[發明專利]一種抑制載流子注入衰減的晶體硅太陽能電池制備方法

有效

• 申請號: 202110601569.3
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113555464B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 龐瑞卿;陳剛
• 申請（專利權）人: 天津愛旭太陽能科技有限公司;浙江愛旭太陽能科技有限公司;廣東愛旭科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/324;H01L21/67
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 侯莉;劉彥

本發明公開了一種抑制載流子注入衰減的晶體硅太陽能電池制備方法，包括如下工藝步驟：(1)制絨、(2)高溫氣相擴散、(3)蝕刻清洗、(4)背面氧化鋁鍍膜、(5)氮化硅疊層薄膜鈍化、(6)正面氮化硅薄膜鈍化、(7)背面激光開槽、(8)絲網印刷背面鋁電極和正面銀電極漿料、(9)烘干燒結；其中，所述的(2)高溫氣相擴散過程中進行高溫熱處理后，采用梯度降溫的方式對太陽能電池進行冷卻處理。該制備方法可以有效降低晶體硅太陽能電池的LID和LeTID衰減，從而保證晶體硅太陽能電池的工作效率保持在較高的水平。

技術領域

本發明屬于太陽能電池制造技術領域，具體涉及一種抑制載流子注入衰減的晶體硅太陽能電池制備方法。

背景技術

晶體硅太陽能電池光誘導衰減(Light Induced Degradation，簡稱LID)，是直拉單晶硅太陽能電池中存在的一種非常明顯的衰減現象，其因單晶硅體內出現亞穩定態硼氧對復合體(后面簡稱B-O對)對少數載流子捕獲而造成。

一般來說，LID分兩個階段發生：(1)發生在秒時間尺度上的快速階段，具有相對較弱的溫度依賴性；(2)時間尺度為數十小時的漸進階段，形成衰減相關缺陷的激活能約為0.48eV。漸進階段中的衰減通常比快速階段中的嚴重得多，因此漸進階段形成的缺陷被認為是導致摻硼氧硅太陽能電池在光照后效率衰減的主要原因。

另一方面，背鈍化高效電池(Passivated Emitter and Rear solar cell，簡稱PERC)中存在熱輔助光誘導衰減(Light and elevated Temperature InducedDegradation，簡稱LeTID)，導致LeTID衰減的機制包括氫致衰減、鈍化衰減、金屬雜質等，而PERC電池的構造都與這些機制有關。

LID衰減與LeTID衰減二者的主要區別是：LID衰減在正常溫度下只需要相對較短的時間(幾天或一兩個月)就能達到飽和的衰減，而LeTID則是需要在高溫下(75℃或更高)、且較長時間(數月至數年)內才能達到飽和的衰減；LeTID的衰減程度遠大于LID。

為了解決太陽能電池的衰減問題，現有技術作出了多方面的研究：

(1)經研究發現，在350～450℃的溫度范圍內，摻硼直拉單晶硅n+pp+二極管3Ωcm樣品(Cz Si:B)退火后，由H390陷阱(代表開氏溫度在390K出現一種少子復合缺陷態)相關而產生的缺陷相關少子壽命光譜(簡稱DLTS)的峰值大小顯著增加；在超過600℃退火后，DLTS峰值大小則顯著降低。此外，將該二極管在室溫下以約1個太陽光強度照射5、20和70小時，表現出隨著光照射時間的增加，H390陷阱的峰值明顯減小。因而，H390陷阱濃度的變化與導致樣品壽命退化的復合活性缺陷{[BO*]}濃度的變化之間呈現出幾乎完美的負相關。這種現象在許多樣品的循環過程中展現出極好的再現性，因此H390陷阱似乎最有可能被認為是復合活性BO缺陷的前兆。該模型除了顯示出與電池衰減/恢復動力學兼容的轉變勢壘之外，它還解釋了鎵摻雜材料對LID的恢復能力。含硼氧太陽電池少數載流子壽命的BO退化與BsO2絡合物中載流子的陷阱輔助俄歇復合有關。

(2)現有的研究結果還表明，導致硅太陽能電池光致衰減的缺陷濃度取決于氧濃度的平方，并且隨著未補償摻硼硅中硼濃度的增加幾乎呈線性增加，BO復合過程可以通過在200℃左右的條件下進行幾分鐘的暗退火而失活，從而將該缺陷轉化為“退火狀態”。然而后續經光照后，衰減會再次發生。雖然可以進一步通過在光照下進行高溫退火來消除，從而形成“穩定狀態”，但這種“穩定狀態”也僅是亞穩態，仍會受環境因素影響而再次出現明顯的衰減，需要在約200℃的條件下進行100min的暗退火操作才能得以恢復到退火狀態。