[發明專利]一種晶體硅太陽電池及其制備方法有效

申請號：	201110008571.6	申請日：	2011-01-14
公開（公告）號：	CN102122674A	公開（公告）日：	2011-07-13
發明（設計）人：	褚君浩;竇亞楠;何悅;王建祿;馬曉光	申請（專利權）人：	中國科學院上海技術物理研究所
主分類號：	H01L31/0216	分類號：	H01L31/0216;H01L31/052;H01L31/18
代理公司：	上海新天專利代理有限公司 31213	代理人：	郭英
地址：	20008***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種晶體太陽電池及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種晶體硅太陽電池及其制備方法，具體是一種具有雙層前表面鈍化減反介質層和背表面復合鈍化介質層的晶體硅太陽電池及其制備方法。

背景技術

目前多數商業化晶體硅太陽電池采用絲網印刷技術，工藝流程簡單，避免大量應用真空設備，便于大規模生產。如圖2所示，其基本流程為：1.去除硅表面損傷、酸或堿液制絨形成減反射結構及化學清洗；2.在POCl₃氛圍中進行擴散及去除周邊pn+結和磷硅玻璃；3.采用PECVD淀積SiNx:H減反膜；4.絲網印刷正面、背面電極和背表面場；5.燒結形成歐姆接觸。盡管采用這種工藝能大規模生產，但這種電池的前表面和背表面載流子復合嚴重，且背表面對紅外光響應差，使得電池效率比較低。實驗室晶體硅最高效率電池及其他高效率電池普遍采用的是表面SiO₂鈍化技術，可有效的鈍化表面減少載流子復合速度。然而SiO₂鈍化層制備，一般采用900-1100℃的高溫的熱氧化法，對低質量的太陽能級硅片體復合影響嚴重，且要應用昂貴的光刻技術，工藝復雜不利于產業化大規模生產。非晶氮化硅層做前表面的鈍化層，同時也是減反射層，由于工藝的原因鈍化作用和減反射作用并不能同時達到最優的效果。理論上雙層氮化硅薄膜在折射率和厚度匹配的情況下可有效的改善鈍化和減反射效果，但因折射率小于1.9的非晶氮化硅制備的困難，實際應用中很難達到雙層薄膜減反射的效果。梯度折射率氮化硅薄膜同樣因工藝問題而難以實現。非晶硅/非晶氮化硅雙層膜可以起到很好的鈍化效果，但與后續絲網印刷中用到達800℃的高溫并不兼容，因為非晶硅在高溫下容易結晶，結晶后很難達到理想的鈍化效果。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，應用簡單的工藝技術實現具有雙層介質層鈍化減反射作用和具有背表面復合介質層薄膜鈍化的晶體硅太陽能電池，及其制備方法。

本發明晶體硅太陽電池如附圖1所示，該電池結構為：在pn+結硅基底(3)的n+發射極(301)表面依次有第一非晶氧化鋁層(2)和非晶氮化硅層(1)，銀電極(6)穿過非晶氮化硅層(1)和第一非晶氧化鋁層(2)與n+發射極(301)歐姆接觸，p型基底(302)表面有復合鈍化介質層(4)，復合鈍化介質層(4)由氧化硅層(401)和第二非晶氧化鋁層(402)組成，背電極(5)穿過復合鈍化介質層(4)與p型基底歐姆接觸。

所述的第一非晶氧化鋁層(2)是通過溶膠-凝膠法制備在n+發射極(301)上，厚度10-20nm，起到鈍化作用。

所述的非晶氮化硅層(1)是采用傳統PECVD淀積60-100nm折射率為1.9-2.5的非晶氮化硅薄膜。

所述的復合鈍化介質層(4)為氧化硅層(401)和第二非晶氧化鋁層(402)的雙層結構，起到化學鈍化和場鈍化的作用，其中氧化硅層(401)為1.5-3nm厚，第二非晶氧化鋁層(402)為10-100nm厚。

本發明晶體硅太陽能電池的制備方法，采用在傳統工藝和的基礎上增加新工藝和

去除p型硅基底表面損傷、酸或堿液制絨形成減反射結構及化學清洗；

在POCl₃氛圍中進行擴散及去除周邊pn結和磷硅玻璃形成pn+結構的pn+結硅基底(3)；

采用體積比HNO₃∶H2O2＝20-5∶1的混合溶液浸泡p型基底(302)表面30分鐘；其中HNO₃濃度為68％，H₂O₂為濃度為30％；

采用溶膠-凝膠法制備的氧化鋁溶膠，其步驟如下：

(a)在強攪拌下，將異丙醇鋁倒入含有部分硝酸的沸水中水解，持續攪拌；30分鐘后溫度降到85-95℃；

(b)60分鐘后加入濃硝酸，即得到澄清的氧化鋁溶膠，自然冷卻；

在步驟3得到的pn+結硅基底(3)的n+發射極(301)和p型基底(302)表面采用提拉法或旋涂法制備氧化鋁薄膜，400-600℃退火15-30分鐘后，第一非晶氧化鋁層(2)的厚度為10-20nm，第二非晶氧化鋁層(402)的厚度為10-100nm；

采用傳統PECVD淀積60-100nm折射率為1.9-2.5的非晶氮化硅薄膜形成非晶氮化硅層(1)；