[發明專利]一種具有量子阱結構的N型TOPCon電池及其制作方法

有效

• 申請號: 202110633565.3
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113437159B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 張天杰;劉大偉;倪玉鳳;宋志成
• 申請（專利權）人: 青海黃河上游水電開發有限責任公司西寧太陽能電力分公司;青海黃河上游水電開發有限責任公司西安太陽能電力分公司;國家電投集團黃河上游水電開發有限責任公司;青海黃河上游水電開發有限責任公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/068;H01L31/18
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;陽志全

本發明公開了一種具有量子阱結構的N型TOPCon電池，自上而下包括正極接觸電極、前表面減反層、鈍化膜、P⁺摻雜層、N型硅襯底、量子阱層、隧穿氧化層、N⁺多晶硅摻雜層、背表面減反層以及負極接觸電極，所述量子阱層的禁帶寬度小于晶硅材料。本發明還公開了一種具有量子阱結構的N型TOPCon電池的制作方法。本發明通過在隧穿氧化層與硅襯底之間引入量子阱結構，使得電池背表面生長的量子阱結構成為聚集電子或空穴的勢阱，聚集在量子阱內部的電子或空穴再通過隧穿作用穿透氧化層到達多晶硅層。該結構相比于傳統的N型TOPCon電池結構具有更加優異的表面鈍化水平，從而可以提高電池的開路電壓，使得該結構電池獲得更高的電池轉換效率。

技術領域

本發明涉及光伏電池技術領域，尤其涉及一種具有量子阱結構的N型TOPCon電池及其制作方法。

背景技術

基于N型硅襯底的隧穿氧化鈍化接觸(Tunnel Oxide Passivated Contact，TOPCon)電池技術，由于背表面采用了超薄氧化硅和摻雜多晶硅(Poly-Si)的疊層結構進行鈍化，該隧穿氧化層鈍化接觸結構能夠使得多數載流子穿透氧化層，對少數載流子起阻擋作用，有效地實現了載流子的選擇通過性，從而極大地降低了少數載流子的復合速率。因此該表面鈍化技術目前被應用于許多高效晶硅太陽能電池的表面鈍化，已成為高效晶硅太陽能電池結構中不可缺少的表面鈍化技術。

但是，采用超薄氧化硅層與摻雜多晶硅的疊層結構鈍化硅基體的背表面時，多數載流子的聚集是由于基體的背表面(n⁺-Si)與基體內部摻雜濃度不同，從而在隧穿氧化層與n⁺-Si基體表面接觸處產生能帶彎曲而形成的，這種方式固然能夠聚集一定量的多數載流子，但僅僅靠摻雜濃度梯度產生的能帶彎曲而聚集多數載流子的能力是有限的。

發明內容

鑒于現有技術存在的不足，本發明提供了一種具有量子阱結構的N型TOPCon電池及其制作方法，電池具有更加優異的表面鈍化水平，提高了電池的開路電壓，使得該結構電池可以獲得更高的電池轉換效率。

為了實現上述的目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種具有量子阱結構的N型TOPCon電池，自上而下包括正極接觸電極、前表面減反層、鈍化膜、P⁺摻雜層、N型硅襯底、量子阱層、隧穿氧化層、N⁺多晶硅摻雜層、背表面減反層以及負極接觸電極，所述量子阱層的禁帶寬度小于晶硅材料。

作為其中一種實施方式，所述量子阱層為Si_1-xGe_x薄膜，0＜x＜1。

作為其中一種實施方式，所述前表面減反層和/或所述背表面減反層為SiN_y:H薄膜，y＞0。

本發明的另一目的在于提供一種具有量子阱結構的N型TOPCon電池的制作方法，包括：

提供一N型硅片，對N型硅片進行清洗和制絨，形成前表面具有絨面結構的N型硅襯底；

將N型硅襯底載入到管式低壓硼擴散爐管中，完成前表面硼擴散摻雜工藝，形成P⁺摻雜層；

通過濕化學方法對N型硅襯底的背表面進行拋光處理；

通過分子外延束在N型硅襯底的拋光面上生長一層禁帶寬度小于晶硅材料的材料，作為量子阱層；

在量子阱層的表面依次形成隧穿氧化層、N⁺多晶硅摻雜層、背表面減反層；

在P⁺摻雜層的表面依次形成鈍化膜、前表面減反層；

在前表面減反層、背表面減反層的表面分別印刷出正極接觸電極、負極接觸電極。