CN102194897A - 掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池及制备方法 - Google Patents
掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102194897A CN102194897A CN2011101459158A CN201110145915A CN102194897A CN 102194897 A CN102194897 A CN 102194897A CN 2011101459158 A CN2011101459158 A CN 2011101459158A CN 201110145915 A CN201110145915 A CN 201110145915A CN 102194897 A CN102194897 A CN 102194897A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- preparation
- passivation
- back side
- induced
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池，该电池采用P型硅为基体，P型硅基体的前表面上有磷扩散层，磷扩散层上覆有SiNx或SiOx减反射钝化膜，减反射钝化膜上有正面Ag电极，正面Ag电极底面通过烧结烧穿钝化膜后与磷扩散层接触；P型硅基体的背面覆有p型掺杂SiCx钝化膜，p型掺杂SiCx钝化膜开槽并制作背面Al电极，背面Al电极在背面开槽处与P型硅基体形成接触。本发明还公开了上述电池的制备方法。本发明将掺杂的SiCx薄膜应用于高效太阳电池，通过控制SiCx膜层的掺杂类型及浓度，使p型硅片基体背面诱导形成背表面场，利用其优良的钝化特性以及诱导背场的作用来提高电池效率。
Description
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池制造领域，具体为一种利用掺杂碳化硅薄膜诱导背场来制备高效太阳电池。
背景技术
从目前的光伏市场来看，硅太阳电池占据大部分的市场份额。根据所使用的材料类型的不同，硅太阳电池可以分为晶体硅太阳电池以及薄膜硅太阳电池。由于设备昂贵、工艺较复杂以及转化效率较低等原因，薄膜硅太阳电池所占市场份额要远远小于晶体硅太阳电池。根据预测，晶体硅太阳电池在未来几年内仍将是光伏市场的主流产品。因此，提高晶体硅太阳电池的转化效率，降低综合发电成本，对整个光伏行业的发展具有重要意义。
为了降低光伏发电成本，降低太阳电池制造成本或者提高太阳电池的转化效率是两个有效途径。随着工业生产技术的不断进步，太阳电池制造成本在不断下降，电池效率也在不断提高。在目前铝背场常规工艺条件下，由于背表面复合的影响，太阳光谱中的长波损失比较严重，电池效率难以得到明显地提高。因此，背面钝化及点接触电池结构受到广泛的关注。根据计算，普通铝背场电池的背表面复合速度约为1000-1500cm/s，根据理论模拟，在1000cm/s的附近区域内，背表面复合速度对电池效率具有非常明显的影响【Metz, A. and R. Hezel, High- quality passivated rear contact structure for silicon solar cells based on simple mechanical abrasi
从表面钝化机理来说，钝化效果来自于两个方面，一个是化学钝化，一个是场钝化。在目前对SiCx薄膜钝化的研究中，忽略了场钝化的效果。SiCx薄膜作为一种宽禁带半导体，通过掺杂控制可以在很大范围内对其费米能级的位置进行调节，当掺杂的SiCx薄膜与硅基体接触时，由于费米能级的差异，硅片近表面会产生能带弯曲，通过合理的掺杂，就可以使电池背面形成诱导的背表面场，提高钝化效果及收集效率。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中的问题,本发明提供了一种应用掺杂的SiCx薄膜的高效太阳电池及其制备方法。
技术方案：为了实现上述目的，本发明所述的一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池，包括：正面Ag电极、SiNx或SiOx减反射钝化膜、磷扩散层、P型硅基体、p型掺杂SiCx钝化膜、背面Al电极；所述P型硅基体的前表面上有磷扩散层，磷扩散层上覆有SiNx或SiOx减反射钝化膜，减反射钝化膜上有正面Ag电极，正面Ag电极底面与磷扩散层接触；P型硅基体的背面覆有p型掺杂SiCx钝化膜， p型掺杂SiCx钝化膜开槽并制作背面Al电极，背面Al电极在背面开槽处与P型硅基体接触。
本发明还公开了一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，该方法的具体步骤如下：
（1）硅片去损伤并制绒；
（2）磷扩散；
（3）去背结；
（4）正面采用PECVD生长70~90nm的SiNx或SiOx减反射钝化膜；
（5）背面沉积p型掺杂SiCx钝化膜；
（6）在p型掺杂SiCx钝化膜上开槽；
（7）制备正面Ag电极；
（8）制备背面Al及Ag电极；
（9）烧结或退火。
本发明者中所述步骤（5）背面沉积p型掺杂SiCx钝化膜方法为：采用PECVD生长的B掺杂的SiCx膜钝化，掺杂浓度为1ppba至104ppma，厚度为50~150nm，也可选SiCx与SiNx或者SiOx的叠层。
本发明者中所述步骤（7）制备正面Ag电极；方式可以为：激光掺杂加上电镀、或喷墨打印加上电镀、或丝网印刷。
本发明中步骤（8）制备背面Al电极可采用如下三种方式制备：1、采用丝网印刷，2、采用沉积Al电极方式，3、采用激光烧结LFC方式。
上述三种方式制备背面Al电极的具体步骤如下：
(一)采用丝网印刷制备背面Al电极时，所述步骤（8）制备背面Al电极的具体步骤是：
（a1）背面印刷Al浆并烘干；
（a2）背面印刷背Ag电极；
