[發明專利]一種背面點接觸晶體硅太陽電池及制備方法

有效

• 申請號: 201110187549.2
• 申請日: 2011-07-06
• 公開（公告）號: CN102290473A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 竇亞楠;何悅;王濤;江作;王建祿;褚君浩
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052;H01L31/0216;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及一種晶體硅太陽電池，具體涉及一種前表面和背表面都具有雙層鈍化介質層，背面點接觸的晶體硅太陽電池及其制備方法。

背景技術

晶體硅太陽能電池生產過程中前表面采用PECVD制備的氮化硅作為鈍化層兼減反層，單層減反層的反射較高，且在燒結過程中氮化硅中的氫容易溢出，減弱鈍化效果；文獻報道折射率為2.3的氮化硅可達到低于20cm/s表面復合速度，工業電池考慮到鈍化和減反射的優化組合一般采用折射率為2.0左右80nm的氮化硅，其鈍化效果并未達到最優。采用了絲網印刷漿料然后燒結制備電極，尤其是背面采用銀漿制備背電極和鋁漿制備背電場，燒結后鋁漿和硅形成硅鋁合金鈍化硅表面和導出電流，在這種結構下，硅背表面的表面復合速度高于1000cm/s，且對于紅外光的反射效率差，只有70％左右。在硅材料成本的驅動下，基底硅材料將會越來越薄，表面復合效應將會越來越嚴重，因此降低電池中硅表面復合是一個重要的改善方向。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，應用產業化的工藝技術實現具有雙層介質層鈍化減反射作用的薄膜和具有背表面雙層鈍化介質層薄膜鈍化的背面點接觸晶體硅太陽能電池及制備方法。電池結構如圖1所示：

在P型硅基底5的上表面向上依次為n+發射極4、60-100nm折射率為1.7-2.8的上氮化硅層3和10-100nm的上氧化鋁層201，金屬銀電極1穿過上氧化鋁層201和上氮化硅層3與n+發射極4連接；在P型硅基底5的下表面向下依次為10-100nm的下氧化鋁層202、60-200nm的下氮化硅層6和金屬鋁層7，金屬鋁層7通過孔洞與P型硅基底5連接；所述孔洞為圓形孔或方形孔，圓形孔直徑為50-300um，方形孔邊長為50-200um，開孔面積占背表面總面積的1％-10％。

所述上氧化鋁層和下氧化鋁層同時通過ALD制備，厚度為10-100nm，工業生產一般為10-30nm。

所述上氮化硅層和下氮化硅層通過PECVD制備，上氮化硅厚度為60-100nm，下氮化硅厚度為60-200nm，折射率均為1.7-2.8可調節；為調節折射率上氮化硅層和下氮化硅層的材料包括氮化硅SiNx和含有一定量氧元素的氮氧化硅SiNxOy。

一般傳統工業電池采用單層非晶氮化硅鈍化前表面，同時作為減反射層，從制備工藝上來說很難同時達到兩者的最優值，所以一般非晶氮化硅的折射率約為2.0，厚度約80nm；本發明所述前表面氮化硅的折射率可從1.7變化到2.8，再配合折射率為1.6-1.7的氧化鋁可實現鈍化效果和反射效果的最優組合。

考慮到ALD生長氧化鋁速率緩慢，為達到工業化要求，一般非晶氧化鋁不宜生長過厚，一般小于30nm。

本發明主要采用氮化硅/氧化鋁及氧化鋁/氮化硅雙層膜分別鈍化晶體硅電池的前表面和背表面，減少表面復合速度，同時減少前表面的反射，增強背表面的內反射，從而達到提高電池光電轉換效率的目的。通過本發明制備的電池，具有如下優點：

1，背表面氧化鋁/硅界面存在大量的負電荷，通過場效應鈍化和化學鈍化硅表面減小電池背表面的表面復合速度；

2，背表面氧化鋁/氮化硅/鋁結構增強背表面對紅外光的內反射提高量子效率；

3，氧化鋁折射率為1.6-1.7，SiNx折射率為1.7-2.8，前表面形成氮化硅/氧化鋁雙層抗反射涂層減少表面反射，一個較優化的組合為100nm折射率為1.6的氧化鋁+65nm折射率為2.46的氮化硅；

4，前表面致密的氧化鋁層阻止前表面氮化硅在后續燒結工藝中含氫量的減少，從而減弱高溫對鈍化效果的消極影響；

5，氧化鋁對硅的鈍化性能對UV輻射穩定，增強電池抗UV輻射性能；

6，熱性能良好，通過下氮化硅層保護較薄的氧化鋁層及抑制高溫過程氧化鋁中氫的溢出，增強燒結高溫過程中的鈍化性能的穩定性。

本發明背面點接觸晶體硅太陽電池的制備工藝如下：

§1去除P型硅基底5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氛圍中進行擴散形成n+發射極4及去除周邊pn結和磷硅玻璃形成pn+結構的pn+結硅基底；

§3在n+發射極4表面采用傳統PECVD淀積60-100nm折射率為1.7-2.5的非晶氮化硅薄膜形成上氮化硅層3；為防止后續清洗工藝過多腐蝕氮化硅層，這里采用直接法PECVD淀積上氮化硅層3；