CN104201214A - 一种背面钝化太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种背面钝化太阳能电池，包括背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极，所述背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极依次相连；其中，所述背面钝化层包括：由原子层沉积形成的Al2O3层，所述Al2O3层与所述P型硅相连；以及由等离子增强化学气相沉积形成的氮化硅层，所述氮化硅层与所述Al2O3层相连。相应的，本发明还公开一种制备上述背面钝化太阳能电池的方法。采用本发明，所述背面钝化太阳能电池的电池转换效率高，能满足不同厚度硅片的需求。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种背面钝化太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junction)上，形成新的空穴-电子对(V-E pair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势垒的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs,Cds/Cu2S,Cds/CdTe, Cds/InP,CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达99.9999%、电阻率在10Ω-cm以上的P型单晶硅，包括正面绒面、正面p-n结、正面减反射膜、正背面电极等部分。在组件封装为正面受光照面加透光盖片（如高透玻璃及EVA）保护，防止电池受外层空间范爱伦带内高能电子和质子的辐射损伤。
现阶段太阳能电池背面基本是采用ALBSF(铝背场)形成 P+作用，阻止少数载流子向背表面迁移，但随着硅片厚度的减薄(< 200um)，少数载流子的扩散长度可能接近或大于硅片的厚度，部份少数载流子将扩散到电池背面而产生复合，且造成长波响应光吸收减少，这将对电池转换效率产生重要不良影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电池转换效率高的背面钝化太阳能电池，能满足不同厚度硅片的需求。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种背面钝化太阳能电池的制备方法，其制得的电池转换效率高，能满足不同厚度硅片的需求。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种背面钝化太阳能电池，包括背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极，所述背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极依次相连；
其中，所述背面钝化层包括：
由原子层沉积形成的Al2O3层，所述Al2O3层与所述P型硅相连；以及
由等离子增强化学气相沉积形成的氮化硅层，所述氮化硅层与所述Al2O3层相连。
作为上述方案的改进，所述Al2O3层的厚度与所述氮化硅层的厚度之比为1:（4-20）。
作为上述方案的改进，所述原子层沉积在温度180-220℃、功率11-13KW的反应腔内进行，其中，一个原子层沉积周期包括：
使用流量为0.5-1.0g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；
通入流量为40-60slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；
使用流量为2-4 slm的O2或O3与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O2或O3，完成一个沉积周期。
作为上述方案的改进，所述等离子增强化学气相沉积在温度400-450℃、压强1600-2000 mTor、等离子功率6000-7000 w的反应腔内进行，包括：
通入反应气体NH3 3.5-4.5 slm和SiH4 900-1100 sccm，反应时间200-230 s形成第一层氮化硅薄膜；
改变NH3和SiH4流量，将NH3流量设定为4.5-6.5 slm、将SiH4流量设定为500-800 sccm，反应时间390-410s，形成第二层氮化硅薄膜。
作为上述方案的改进，所述背面钝化层通过激光刻蚀形成孔或槽，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述P型硅直接接触。
作为上述方案的改进，所述孔或槽的面积占所述背面钝化层面积的3%-15%。
相应的，本发明还提供一种背面钝化太阳能电池的制备方法，包括：
在硅片正面形成绒面，所述硅片为P型硅；
在所述硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
去除扩散过程形成的磷硅玻璃；
在硅片背面通过原子层沉积形成Al2O3层；