（a3）热处理，温度为350~900℃，时间为5s~100s。
（二）采用沉积Al电极方式制备背面Al电极时，所述步骤（8）制备背面Al电极的具体步骤是：
（b1） 背面通过溅射或者热蒸发、电子束蒸发等工艺形成Al电极，厚度为1~3μm；
（b2）热处理，温度为350~900℃，时间为5s~100s。
（三）采用激光烧结LFC方式制备背面Al电极时，去除步骤（6）并且所述步骤（8）制备背面Al电极的具体步骤是：
（c1）背面沉积Al电极或印刷Al浆并烘干；
（c2）激光烧结实现背面电极局部接触;
本发明中所述步骤（6）采用腐蚀性浆料或者激光工艺在p型掺杂SiCx钝化膜上槽。
有益效果：本发明与现有技术相比具有如下优点：
（1）本发明利用费米能级平衡原理，将掺杂的SiCx薄膜应用于高效太阳电池，通过控制SiCx膜层的掺杂类型及浓度，使p型硅片基体背面诱导形成背表面场，利用其优良的钝化特性以及诱导背场的作用来提高电池效率；
（2）本发明所得的太阳电池，由于背面钝化效果的提高，可以得到效率大于19%的单晶太阳电池及效率大于17.5%的多晶硅太阳电池。
附图说明
图1为本发明所述电池的结构剖视图。
图2为本发明诱导背面场能弯曲示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，采用丝网印刷制备背面Al电极，以p型单晶硅片为基体材料，制备方法的具体步骤如下：
（1）硅片去损伤并制绒；
（2）磷扩散，方阻值30~120ohm/sq；
（3）去背结；
（4）正面采用PECVD生长90nm的SiNx或SiOx减反射钝化膜；
（5）背面采用PECVD生长的B掺杂的SiCx膜钝化，掺杂浓度104ppma，厚度为50nm；
（6）采用腐蚀性浆料在p型掺杂SiCx钝化膜上开槽；
（7）采用激光掺杂加上电镀的方式制备正面电极；
（8）背面印刷Al浆并烘干；
（9）背面印刷背Ag电极；
（10）烧结。
实施例2
一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，采用沉积Al电极方式制备背面Al电极，以p型单晶硅片为基体材料，制备方法的具体步骤如下：
p型单晶硅片为基体材料，电池制作工艺步骤如下：
（1）硅片去损伤并制绒；
（2）磷扩散，方阻值60ohm/sq；
（3）去背结；
（4）正面采用PECVD生长70nm的SiNx或SiOx减反射钝化膜；
（5）背面采用PECVD生长的B掺杂的SiCx与SiNx或者SiOx的叠层的钝化膜，掺杂浓度为104ppma，厚度为150nm；
（6）采用激光工艺在p型掺杂SiCx钝化膜上开槽；
（7）采用喷墨打印加上电镀方式制备正面电极；
（8）热处理，温度为900℃，时间为5s；
（9）背面通过溅射工艺形成Al电极，厚度为3μm；
（10）热处理，温度为900℃，时间为5s。
实施例3
一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，采用激光烧结（LFC）方式制备背面Al电极，以p型单晶硅片为基体材料，制备方法的具体步骤如下：
（1）硅片去损伤并制绒；
（2）磷扩散，方阻值100ohm/sq；
（3）去背结；
（4）正面采用PECVD生长80nm的SiNx或SiOx减反射钝化膜；
（5）背面采用PECVD生长的B掺杂的SiCx膜钝化，掺杂浓度为104ppma，厚度为100nm；
（6）采用丝网印刷制备正面电极；
（7）热处理，温度为600℃，时间为35s；
（8）背面沉积Al电极；
（9）采用激光烧结实现背面电极局部接触。
Claims (8)
1.一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池，其特征在于：它包括：正面Ag电极（1）、SiNx或SiOx减反射钝化膜（2）、磷扩散层（3）、P型硅基体（4）、p型掺杂SiCx钝化膜（5）、背面Al电极（6）；所述P型硅基体（4）的前表面上有磷扩散层（3），磷扩散层（3）上覆有SiNx或SiOx减反射钝化膜（2），减反射钝化膜（2）上有正面Ag电极（1），正面Ag电极（1）底面与磷扩散层（3）接触；P型硅基体（4）的背面覆有p型掺杂SiCx钝化膜（5），p型掺杂SiCx钝化膜（5）开槽并制作背面Al电极（6），背面Al电极（6）在背面开槽处与P型硅基体（4）接触。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：
（1）硅片去损伤并制绒；
（2）磷扩散；
（3）去背结；
（4）正面采用PECVD生长70~90nm的SiNx或SiOx减反射钝化膜；
（5）背面沉积p型掺杂SiCx钝化膜；
（6）在p型掺杂SiCx钝化膜上开槽；
（7）制备正面Ag电极；
（8）制备背面Al及Ag电极；
（9）烧结或退火。
3.根据权利要求2所述的一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）背面沉积p型掺杂SiCx钝化膜方法为：采用PECVD生长的B掺杂的SiCx膜钝化，掺杂浓度为1ppba至104ppma，厚度为50~150nm，也可选SiCx与SiNx或者SiOx的叠层。
4.根据权利要求2所述的一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（7）制备正面Ag电极；方式可以为：激光掺杂加上电镀、或喷墨打印加上电镀、或丝网印刷。
5.根据权利要求2所述的一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，其特征在于：采用丝网印刷制备背面Al及Ag电极时，所述步骤（8）制备背面Al电极的具体步骤是：
（a1）背面印刷Al浆并烘干；
（a2）背面印刷背Ag电极；
（a3）热处理，温度为350~900℃，时间为5s~100s。
6.根据权利要求2所述的一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，其特征在于：采用沉积Al电极方式制备背面Al电极时，所述步骤（8）制备背面Al电极的具体步骤是：
