[發(fā)明專利]一種背鈍化晶硅太陽(yáng)電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610938561.5
• 申請(qǐng)日: 2016-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN106449813B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂文輝;王行柱;朱訓(xùn)進(jìn);吳衛(wèi)平;黃維揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王行柱;呂文輝
• 主分類號(hào): H01L31/0352
• 分類號(hào): H01L31/0352;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11401
• 代理人: 楊采良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光伏太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種背鈍化晶硅太陽(yáng)電池及其制備方法。

背景技術(shù)

晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率影響著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和決定著光企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，如何提升晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率倍受業(yè)界關(guān)注。當(dāng)前主流的晶硅太陽(yáng)電池產(chǎn)品的背表面是采用鋁背場(chǎng)(Al-BSF)結(jié)構(gòu)，背鋁電極與晶體硅直接接觸。其中，950-1200nm光譜范圍的長(zhǎng)波光子在晶體硅中的吸收系數(shù)小于5×10²/cm，導(dǎo)致吸收不完全入射到晶硅太陽(yáng)電池背表面，隨后被背鋁電極吸收損失。另外，晶體硅背表面與鋁電極直接接觸，使得界面存在高密度的載流子復(fù)合中心，從而背表面處光生載流子復(fù)合嚴(yán)重。因此，在鋁背場(chǎng)(Al-BSF)結(jié)構(gòu)的晶硅太陽(yáng)電池中，背表面處光學(xué)損失和載流子復(fù)合損失是限制其光電轉(zhuǎn)換效率的一個(gè)重要原因。

PERC背鈍化光電結(jié)構(gòu)是一種求解方法，該背鈍化光電結(jié)構(gòu)是在鋁電極和硅之間引入氧化鋁和氮化硅疊層介質(zhì)膜，借助疊層介質(zhì)膜的光學(xué)干涉耦合效應(yīng)來提高長(zhǎng)波太陽(yáng)光子背反射率，降低背鋁電極的光吸收損失；同時(shí)利用氧化鋁層的表面鈍化和場(chǎng)鈍化效應(yīng)來降低載流子背表面復(fù)合，從而有效地提升晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率?？墒?，在該結(jié)構(gòu)中氧化鋁和氮化硅疊層介質(zhì)膜不導(dǎo)電，需要局域激光開孔，隨后印刷鋁漿料與硅接觸，燒結(jié)形成金屬半導(dǎo)體歐姆接觸。因此，PERC背鈍化光電結(jié)構(gòu)將存在如下三個(gè)問題：

(1)背鋁電極與硅接觸處仍然存在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的光損失和載流子復(fù)合損失；

(2)背鋁電極與硅接觸面積小，造成電池串聯(lián)電阻偏大，從而導(dǎo)致填充因子和光電轉(zhuǎn)換效率降低；

(3)包含激光開孔制備工藝，激光加工設(shè)備昂貴、工藝難度大。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種背鈍化晶硅太陽(yáng)電池及其制備方法，旨在降低Al-BSF結(jié)構(gòu)晶硅太陽(yáng)電池中背表面光損失和載流子復(fù)合損失，同時(shí)避免了上述PERC背鈍化光電結(jié)構(gòu)中存在的三個(gè)問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種背鈍化晶硅太陽(yáng)電池，所述背鈍化晶硅太陽(yáng)電池背表面含有超薄氧化鋁及高功函數(shù)過渡金屬氧化物疊層鈍化膜，置于p型晶體硅和背電極之間；所述超薄氧化鋁及高功函數(shù)過渡金屬氧化物疊層可鈍化接觸p型晶體硅背表面。

進(jìn)一步，超薄氧化鋁(AlO_x)層中含有固定負(fù)電荷，其與p型晶體硅背表面直接接觸可實(shí)現(xiàn)硅表面懸掛鍵鈍化和場(chǎng)效應(yīng)鈍化；并且其厚度為為0.2～3nm，能夠使空穴隧穿通過。因此，所述超薄氧化鋁具有鈍化p型晶體硅背表面且能夠使空穴隧穿通過的功能

進(jìn)一步，高功函數(shù)過渡金屬氧化物層為非化學(xué)計(jì)量比的氧化鉬(M_oO_x)、氧化鎢(WO_x)或氧化釩(V₂O_x)中的一種，厚度為10nm～100nm。這些非化學(xué)計(jì)量比過渡金屬氧化物存在氧空位缺陷，使其費(fèi)米能級(jí)接近導(dǎo)帶底，呈現(xiàn)半金屬特性，能夠收集和傳輸空穴；且其費(fèi)米能級(jí)低于晶體硅的價(jià)帶頂，從而與超薄氧化鋁、p型晶體硅接觸后形成由p型晶體硅指向過渡金屬氧化物的誘導(dǎo)電場(chǎng)，進(jìn)一步場(chǎng)效應(yīng)鈍化p型晶體硅背表面。因此，所述高功函數(shù)過渡金屬氧化物層能夠進(jìn)一步鈍化p型硅背表面且能夠收集空穴和并將其傳導(dǎo)至背電極。

同時(shí)，超薄氧化鋁及高功函數(shù)過渡金屬氧化物疊層能夠干涉耦合傳輸?shù)骄Ч杼?yáng)電池背表面長(zhǎng)波太陽(yáng)光子，提高長(zhǎng)波光子背反射率，從而增強(qiáng)長(zhǎng)波太陽(yáng)光子的光伏轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明另一目的在于提供一種背鈍化晶硅太陽(yáng)電池的制備方法，包括：

清洗制絨、磷擴(kuò)散制pn結(jié)、濕法刻邊及背拋光去背結(jié)、去磷硅玻璃、淀積氮化硅減反射層、淀積超薄氧化鋁層、淀積高功函數(shù)過渡金屬氧化物層、印刷背電極、印刷正銀柵線電極、燒結(jié)工藝。

本發(fā)明提供的背鈍化晶硅太陽(yáng)電池的制備方法中，所述淀積超薄氧化鋁層采用原子層淀積法，所述淀積高功函數(shù)過渡金屬氧化物層采用熱蒸發(fā)法；

進(jìn)一步，高功函數(shù)過渡金屬氧化物層的制備或采用等離子增強(qiáng)原子層淀積法。

進(jìn)一步，所述采用原子層淀積的方法制備超薄氧化鋁層具體包括：

以(CH₃)₃Al為鋁源、高純H₂O為氧源，氮?dú)鉃檩d氣，150～200攝氏度的襯底溫度下反應(yīng)生成0.2～3nm厚的氧化鋁(AlO_x)層。

進(jìn)一步，所述采用熱蒸發(fā)法制備高功函數(shù)過渡金屬氧化物層具體包括：