一種背面結(jié)n型雙面晶體硅電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種背面結(jié)N型雙面晶體硅電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前晶體硅電池是太陽(yáng)能電池市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，晶硅太陽(yáng)能電池從材料基體類型上又可以分為P型晶娃電池和N型晶娃電池。相對(duì)于P型單晶娃電池，N型單晶娃電池具有光致衰減小、耐金屬雜質(zhì)污染性能好、少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度長(zhǎng)等特點(diǎn)。這是因?yàn)?I)P型電池光致衰減效應(yīng)產(chǎn)生的原因在于P型晶硅襯底中的硼與氧的結(jié)合，因此欲從根本上解決光致衰減效應(yīng)，就必須避免同時(shí)在硅襯底中出現(xiàn)硼和氧，改用N型晶硅代替P型硅作為基底是解決上述問題的有效途徑；(2)鐵等常見金屬雜質(zhì)對(duì)電子的俘獲截面比對(duì)空穴的俘獲截面大，所以在低注人情況下，N型硅比P型硅耐金屬雜質(zhì)污染性好，具有更長(zhǎng)的少子壽命；(3)在太陽(yáng)能級(jí)硅材料中，不同體電阻率的N型太陽(yáng)能級(jí)硅少子壽命都在幾百微秒到一毫秒之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于P型硅的水平，所以在一般的太陽(yáng)光照情況下，N型電池對(duì)光照產(chǎn)生的少數(shù)載流子收集率高，有利于提高電池的光伏轉(zhuǎn)換性能。目前商業(yè)化的高效電池都是在N型單晶的基底上完成的，典型的是美國(guó)的Sunpower的背接觸電池(IBC)和日本三洋的異質(zhì)結(jié)電池(HIT)，光電轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到24%和22%的水平，但制程中涉及到繁雜的制備步驟和特殊的設(shè)備，每瓦成本居高不下，降價(jià)潛力有限。
[0003]太陽(yáng)能電池表面接收的太陽(yáng)光除了直接由太陽(yáng)輻射來的分量之外，還包括由空氣、塵埃、天空懸浮物等散射引起的相當(dāng)可觀的間接輻射或散射輻射分量，這個(gè)分量可達(dá)直射的輻射總量的10?30%，在陽(yáng)光不足的天氣，這個(gè)比例還要增加。如果光線能從電池背面進(jìn)入電池體內(nèi)被吸收轉(zhuǎn)化為電能，則太陽(yáng)能的利用率即光電轉(zhuǎn)化率將顯著提高。所以雙面受光的電池可以充分提高太陽(yáng)電池的輸出功率和硅材料的利用率，雙面N型晶硅電池結(jié)合了雙面電池及N型硅材料的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為目前研究的熱點(diǎn)。
[0004]尋求能夠較好地兼容目前晶硅電池生產(chǎn)線設(shè)備，制備成本較低且效率較高的電池結(jié)構(gòu)跟制備工藝流程對(duì)于降低太陽(yáng)能電池每瓦成本是至關(guān)重要的。對(duì)于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的雙面N型晶硅電池而言，對(duì)硼發(fā)射極的鈍化及電池制備流程中硼、磷擴(kuò)散制程間的相互掩蔽對(duì)于提升電池效率有重要的意義。不同的生產(chǎn)制造商采用不同的制備工藝流程，以先摻硼為例，在完成單面摻雜形成P+硼發(fā)射極層后，現(xiàn)有工藝主要采用熱氧化生長(zhǎng)的S12薄膜作為摻磷面的擴(kuò)散阻擋層，之后再去除S12掩蔽層，再進(jìn)行發(fā)射極鈍化的處理。這一方法涉及高溫過程且步驟繁雜，熱氧化的溫度高達(dá)100tC以上，同時(shí)氧化時(shí)間應(yīng)不少于30 min以形成厚度大于100 nm的S12薄膜。此高溫過程易導(dǎo)致p+層的擴(kuò)散曲線發(fā)生改變，如表面摻雜濃度的降低，結(jié)深的增加，導(dǎo)致電池的串聯(lián)電阻增加，電接觸性能下降；同時(shí)高溫過程易導(dǎo)致硅襯底的雜質(zhì)濃度增加，電池的體復(fù)合隨之加劇，最終表現(xiàn)為開路電壓和整體效率的下降。專利CN 102544236B報(bào)道在完成單面B摻雜形成p+硼發(fā)射極層后，去除硼硅玻璃層，然后利用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)的方法在硅片兩面沉積SiNJ莫，再在B擴(kuò)面的SiN x上沉積S12,利用磷酸去除未被S12保護(hù)的31&面，然后在此面上進(jìn)行磷擴(kuò)散，此方法涉及多次鍍膜和清洗過程，工藝比較復(fù)雜，不利于提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種背面結(jié)N型雙面晶體硅電池及其制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，簡(jiǎn)化N型雙面晶體硅電池制備工藝，降低成本，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種背面結(jié)N型雙面晶體硅電池，包括前表面Ag電極、前表面減反射膜、磷擴(kuò)散N+前表面場(chǎng)層、N型基底、硼擴(kuò)散發(fā)射極P+層、背面鈍化復(fù)合膜、背面AgAl電極，其特征在于:電池正面與背面均為絨面結(jié)構(gòu)，能夠雙面受光發(fā)電，所述背面鈍化復(fù)合膜包括一硼硅玻璃層和一氮化硅層，硼硅玻璃層在硼擴(kuò)散發(fā)射極P+層之上，氮化硅層則沉積在硼硅玻璃層上。
[0007]所述硼娃玻璃層的厚度在20-50 nm之間。
[0008]所述氮化娃層的厚度在25-60 nm之間。
[0009]通過對(duì)硼硅玻璃的厚度與后續(xù)氮化硅厚度的限制，可以達(dá)到更好的匹配，從而達(dá)到較好的抗反射效果。
[0010]
上述背面結(jié)N型晶體硅電池的制備方法，包括如下步驟:
(1)將原始N型硅片進(jìn)行清洗，去除表面的損傷層，制絨；
(2)將步驟(I)處理后的硅片的正面面貼面地放置進(jìn)行單面硼擴(kuò)散，硅片背面為硼擴(kuò)散面，采用BBr3液態(tài)源擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度為900?970°C，時(shí)間為30?60min，擴(kuò)散方阻為60?