（b1）背面通过溅射或者热蒸发、电子束蒸发等工艺形成Al电极，厚度为1~3μm；
（b2）热处理，温度为350~900℃，时间为5s~100s。
7.根据权利要求2所述的一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，其特征在于：采用激光烧结LFC方式制备背面Al电极时，去除步骤（6）并且所述步骤（8）制备背面Al电极的具体步骤是：
（c1）背面沉积Al电极或印刷Al浆并烘干；
（c2）激光烧结实现背面电极局部接触。
8.根据权利要求2所述的一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）采用腐蚀性浆料或者激光工艺在p型掺杂SiCx钝化膜上开槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101459158A CN102194897A (zh) | 2011-06-01 | 2011-06-01 | 掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101459158A CN102194897A (zh) | 2011-06-01 | 2011-06-01 | 掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102194897A true CN102194897A (zh) | 2011-09-21 |
Family
ID=44602654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011101459158A Pending CN102194897A (zh) | 2011-06-01 | 2011-06-01 | 掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102194897A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103413860A (zh) * | 2013-07-17 | 2013-11-27 | 湖南红太阳光电科技有限公司 | 一种局域背面钝化晶体硅电池的制备方法 |
| CN103904142A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-07-02 | 中国科学院半导体研究所 | 具备背电极局域随机点接触太阳电池及制备方法 |
| CN104282777A (zh) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | 新日光能源科技股份有限公司 | 具掺杂碳化硅层的结晶硅太阳能电池及其制造方法 |
| CN104465798A (zh) * | 2013-09-24 | 2015-03-25 | 李岱殷 | 太阳能电池结构及其形成方法 |
| CN107464857A (zh) * | 2017-08-18 | 2017-12-12 | 常州亿晶光电科技有限公司 | 一种降低perc电池片衰减的镀膜工艺方法 |
| CN111063767A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-24 | 天津爱旭太阳能科技有限公司 | 太阳能电池及其制造方法 |
| CN113161230A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-07-23 | 安徽安芯电子科技股份有限公司 | 磷硼同步一次扩散缓变结芯片的扩散工艺 |
| CN114050190A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-15 | 常州时创能源股份有限公司 | 双面钝化接触电池及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008033864A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-20 | Silicon China (Hk) Limited | Method and structure for hydrogenation of silicon substrates with shaped covers |
| CN101976701A (zh) * | 2010-07-28 | 2011-02-16 | 常州天合光能有限公司 | 背钝化电池的制造方法 |
| WO2011032272A1 (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | Sixtron Advanced Materials, Inc. | Solar cell with improved performance |
| CN202134543U (zh) * | 2011-06-01 | 2012-02-01 | 奥特斯维能源（太仓）有限公司 | 掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池 |
-
2011
- 2011-06-01 CN CN2011101459158A patent/CN102194897A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008033864A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-20 | Silicon China (Hk) Limited | Method and structure for hydrogenation of silicon substrates with shaped covers |
