[發明專利]背面鈍化層為氧化鋁和氫化氮化鋁的PERC電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201810895991.2
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109087957A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 黃仕華;牟篩強;池丹;陸肖勵
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/068;H01L31/18;C23C14/06;C23C14/08;C23C14/35
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 朱楓

本發明公開了一種背面鈍化層為氧化鋁和氫化氮化鋁的PERC電池及其制備方法，電池具有如下的結構：銀/氮化硅/n型晶體硅/p型晶體硅/氧化鋁/氫化氮化硅/鋁。制備時，首先清洗硅片并制絨，然后硅片進行三氯氧磷擴散、磷硅玻璃去除與邊絕緣，接著正面生長氮化硅鈍化和抗反射層，背面生長氧化鋁/氫化氮化鋁鈍化層；再在背面激光開槽，正面和背面電極生長，最后退火處理。本發明的PERC電池，不僅背面鈍化效果得到提升，而且提高了鈍化膜的沉積速率，降低了PERC電池的生產成本，提升了量產效率，同時也大幅減少了對環境污染，是非常有推廣應用價值的方案。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，特別是涉及一種背面鈍化層為氧化鋁和氫化氮化鋁的PERC電池及其制備方法。

背景技術

為了提高晶體硅太陽能電池的轉換效率，電池前后表面的高質量鈍化是關鍵因素之一。目前，采用原子層沉積(ALD)技術生長的p型晶體硅PERC(發射極及背表面鈍化電池)電池背面鈍化材料-Al₂O₃，是一種近乎完美的鈍化介質層。當擁有負電荷特性的Al₂O₃介質層應用于p型硅背面作為鈍化層，不會形成反轉層造成漏電，而且會增加p型硅中的多子濃度，降低少子濃度，從而大幅降低表面復合速率。采用常規的ALD技術生長Al₂O₃薄膜，最大的局限性在于沉積速率很小(通常小于2nm/min)，很難滿足太陽能電池的大規模量產需求，另外，Al₂O₃本身也存在不穩定性以及良品率較低等問題，這些都需要生長設備的更新和生長工藝的持續改進。

采用反應磁控濺射法生長氧化鋁是一種替代ALD生長技術的可行方案，具有沉積速率大、成本低、不需要使用有毒的氣源等特點，非常適合大規模工業化量產。但是，采用濺射法沉積的氧化鋁對p型晶體硅的鈍化效果比ALD生長的要差，從而會降低電池效率，其主要原因是在電池金屬化過程中的高溫燒結后表現出的鈍化性能不穩定。由于氮化鋁的帶隙寬度為6.2eV、折射率在1.8～2.2之間可調、優異的熱穩定性能等特點，也是替代氧化鋁或氮化硅作為硅表面鈍化介電層的候選材料。采用反應濺射技術制備的氫化氮化鋁對p型晶體硅擁有非常優異的鈍化效果(其表面復合速率低至8cm/s)，主要歸功于它的優異化學鈍化性能(即通過飽和懸掛鍵降低界面電子態)，氫化氮化鋁中的氫在隨后的高溫過程中被大量釋放出來，占據了懸掛鍵的空位，使其失去活性。然而，氫化氮化鋁的場鈍化效果(具有固定電荷的介質膜在表面附近產生電場，以排斥同極性的荷電載流子)比氧化鋁相對差一些。

為了克服上面提到的單獨采用反應濺射法制備的氧化鋁或氫化氮化鋁鈍化p型晶體硅所帶來的不利因素，本發明結合反應磁控濺射法制備的氧化鋁和氫化氮化鋁薄膜在高溫燒結后對p型晶體硅表面的鈍化性能，提出了采用反應磁控濺射法制備的氧化鋁/氫化氮化鋁疊層鈍化層取代常規p型晶體硅PERC電池的三氧化二鋁(ALD沉積)/氮化硅背面鈍化層，由此得到背面鈍化層為氧化鋁和氫化氮化鋁的PERC電池。

發明內容

為此，本發明采用的技術方案是這樣的：背面鈍化層為氧化鋁和氫化氮化鋁的PERC電池，其特征在于：具有如下的結構：銀/氮化硅/n型晶體硅/p型晶體硅/氧化鋁/氫化氮化硅/鋁。

本發明的另一技術方案是這樣的：背面鈍化層為氧化鋁和氫化氮化鋁的PERC電池的制備方法，包括如下步驟：

1)清洗與制絨：取電阻率為0.5～1.5Ω.cm，厚度為180μm，尺寸為4×4cm²的單晶硅片，首先將硅片先后浸入丙酮、無水乙醇溶液中并采用超聲清洗10min，去除表面油漬和污物；然后在濃度為30％的氫氧化鈉溶液中在80℃溫度下水浴處理20min，去除表面損傷層；最后，放入體積比為3:3:1的硝酸/氫氟酸/冰醋酸溶液中在室溫下腐蝕120s，對表面進行化學拋光，獲得平整表面，然后用去離子水反復沖洗3次以上，并用氮氣吹干；