[發明專利]一種新結構n型晶硅PERT雙面電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201911111125.0
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110880541A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 沈文忠;丁東;李正平;魯貴林;王暾;程振東
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L31/068
• 分類號: H01L31/068;H01L31/0368;H01L31/18
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種新結構n型晶硅PERT雙面電池及其制備方法，涉及硅太陽電池領域，n型晶硅襯底的前表面依次形成p⁺發射極層、氫化氮化硅減反射層和Ag/Al電極，所述p⁺發射極層的局部形成有p⁺⁺選擇性發射極區域，在所述n型晶硅襯底的后表面依次形成氧化硅層、p摻雜多晶硅層、氫化氮化硅鈍化層和Ag電極。本發明采取了在常規擴散的硼硅玻璃表面進行激光摻雜以降低金屬接觸區域的載流子復合，不需要低壓擴散等設備做高方阻；用硝酸化學氧化這一簡潔、易控、極低成本的方式制備性能良好的超薄氧化硅層；經過合適的邊絕緣和高溫退火后，電池前后側結構的特性能同時得到提高，不會相互干擾，而且后續提升空間很大，具有重要意義。

技術領域

本發明涉及晶硅太陽電池技術領域，尤其涉及一種新結構N型晶硅PERT雙面電池及其制備方法。

背景技術

近年來產業界越來越多的關注n型晶硅PERT雙面太陽電池，它是一種鈍化發射極背表面全擴散電池，具有體壽命高、對金屬雜質的容忍度高、沒有P型材料中由于硼氧復合體所造成的光致衰減效應、相較于傳統單面太陽電池有10-30％的發電增益等優勢。n-PERT太陽電池最早由澳洲新南威爾士大學的趙建華博士提出，比利時的IMEC公司最近通過實驗室技術的優化使其最高轉換效率超過了22％，中國的英利、中來、航天機電和林洋等公司已經開始批量生產該類型太陽電池，量產效率均在21％以上。但由于n-PERT雙面電池的工藝流程比常規電池工藝略為復雜，其中影響產業化的關鍵技術有兩個：雙面摻雜技術和雙面鈍化技術。這種主要由金屬/半導體的肖特基接觸造成的載流子復合限制了電池效率的進一步提升，所以有必要對金屬電極區域進行更優越的鈍化。氫化非晶硅(a-Si:H)和TOPCon結構在晶硅太陽電池中形成的異質結均具有載流子選擇性，鈍化效果較好。相比于a-Si:H鈍化層(沉積溫度250℃)，TOPCon結構不僅在低接觸電阻時也能得到較低的復合電流密度(<10fA cm-2)，而且能兼容高溫金屬化工藝。把TOPCon結構融入到n-PERT雙面太陽電池中，并結合激光摻雜SE技術，在下一代晶硅太陽電池研發生產中具有創新性和重大的意義，但是目前針對該類型電池的研究還很欠缺。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種新結構N型晶硅PERT雙面電池及其制備方法，有效降低載流子在金屬/半導體界面的復合，從而提升電池轉化效率并且成本更低效率更高。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是解決載流子在金屬/半導體界面的復合問題、金屬電極區域的鈍化不夠優越的問題，傳統方法成本較高效率較低的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種新結構n型晶硅PERT雙面電池，其特征在于，n型晶硅襯底的正表面依次形成p⁺發射極層、氫化氮化硅減反射層和Ag/Al電極，所述p⁺發射極層的局部形成有p⁺⁺選擇性發射極區域，在所述n型晶硅襯底的背表面依次形成氧化硅層、p摻雜多晶硅層、氫化氮化硅鈍化層和Ag電極。

優選地，所述n型晶硅襯底是晶相為(100)的n型Cz單晶硅，厚度為180μm，電阻率為0.5Ω·cm-3.0Ω·cm。

優選地，所述氧化硅層的厚度為1.5nm。

優選地，所述p⁺發射極層的表面方塊電阻為110Ω/□，結深為0.7μm。

本發明還提供了一種新結構n型晶硅PERT雙面電池的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，準備工業級晶向為(100)的n型Cz單晶硅片作為n型晶硅襯底，用氫氧化鈉溶液去除所述n型晶硅襯底表面因線切割形成的損傷層；

步驟2，用堿溶液對步驟1得到的n型晶硅襯底制絨，然后進行標準RCA清洗，得到預處理后的硅片；