| WO2011032272A1 (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | Sixtron Advanced Materials, Inc. | Solar cell with improved performance |
| CN101976701A (zh) * | 2010-07-28 | 2011-02-16 | 常州天合光能有限公司 | 背钝化电池的制造方法 |
| CN202134543U (zh) * | 2011-06-01 | 2012-02-01 | 奥特斯维能源（太仓）有限公司 | 掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104282777A (zh) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | 新日光能源科技股份有限公司 | 具掺杂碳化硅层的结晶硅太阳能电池及其制造方法 |
| CN103413860A (zh) * | 2013-07-17 | 2013-11-27 | 湖南红太阳光电科技有限公司 | 一种局域背面钝化晶体硅电池的制备方法 |
| CN104465798A (zh) * | 2013-09-24 | 2015-03-25 | 李岱殷 | 太阳能电池结构及其形成方法 |
| CN103904142A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-07-02 | 中国科学院半导体研究所 | 具备背电极局域随机点接触太阳电池及制备方法 |
| CN107464857A (zh) * | 2017-08-18 | 2017-12-12 | 常州亿晶光电科技有限公司 | 一种降低perc电池片衰减的镀膜工艺方法 |
| CN111063767A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-24 | 天津爱旭太阳能科技有限公司 | 太阳能电池及其制造方法 |
| CN113161230A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-07-23 | 安徽安芯电子科技股份有限公司 | 磷硼同步一次扩散缓变结芯片的扩散工艺 |
| CN114050190A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-15 | 常州时创能源股份有限公司 | 双面钝化接触电池及其制备方法 |
| CN114050190B (zh) * | 2021-11-19 | 2024-02-13 | 常州时创能源股份有限公司 | 双面钝化接触电池及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102194897A (zh) | 掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池及制备方法 | |
| CN105870215A (zh) | 一种背面钝化接触电池电极结构及其制备方法 | |
| CN205657066U (zh) | 一种背面钝化接触电池电极结构 | |
| CN102403376B (zh) | 含有硅量子点的n-i-p异质结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN109802008B (zh) | 一种高效低成本n型背结pert双面电池的制造方法 | |
| TWI536597B (zh) | A low cost, suitable for mass production of back contact with the battery production methods | |
| CN109285897A (zh) | 一种高效钝化接触晶体硅太阳电池及其制备方法 | |
| CN102487105A (zh) | 一种制备立体结构高效太阳能电池的方法 | |
| CN102074590A (zh) | 碲化镉薄膜太阳能电池结构中的背接触电极及制备方法 | |
| CN105789343A (zh) | 一种具有透明电极的n型双面太阳能电池及其制备方法 | |
| CN103219426A (zh) | 一种超小绒面太阳电池及其制备方法 | |
| CN205564766U (zh) | 一种具有二维电极结构的 p 型晶体硅太阳能电池 | |
| CN203932078U (zh) | 一种背钝化太阳能电池 | |
| CN105870212B (zh) | 一种晶体硅太阳能电池二维电极及其制备方法 | |
| CN202134543U (zh) | 掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池 | |
| CN205564764U (zh) | 一种背面钝化接触电池结构 | |
| CN206672943U (zh) | 一种无正面栅线的p型晶体硅背接触双面电池结构 | |
| CN105702757A (zh) | 一种晶体硅太阳能电池透明导电组合体及其制备方法 | |
| CN203674218U (zh) | Mwt与背钝化结合的晶硅太阳能电池 | |
| CN102779901A (zh) | 一种背表面钝化晶体硅太阳能电池的制备工艺 | |
| CN105720114B (zh) | 一种用于晶体硅太阳能电池的量子裁剪透明电极 | |
| CN209056506U (zh) | 适合规模化量产的mwt异质结硅太阳电池 | |
| CN204102912U (zh) | 一种石墨烯硅太阳电池 | |
| CN206864485U (zh) | 一种p型晶体硅电池结构 | |
| CN101707219B (zh) | 本征隔离结构太阳能电池及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110921 |