[發(fā)明專利]一種p型多晶硅鈍化接觸的金屬化電極

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011488705.4
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112635583A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉繼春;曾俞衡;閆寶杰;智雨燕;鄭晶茗;盧琳娜;廖明墩;劉尊珂;林毅然;馮蒙蒙
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/18;H01L31/054
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉

本發(fā)明提供了一種p型多晶硅鈍化接觸的金屬化電極，包括依次疊加設(shè)置的晶硅襯底、隧穿層、重摻多晶硅層、第一金屬化層和第三金屬化層，所述第一金屬化層的金屬與所述多晶硅層功函數(shù)匹配，所述第三金屬化層為Al層或Cu層。本申請?zhí)峁┑慕饘倩姌O中疊層金屬層實現(xiàn)了全表面載流子收集，第一金屬化層的載流子傳輸性能良好，與重摻多晶硅層功函數(shù)匹配，能形成良好的歐姆接觸，同時第一金屬化層的金屬在多晶硅中擴散系數(shù)低，降低第三金屬化層向硅襯底擴散，金屬引入缺陷減少，復(fù)合降低，降低金屬化成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硅電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種p型多晶硅鈍化接觸的金屬化電極。

背景技術(shù)

目前，晶硅電池憑借工藝成熟、高壽命以及高效率等優(yōu)勢，占據(jù)市場主流。晶硅電池中電池片正反面都要經(jīng)過金屬化制造電極來傳導(dǎo)電流。這一步驟對電池效率及整體成本有極大影響，優(yōu)化金屬化工藝和漿料對晶硅電池的進一步發(fā)展有重要意義。

晶硅太陽電池極限效率為29％，其效率損失有光學(xué)損失、電學(xué)損失和復(fù)合損失；隨著硅片質(zhì)量的提高，表面復(fù)合損失成為制約電池效率提升的關(guān)鍵因素。關(guān)注度極高的鈍化發(fā)射極及背面接觸(PERC)電池是在背面引入氧化鋁/氮化硅介質(zhì)層進行鈍化，采用局部金屬接觸；相對于鋁背場(Al-BSF)技術(shù)，PERC技術(shù)有效降低背表面載流子復(fù)合，提升電池轉(zhuǎn)化效率。然而，PERC電池背面開孔處的電極接觸區(qū)域仍然存在高復(fù)合速率。

為了進一步降低背面復(fù)合速率實現(xiàn)背面整體鈍化，德國弗勞恩霍夫太陽能研究所(Fraunhofer ISE)開發(fā)了背面鈍化接觸(TOPCon)結(jié)構(gòu)，TOPCon結(jié)構(gòu)晶硅電池正面為擴散結(jié)，經(jīng)過絲網(wǎng)印刷形成正面柵線電極，電池背面制備一層超薄氧化硅層和高摻雜多晶硅層構(gòu)成鈍化結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中氧化硅層可以使多子經(jīng)過隧穿效應(yīng)和針孔效應(yīng)進入多晶硅層，減少與少子復(fù)合，進而在多晶硅層被金屬收集，從而降低了與金屬直接接觸的復(fù)合，電池開路電壓和短路電流得到提升。對于摻硼的p-型TOPCon結(jié)構(gòu)電池，前表面為磷摻雜的n+發(fā)射極，背面為p-TOPCon全區(qū)域鈍化。該結(jié)構(gòu)無需背面開孔，也無需額外局部摻雜，減少PERC電池開孔復(fù)合的同時簡化了工藝，電池效率比PERC電池有更大的提升空間。截至2020年10月份，TOPCon結(jié)構(gòu)電池中試線量產(chǎn)效率為23.5％-24.0％，而PERC量產(chǎn)效率約為22.8％-23.0％，TOPCon電池的效率已顯著高于PERC電池的效率。

TOPCon結(jié)構(gòu)金屬化主要有三個方面的問題，金屬化接觸的粘附性問題和接觸電阻，金屬化接觸的復(fù)合問題，其中解決金屬誘導(dǎo)復(fù)合問題更為關(guān)鍵，因此對金屬化漿料提出進一步要求。

晶硅電池金屬化方式有電鍍沉積、物理氣相沉積、絲網(wǎng)印刷等。其中絲網(wǎng)印刷工藝成本更低，是產(chǎn)業(yè)化當(dāng)中金屬化的常用手段。絲網(wǎng)印刷將漿料印刷在硅片表面，之后通過烘干和高溫?zé)Y(jié)，使?jié){料與硅片形成歐姆接觸。

p型電池的背面通常采用Al漿，一方面為了p型多晶硅形成歐姆接觸；另一方面，Al比Ag便宜很多，可以顯著降低漿料成本；但是，鋁在燒結(jié)溫度下(通常為700℃-900℃)會與硅形成合金相，且在硅中快速擴散，擴散深度可達十幾微米，導(dǎo)致Al接觸區(qū)的復(fù)合十分顯著。因此，在燒結(jié)過程中，如果采用Al漿不可避免地會把多晶硅燒穿，導(dǎo)致p型TOPCon結(jié)構(gòu)的鈍化質(zhì)量下降。此外，在p-TOPCon結(jié)構(gòu)中，為了提升光學(xué)性能，通常會把多晶硅做得更薄，這會導(dǎo)致Al金屬的穿透更加顯著，加劇了問題的嚴(yán)重性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種p型多晶硅鈍化接觸的金屬化電極，該金屬化電極可限制抑制外層金屬向硅襯底的擴散。

有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环Np型多晶硅鈍化接觸的金屬化電極，包括依次疊加設(shè)置的晶硅襯底、隧穿層、重摻多晶硅層、第一金屬化層和第三金屬化層，所述第一金屬化層的金屬與所述多晶硅層功函數(shù)匹配，所述第三金屬化層為Al層或Cu層。

優(yōu)選的，所述背面電極還包括設(shè)置于所述第一金屬化層和所述第三金屬化層之間的第二金屬化層。