio2，厚度為1-3nm，sio2的生長方法為高溫?zé)嵫趸ā⑾跛嵫趸?、臭氧氧化法或cvd沉積法。

參見圖8所示，本實(shí)施例的一種背接觸太陽能電池，包括n型晶體硅基體10，n型晶體硅基體10的前表面從內(nèi)到外依次為隧穿氧化層15、本征多晶硅層12、正表面n+摻雜多晶硅區(qū)域13、鈍化減反膜14和n+金屬電極20；n型晶體硅基體10的背表面從內(nèi)到外依次為背表面p+摻雜區(qū)域16、鈍化膜18和p+金屬電極22，摻雜區(qū)域包括正表面n+摻雜多晶硅區(qū)域13和背表面p+摻雜區(qū)域16，正表面n+摻雜多晶硅區(qū)域13上設(shè)置有n+金屬電極20，背表面p+摻雜區(qū)域16上設(shè)置有p+金屬電極22。

優(yōu)選地，p+金屬電極22是銀鋁背面電極，n+金屬電極2020是銀合金正面電極。鈍化膜18是sio2、sinx或al2o3介質(zhì)膜中一種或多種，前表面的鈍化減反膜14是sinx膜，其厚度為60-80nm，鈍化膜18是sio2、sinx或al2o3介質(zhì)膜中一種或多種，其al2o3介質(zhì)膜為2-10nm，sinx介質(zhì)膜厚度為60-80nm。p+金屬電極22包括背面主柵和背面副柵(圖中未示出)，背面主柵和背面副柵構(gòu)成h型柵線，其中背面主柵寬0.5-3mm，等間距設(shè)置3-6根，背面副柵寬20-60um。n+金屬電極20包括正面主柵和正面副柵(圖中未示出)，正面主柵和正面副柵構(gòu)成h型柵線，其中正面主柵寬0.5-3mm，等間距設(shè)置3-6根，正面副柵寬20-60um。

上述結(jié)構(gòu)的鈍化接觸太陽能電池在完成前后表面的鈍化膜覆蓋后，經(jīng)測試，其隱開路電壓(impliedvoc)可達(dá)700mv以上，暗飽和電流密度j0<20facm^-2，印刷電極制成的背接觸電池后，其短波段的內(nèi)量子效率達(dá)95％以上。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。