[發明專利]一種隧穿硅氧氮層鈍化接觸太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201610272824.3
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105742391B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 葉繼春;曾俞衡;高平奇;韓燦;廖明墩;王丹;蔡亮
• 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: H01L31/048
• 分類號: H01L31/048;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

本發明涉及太陽能電池領域，特別是涉及一種隧穿硅氧氮層鈍化接觸太陽能電池及其制備方法。

背景技術

隧穿氧化層鈍化接觸(TunnelOxidePassivatedContact，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(氧化硅層)、摻雜n型薄膜硅層、金屬電極層。當電池工作時，電子從n型硅片隧穿通過鈍化隧穿層進入摻雜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(FloatZoneSilicon，FZ)，正背兩面直接生長氧化硅層，之后分別沉積摻雜的薄膜硅層。

目前，隧穿氧化層鈍化接觸太陽能電池均采用氧化硅(SiO_x，x≤2)作為鈍化隧穿層。氧化硅通常具有良好的界面鈍化效果，有利于顯著降低整個硅片背表面的復合速度。然而，氧化硅層作為鈍化隧穿層卻也存在不足之處，由于氧化硅的禁帶寬度較大(約8.9eV)，電子和空穴傳輸勢壘較大，不利于電子或空穴的傳輸，當作為隧穿氧化的氧化硅層厚度超過2nm后，其隧穿效率就開始顯著下降，影響填充因子，為了使電子能夠隧穿通過作為鈍化隧穿層的氧化硅層，需要將氧化硅層做得很薄，通常控制在2nm以下，因而在制備過程中容易形成孔洞，從而導致漏電流增加，而且在后繼高溫退火過程中，摻雜薄膜硅層中的磷等原子容易擴散進入作為鈍化隧穿層的氧化硅層中，破壞作為鈍化隧穿層的氧化硅層的完整性，導致漏電流和復合加劇；另外很薄的氧化硅層缺陷能級密度較低，帶有的正電荷密度較低，對硅片的場鈍化效果減弱。

發明內容

基于此，本發明的目的在于，針對氧化硅層作為鈍化隧穿層由于禁帶寬度大導致的厚度薄、易破損、易導致漏電流、復合加劇和鈍化效果減弱的技術問題，提供一種隧穿硅氧氮層鈍化接觸太陽能電池及其制備方法。

本發明提供了一種一種隧穿硅氧氮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，所述鈍化隧穿層位于所述硅片和所述摻雜薄膜硅層之間，其中所述鈍化隧穿層為氧化硅/氮氧化硅梯度疊層、氮氧化硅/氮化硅梯度疊層、氧化硅/氮氧化硅/氮化硅梯度疊層中的一種；所述氮氧化硅為摻雜氮的氧化硅或摻雜氧的氮化硅；所述氧化硅/氮氧化硅梯度疊層、氮氧化硅/氮化硅梯度疊層、氧化硅/氮氧化硅/氮化硅梯度疊層的氮濃度從遠離硅片的一側向鄰近硅片的一側梯度降低。

在其中一個實施例中，所述鈍化隧穿層的厚度為0.5～5nm。

在其中一個實施例中，所述鈍化隧穿層中氮的擴散深度為0.1～5nm。

在其中一個實施例中，所述氧化硅/氮氧化硅梯度疊層遠離所述硅片的一側0.2nm深度范圍內氮的原子濃度不低于20at.％，所述氧化硅/氮氧化硅梯度疊層鄰近所述硅片的一側0.2nm深度范圍內氮的原子濃度不高于5at.％。

在其中一個實施例中，所述氮氧化硅/氮化硅梯度疊層的遠離所述硅片的一側0.2nm深度范圍內氮的原子濃度為30～57.1at.％，所述氮氧化硅/氮化硅梯度疊層鄰近所述硅片的一側0.2nm深度范圍內氮的原子濃度為5～30at.％，氧的原子濃度為10～40at.％。

在其中一個實施例中，所述氧化硅/氮氧化硅/氮化硅梯度疊層遠離所述硅片的一側0.2nm深度范圍內氮的原子濃度為30～57.1at.％，所述氧化硅/氮氧化硅/氮化硅梯度疊層鄰近所述硅片的一側0.2nm深度范圍內氮的原子濃度不高于5at.％。

本發明還提供了一種隧穿硅氧氮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，其中所述鈍化隧穿層的制備方法包括以下步驟：在所述硅片表面生成氧化硅層，然后在所述氧化硅層表面生成氮氧化硅層或氮化硅層，之后將得到的產品進行退火處理；或者在所述硅片表面生成氮氧化硅層，然后在所述氮氧化硅表面生成氮化硅層，之后將得到的產品進行退火處理；或者在所述硅片表面生成氧化硅層，然后在所述氧化硅層表面生成氮氧化硅層，然后在所述氮氧化硅層表面生成氮化硅層，之后將得到的產品進行退火處理。