[發明專利]一種抗LID黑硅太陽能高效電池及其生產方法

有效

• 申請號: 201510330355.1
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN106328736B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 姚玉
• 申請（專利權）人: 鎮江大全太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/0236;H01L31/0216;H01L31/18
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，具體公開一種抗LID黑硅太陽能高效電池及其生產方法。

背景技術

硅是世界上儲量最豐富的元素之一,廣泛的應用于光電探測、光通信、微電子設備等重要領域。但是由于晶體硅的本身的性質,使得晶體硅表面對可見-紅外光的反射很高,極大的限制了硅基光電器件的靈敏度、可用波段范圍以及轉換效率等關鍵技術指標。近年來,一種叫黑硅的微結構硅引起了人們極大的關注,黑硅由于對可見-紅外光波段的光有著其極高的吸收,可以廣泛應用于生物,紅外探測,太陽能電池,藥學,微電子,農業和安全檢測等方面。常規的晶體硅太陽電池都是基于p 型摻硼硅晶體制造的,但這種電池存在著光衰減現象,該現象已經成為制約高效太陽電池發展的一個重要瓶頸。目前光衰減現象的性質和機理還未完全清楚, 它是當前國際上晶體硅太陽電池材料和器件方向的研究熱點之一。光衰問題可以通過抑制光衰減的缺陷生成-硼氧復合體的方法來解決，抑制硼氧復合體的方法包括①降低氧含量②降低硼濃度③p型摻鎵硅晶體（鎵取代硼）④n型硅晶體（不含硼）⑤高溫熱處理⑥同族摻雜（鍺、錫和碳）硅晶體。

目前制備黑硅的方法多種多樣,最具產業化的兩種方法為干法制絨RIE（Reactive Ion Etching）和濕法制絨MCCE(Met鋁Catalyzed Chemic鋁Etching)。采用RIE法或MCCE法制備黑硅納米陷光娥眼結構可以顯著提高可見-紅外光波段的光譜吸收，但是由于黑硅制備過程中表面積的增大以及引入的缺陷，具有較高的表面復合速率和較低的少數載流子壽命，導致開路電壓下降、漏電增大，太陽能電池的光電轉換效率沒有顯著的提高。黑硅納米陷光娥眼結構使形成的PN結結深不均勻，PN結淺結處硼和氧多數處于亞穩態，容易形成硼氧復合體，導致光照衰減（LID）現象更加嚴重。同時，PN結淺結處容易燒穿，導致太陽能電池的漏電現象更加嚴重。

發明內容

本發明的目的在于：為解決以上問題提供一種增強光能吸收，提高光電轉換效率，減少電池漏電現象，具有抗LID和PID效果的抗LID黑硅太陽能高效電池及其生產方法。

本發明所采用的技術方案是這樣的：

一種抗LID黑硅太陽能高效電池，包括正、負電極和鋁背場，還包括P型硅片襯底和依次位于P型硅片襯底上的PN結、SiO₂氧化膜、SiNx薄膜，所述PN結厚度均勻，所述SiNx薄膜包覆在SiO₂氧化膜表面

進一步地，所述P型硅片襯底一端平整，另一端呈陷光結構，在其陷光結構端端面為PN結；所述PN結外側、P型硅片襯底陷光結構端外層為SiO₂氧化膜；所述SiNx薄膜一端平整，另一端與所述P型硅片襯底陷光結構端形成吻合設置。

進一步地，所述P型硅片襯底純度大于99.9999%。

進一步地，所述PN結深為0.1~10μm。

進一步地，所述SiNx薄膜厚度為50~150nm。

上述一種抗LID黑硅太陽能高效電池的生產方法，包括如下步驟：

（1）高陷光納米柱的制作，對P型硅片進行RIE法或MCCE法處理制備高陷光納米柱；

（2）第一次擴散，將硅片置于擴散爐中，在保護氣體N₂、O₂氣氛下采用通入磷源工藝進行擴散；

（3）去除邊結和磷硅玻璃層；

（4）第二次擴散，在擴散爐中，利用O₂作為擴散源，在保護氣體N₂氣氛下進行擴散；

（5）利用PEVCD設備對硅片進行SiNx表面鈍化和減反薄膜沉積；

（6）制備電池負電極、正電極和鋁背場，完成抗LID黑硅太陽能電池制備。

進一步地，所述步驟（2）中氣體擴散溫度為810~860℃。

進一步地，所述步驟（3）中采用濕法刻蝕工藝去除邊結和磷硅玻璃層，依次經過經過混酸刻蝕槽、背面拋光、稀釋的氫氟酸、去離子水清洗處理，其中酸液濃度和堿液濃度保持不變。

進一步地，所述步驟（4）中氣體擴散溫度為600~800℃。

綜上所述，由于采用上述技術方案，本發明的有益效果是：

1、利用RIE法或MCCE法形成黑硅納米陷光娥眼結構，由于超低納米減反結構陣列的獨特減反效果，增加了光能的吸收，有利于提高納米柱電池的轉化效率；