[發明專利]一種隧穿氧化層鈍化接觸太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201610271978.0
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105762234B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 葉繼春;高平奇;曾俞衡;韓燦;廖明墩;王丹;于靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/068;H01L31/0224;H01L31/0216
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 鄭小粵

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池，特別是涉及一種隧穿氧化層鈍化接觸太陽電池及其制備方法。

背景技術

隧穿氧化層鈍化接觸(TOPCon)太陽能電池是近年來由德國弗蘭霍夫太陽能研究所提出的一種新型硅太陽能電池。電池采用n型硅片，硅片背面覆蓋一層2nm以下的氧化硅層作為鈍化隧穿層，然后再覆蓋一層摻雜的薄膜硅層，使電池的背面鈍化，隧穿氧化層鈍化接觸太陽能電池的基本電池結構參見圖1所示，太陽能電池的背面結構依次為n型硅片、鈍化隧穿層、摻雜n型薄膜硅層、金屬電極層，當電池工作時，電子從n型硅片隧穿通過氧化硅層進入摻雜n型薄膜硅層中。此外，該研究所還公布了正反兩面的設計，采用p型浮區硅片(Float Zone Silicon，FZ)，正反兩面直接化學生長氧化層，之后分別沉積摻雜的薄膜硅層。

摻雜薄膜硅與金屬電極之間的接觸電阻很大程度上取決于摻雜薄膜硅中的摻雜，當與鋁電極形成相同的接觸電阻時，n型薄膜硅的摻雜濃度要比P型薄膜硅的摻雜濃度高出約兩個數量級。例如，當接觸電阻率低于0.001Ωcm²，那么p型硅中的硼濃度要高于10¹⁷cm^-3，而n型硅中的磷濃度要高于10¹⁹cm³。在隧穿氧化層鈍化接觸(TOPCon)太陽能電池結構中，背面的金屬電極與磷摻雜n型薄膜硅層接觸，為了使得接觸電阻盡可能的小，那么就勢必提高多晶硅層中的磷摻雜濃度，其磷摻雜濃度要達到10¹⁹-10²²cm^-3或更高。然而高濃度的磷摻雜具有以下缺點：

首先，磷的濃度過高會加劇載流子的俄歇復合速率，同時可能誘導多晶硅層中形成磷化硅沉淀，這兩者均會使載流子復合速度加劇，從而降低載流子的收集效率；

其次，必須制備高濃度磷摻雜非晶硅薄膜硅層，并通過后繼退火使薄膜晶化形成高濃度磷摻雜多晶硅薄膜硅層。高濃度的磷摻雜將導致后繼薄膜晶化、雜質激活等工藝變得復雜，同時引入更高的缺陷態，降低薄膜質量；

最后，高濃度的磷摻雜還可能在后繼退火過程中使磷元素擴散進入氧化硅層，從而破壞鈍化隧穿層的完整性，引起漏電流、表面復合加劇等問題，從而降低電池性能。

發明內容

基于此，本發明的目的在于，針對高濃度摻雜的薄膜硅層導致的工藝復雜、薄膜質量差及降低的載流子的收集效率問題，提供一種改進的隧穿氧化層鈍化接觸太陽電池及其制備方法。

本發明提供的一種隧穿氧化層鈍化接觸太陽能電池，其中，所述太陽能電池包括硅片、鈍化隧穿層、摻雜薄膜硅層，所述鈍化隧穿層介于所述硅片和所述摻雜薄膜硅層之間，其中所述摻雜薄膜硅層的摻雜濃度是不均勻的，所述摻雜薄膜硅層鄰近鈍化隧穿層一側的摻雜濃度小于遠離鈍化隧穿層一側的摻雜濃度。

在其中一個實施例中，所述摻雜薄膜硅層的摻雜濃度是梯度變化的，所述摻雜薄膜硅層的摻雜濃度從鄰近鈍化隧穿層一側向遠離鈍化隧穿層一側梯度遞增。

在其中一個實施例中，所述硅片為n型硅片，所述摻雜薄膜硅層為磷摻雜n型薄膜硅層，所述磷摻雜n型薄膜硅層鄰近所述鈍化隧穿層一側2nm深度范圍內的磷摻雜濃度為0～1e¹⁶cm^-3。

在其中一個實施例中，所述磷摻雜n型薄膜硅層遠離所述鈍化隧穿層一側2nm深度范圍內的磷摻雜濃度為1e¹⁹～1e²²cm^-3。

在其中一個實施例中，所述的太陽能電池，其特征在于所述摻雜薄膜硅層的厚度為1-80nm。

本發明提供的一種隧穿氧化層鈍化接觸太陽能電池的制備方法，所述太陽能電池包括硅片、鈍化隧穿層、摻雜薄膜硅層，所述鈍化隧穿層位于所述硅片和所述摻雜薄膜硅層之間，其中所述摻雜薄膜硅層的制備方法包括以下步驟：在鈍化隧穿層遠離硅片的一側生成2層以上摻雜濃度不同的摻雜薄膜硅層，所述2層以上摻雜濃度不同的摻雜薄膜硅層鄰近鈍化隧穿層的摻雜濃度低于遠離鈍化隧穿層的摻雜濃度，之后將得到的產品進行退火處理，得到摻雜濃度不均勻的摻雜薄膜硅層。

在其中一個實施例中，所述2層以上摻雜濃度不同的摻雜薄膜硅層的層數是2～5。