[實(shí)用新型]一種背面點(diǎn)接觸晶體硅太陽電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120235560.7
• 申請(qǐng)日: 2011-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN202259320U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 竇亞楠;何悅;王濤;江作;王建祿;褚君浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): H01L31/0216
• 分類號(hào): H01L31/0216;H01L31/0352;H01L31/0224
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本專利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(zhì)層，背面點(diǎn)接觸的晶體硅太陽電池。?

背景技術(shù)

晶體硅太陽能電池生產(chǎn)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(jié)過程中氮化硅中的氫容易溢出，減弱鈍化效果；文獻(xiàn)報(bào)道折射率為2.3的氮化硅可達(dá)到低于20cm/s表面復(fù)合速度，工業(yè)電池考慮到鈍化和減反射的優(yōu)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(dá)到最優(yōu)。采用了絲網(wǎng)印刷漿料然后燒結(jié)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(chǎng)，燒結(jié)后鋁漿和硅形成硅鋁合金鈍化硅表面和導(dǎo)出電流，在這種結(jié)構(gòu)下，硅背表面的表面復(fù)合速度高于1000cm/s，且對(duì)于紅外光的反射效率差，只有70％左右。在硅材料成本的驅(qū)動(dòng)下，基底硅材料將會(huì)越來越薄，表面復(fù)合效應(yīng)將會(huì)越來越嚴(yán)重，因此降低電池中硅表面復(fù)合是一個(gè)重要的改善方向。?

發(fā)明內(nèi)容

本專利要解決的技術(shù)問題在于，應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)具有雙層介質(zhì)層鈍化減反射作用的薄膜和具有背表面雙層鈍化介質(zhì)層薄膜鈍化的背面點(diǎn)接觸晶體硅太陽能電池。電池結(jié)構(gòu)如圖1所示：?

在P型硅基底5的上表面向上依次為n+發(fā)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(fā)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(zhǎng)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(shí)通過ALD制備，厚度為10-100nm，工業(yè)生產(chǎn)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(diào)節(jié)；為調(diào)節(jié)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(tǒng)工業(yè)電池采用單層非晶氮化硅鈍化前表面，同時(shí)作為減反射層，從制備工藝上來說很難同時(shí)達(dá)到兩者的最優(yōu)值，所以一般非晶氮化硅的折射率約為2.0，厚度約80nm；本專利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(shí)現(xiàn)鈍化效果和反射效果的最優(yōu)組合。?

考慮到ALD生長(zhǎng)氧化鋁速率緩慢，為達(dá)到工業(yè)化要求，一般非晶氧化鋁不宜生長(zhǎng)過厚，一般小于30nm。?

本專利主要采用氮化硅/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(fù)合速度，同時(shí)減少前表面的反射，增強(qiáng)背表面的內(nèi)反射，從而達(dá)到提高電池光電轉(zhuǎn)換效率的目的。通過本專利制備的電池，具有如下優(yōu)點(diǎn)：?

1，背表面氧化鋁/硅界面存在大量的負(fù)電荷，通過場(chǎng)效應(yīng)鈍化和化學(xué)鈍化硅表面減小電池背表面的表面復(fù)合速度；?

2，背表面氧化鋁/氮化硅/鋁結(jié)構(gòu)增強(qiáng)背表面對(duì)紅外光的內(nèi)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(gè)較優(yōu)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(xù)燒結(jié)工藝中含氫量的減少，從而減弱高溫對(duì)鈍化效果的消極影響；?

5，氧化鋁對(duì)硅的鈍化性能對(duì)UV輻射穩(wěn)定，增強(qiáng)電池抗UV輻射性能；?

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

本專利背面點(diǎn)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(jié)構(gòu)及化學(xué)清洗；?

§2在POCl3氛圍中進(jìn)行擴(kuò)散形成n+發(fā)射極4及去除周邊pn結(jié)和磷硅玻璃形成pn+結(jié)構(gòu)的pn+結(jié)硅基底；?

§3在n+發(fā)射極4表面采用傳統(tǒng)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(xù)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；?