[發(fā)明專利]一種電場鈍化背面點接觸晶體硅太陽電池及其制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210002691.X
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN102569437A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈輝;劉家敬;陳達明;梁宗存
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 羅毅萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種電場鈍化背面點接觸晶體硅太陽電池及其制備工藝。

背景技術(shù)

太陽電池就是由具有p-n結(jié)的半導(dǎo)體襯底組成。在一個薄的硅片上，接近電池表面的p-n結(jié)能夠接收到碰撞到它的太陽光，具有一定能量的光子能產(chǎn)生電子空穴對，在p-n結(jié)內(nèi)建電場的作用下電子、空穴產(chǎn)生定向移動，最后在襯底上產(chǎn)生光生電動勢。襯底上產(chǎn)生的光生電動勢場強方向與硅片襯底p-n結(jié)的內(nèi)建電場場強方向相反，這樣使得電池產(chǎn)生漏電電流，減少了有效電流，從而降低了太陽電池的效率。

目前研究及開發(fā)削弱光生電動勢對太陽電池內(nèi)建電場影響的產(chǎn)品還比較少，需要相關(guān)研究機構(gòu)的關(guān)注。

隨著太陽電池行業(yè)的快速發(fā)展，降低太陽電池生產(chǎn)成本與提高太陽電池效率成為目前研究人員的主要目標，因此各種新工藝、新方法、新結(jié)構(gòu)不斷被提出。傳統(tǒng)鋁背場工藝無法滿足薄硅片背面低復(fù)合速率的要求，然而背面點接觸電池被認為是一種可以減少金屬-半導(dǎo)體接觸面積，鈍化背面大部分區(qū)域，有效地減少太陽電池背面復(fù)合速率，提高太陽電池效率的有效方式。同時，對于擁有局域背場的背面點接觸太陽電池，其性能相對沒有局域背場的背面點接觸太陽電池更加優(yōu)異。

目前制備背面點接觸電極方式有絲網(wǎng)印刷腐蝕性漿料開孔、噴墨打印腐蝕性漿料開孔、光刻開孔(如PERC、PERL電池)等。局域背場形成的方式有局域掩模高溫重摻、激光化學(xué)工藝(LCP)等。光刻開孔、激光化學(xué)工藝成本高，產(chǎn)業(yè)化投入大，而絲網(wǎng)印刷腐蝕性漿料開孔精度不高。

利用激光燒蝕技術(shù)制備背面點接觸電極及形成局域背場被認為是方便快捷的方式。Fronhofer?ISE開發(fā)的激光燒蝕工藝(LFC)，通過激光開孔并將鋁與硅形成合金及局域背場，但該工藝需要真空蒸鍍鋁，其成本高；激光化學(xué)工藝(LCP)能夠形成很好的局域背場，但設(shè)備成本投入大，難以產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明采用的激光工藝直接用于開孔及形成硼背場，其效率較高，成本較低，具有產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的潛力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于提供一種電場鈍化背面點接觸晶體硅太陽電池及其制備工藝，該結(jié)構(gòu)及工藝能夠起到背面鈍化效果，減少漏電電流，提高電池效率，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

為了達到上述技術(shù)方案，本發(fā)明是按以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明所述的一種電場鈍化背面點接觸晶體硅太陽電池，包括硅片襯底，所述硅片襯底包括有吸收太陽光的前表面，硅片襯底的前表面有擴散得到的n+層、氮化硅減反膜及銀前電極，所述銀前電極底部設(shè)有若干通孔，所述硅片襯底背面先形成二氧化硅和氮化硅復(fù)合鈍化膜，所述復(fù)合鈍化膜背面印有網(wǎng)狀圖案的中間鋁層，所述中間鋁層通過通孔與銀前電極的底部形成合金實現(xiàn)電荷導(dǎo)通，中間鋁層背面鍍有一層與背面電極形成電荷隔離的氧化鋁介質(zhì)層，所述網(wǎng)狀圖案的中間鋁層的無漿料區(qū)域被激光局域開孔并形成局域硼背場，背電極與硅片襯底以點接觸方式形成歐姆接觸。本發(fā)明中，是通過鍍氧化鋁到中間鋁層形成一層電荷阻擋層，將中間鋁層與背面電極隔離，光照時中間鋁層與前電極形成等勢體，而與背電極之間形成電容器。

作為上述技術(shù)的進一步改進，所述硅片襯底為p型單晶硅片襯底或p型多晶硅片襯底，硅片襯底電阻率為0.5Ω.cm～10Ω.cm，厚度為100～220μm。

所述通孔位于硅片襯底的前表面銀前電極主柵的正下方，通孔直徑為0.2～2mm。

所述的二氧化硅和氮化硅復(fù)合鈍化膜，二氧化硅的厚度為5～50nm，氮化硅厚度為40～200nm。

所述網(wǎng)狀圖案為平面結(jié)構(gòu)，無漿料區(qū)域為方形、圓形或規(guī)則多邊形陣列，其邊長或直徑為200～2000μm，背面接觸孔的面積占無漿料區(qū)域的1％～80％。

所述的有網(wǎng)狀圖案的鋁漿料層厚度為5～30μm。

所述的氧化鋁層厚度為60～300nm。

本發(fā)明還公開了上述電場鈍化背面點接觸晶體硅太陽電池的制備工藝，具體包括以下步驟：

(1)通過激光工藝在硅片襯底上形成若干通孔，并用化學(xué)腐蝕液去除硅片襯底表面的損傷層；

(2)在硅片襯底的兩面經(jīng)過高溫擴散爐擴散形成n+層；

(3)采用化學(xué)腐蝕溶液去除硅片襯底背面的n+層；

(4)在硅片襯底的兩面通過熱氧化形成二氧化硅層；

(5)在硅片襯底背面鍍上一層氮化硅(SiNx:H)，形成二氧化硅和氮化硅復(fù)合鈍化膜，隨后用氫氟酸去除掉硅片襯底前表面的二氧化硅層；

(6)在硅片襯底前表面鍍上氮化硅減反膜；