70Ω/ □；
(3)在硼擴(kuò)散推進(jìn)結(jié)束后的降溫過程中通入氧氣對(duì)硼硅玻璃及其與N型硅片的界面進(jìn)行氧化，通入的氧氣的流量為3 — 16 slm，氧化時(shí)間為3 — 40 min，直到降溫至760°C?840 0C ；
(4)在氧化后的硼硅玻璃層上用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法沉積一層氮化硅薄膜，厚度為25-60nm ;
(5)利用槽式制絨設(shè)備將硅片的正面進(jìn)行堿式制絨刻蝕，去除硼擴(kuò)散過程中在正面形成的繞射擴(kuò)散層，同時(shí)形成良好的正面隨機(jī)金字塔面；
(6)將硅片的背面背靠背進(jìn)行單面磷擴(kuò)散，硅片正面為磷擴(kuò)散面；
(7)利用等離子體刻蝕或激光刻蝕去除磷擴(kuò)散形成的周邊結(jié)，利用單面刻蝕設(shè)備去除磷擴(kuò)散在正面形成的磷硅雜質(zhì)玻璃層(PSG);
(8)在硅片的正面沉積氮化硅減反膜，厚度為70-80nm;
(9)在硅片的背面印刷AgAl漿電極，正面印刷Ag漿電極，烘干燒結(jié)，即可得到背面結(jié)N型雙面晶體硅太陽(yáng)能電池。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:N型硅片具有少子壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此在電池前表面產(chǎn)生的光生載流子也能擴(kuò)散至后表面處的PN結(jié)區(qū)被收集，同時(shí)由于電池背面也是采用的制絨結(jié)構(gòu)，硼硅玻璃層和氮化硅疊層薄膜的厚度經(jīng)過與折射率匹配的設(shè)計(jì)對(duì)太陽(yáng)光譜的紫外一可見波段反射率低，因而電池的正面和背面都可以有效地接受陽(yáng)光照射發(fā)電，從而可以提升電池的綜合效率。在電池工藝中采用經(jīng)過氧化處理的硼硅玻璃層和氮化硅層疊層薄膜充當(dāng)硼發(fā)射極的鈍化層和后續(xù)磷擴(kuò)散的擴(kuò)散掩蔽層，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)硼發(fā)射極的鈍化和擴(kuò)散掩蔽的功能，減少了制程中多次刻蝕和掩膜沉積的過程。在制備工藝中對(duì)硼擴(kuò)散推進(jìn)完畢后的在硼發(fā)射極表面形成的硼硅玻璃層進(jìn)行氧化處理，可降低硅與硼硅玻璃層界面處的B原子的濃度，從而降低界面態(tài)的密度，降低了界面復(fù)合速率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)硼擴(kuò)散層的鈍化作用。把PN結(jié)置于背面并采用BSG/SiNx疊層結(jié)構(gòu)作為電池的硼發(fā)射極鈍化層和擴(kuò)散掩蔽層可以大大簡(jiǎn)化工藝，提高了生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)工藝成本，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)一步說明圖1是本發(fā)明的電池結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的工藝流程圖；
其中，附圖1標(biāo)記為:1是正面銀電極；2是正面減反射膜(SiNx) ;3是磷擴(kuò)散層正面場(chǎng)(N+層)；4是基體材料(N型硅)；5是硼擴(kuò)散發(fā)射極(p+層)；6是氧化處理的硼硅玻璃層(BSG) ;7是背面SiNJl ;8是背面AgAl金屬電極。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
如圖2所示，一種背面結(jié)N型雙面晶體硅太陽(yáng)能電池的制備方法，包括如下步驟:
(1)米用N型單晶娃為襯底，將娃片進(jìn)行清洗、制絨，N型單晶娃