在Al2O3层上通过等离子增强化学气相沉积形成氮化硅层，所述氮化硅层与Al2O3层叠合形成背面钝化层；
对背面钝化层进行局部激光刻蚀形成孔或槽，所述孔或槽穿透所述背面钝化层；
在所述硅片正面形成钝化膜；
在所述硅片背面形成背电场和背电极，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述硅片直接接触；
在所述硅片正面形成正电极；
将所述硅片进行烧结。
作为上述方案的改进，所述原子层沉积在温度180-220℃、功率11-13KW的反应腔内进行，其中，一个原子层沉积周期包括：
使用流量为0.5-1.0g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；
通入流量为40-60slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；
使用流量为2-4 slm的O2或O3与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O2或O3，完成一个沉积周期。
作为上述方案的改进，所述等离子增强化学气相沉积在温度400-450℃、压强1600-2000 mTor、等离子功率6000-7000 w的反应腔内进行，包括：
通入反应气体NH3 3.5-4.5 slm和SiH4 900-1100 sccm，反应时间200-230 s形成第一层氮化硅薄膜；
改变NH3和SiH4流量，将NH3流量设定为4.5-6.5 slm、将SiH4流量设定为500-800 sccm，反应时间390-410s，形成第二层氮化硅薄膜。
作为上述方案的改进，所述孔或槽的面积占所述背面钝化层面积的3%-15%；
所述Al2O3层的厚度与所述氮化硅层的厚度之比为1:（4-20）。
作为上述方案的改进，所述钝化膜为氮化硅膜；
所述背电极、正电极为银电极；
所述硅片的绒面采用HF和/或 HNO3溶液制成；
所述硅片的扩散采用三氯氧磷。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明提供了一种背面钝化太阳能电池及其制备方法，包括背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极，所述背面钝化层包括Al2O3层以及氮化硅层。本发明通过在硅片背面进行原子层沉积(ALD)形成三氧化二铝层(Al2O3)，再在Al2O3层上进行等离子增强化学气相沉积(PECVD)形成氮化硅层(Si3N4)，增加了原子态的氢饱和基体表面悬挂键提供大量的固定电荷场钝化效应，提升了开路电压(Voc)+10mV(绝对值)，提升了转换效率(Eff)+0.6%(绝对值)。
进一步，背面钝化层通过激光刻蚀形成孔或槽，背电场覆盖孔或槽，与P型硅直接接触，配合Al2O3层和氮化硅层的叠层结构，能满足不同厚度硅片的高电池转换效率的需求。
而且，本发明背面钝化太阳能电池的制备方法工艺简单、设备成本较低，能大幅提高电池转换效率，满足不同厚度硅片的高电池转换效率的需求，适合大规模的工业化生产。
附图说明
图1是本发明一种背面钝化太阳能电池的结构示意图；
图2是本发明一种背面钝化太阳能电池的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参见图1，本发明提供了一种背面钝化太阳能电池，包括背电极1、背电场2、背面钝化层3、P型硅4、N型发射极5、钝化膜6和正电极7，所述背电极1、背电场2、背面钝化层3、P型硅4、N型发射极5、钝化膜6和正电极7依次相连。
其中，所述背面钝化层3包括：
由原子层沉积形成的Al2O3层31，Al2O3层31与P型硅4相连；以及
由等离子增强化学气相沉积形成的氮化硅层32，氮化硅层32与Al2O3层31相连。
具体的， Al2O3层31的原子层沉积在温度180-220℃、功率11-13KW的反应腔内进行，其中，一个原子层沉积周期包括：
1、使用流量为0.5-1.0g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；
2、通入流量为40-60slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；
3、使用流量为2-4 slm的O2或O3与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O2或O3，完成一个沉积周期。
原子层沉积利用单原子层逐次沉积，达到沉积层级均匀的厚度和优异的一致性，拥有好的厚度均匀性、薄膜密度、台阶覆盖性、界面质量且适合低温沉积。
氮化硅层32的等离子增强化学气相沉积采用复合薄膜技术，在温度400-450℃、压强1600-2000 mTor、等离子功率6000-7000 w的反应腔内进行，包括：
1、通入反应气体NH3 3.5-4.5 slm和SiH4 900-1100 sccm，反应时间200-230 s形成第一层氮化硅薄膜；
2、改变NH3和SiH4流量，将NH3流量设定为4.5-6.5 slm、将SiH4流量设定为500-800 sccm，反应时间390-410s，形成第二层氮化硅薄膜。
由原子层沉积形成的Al2O3层31，以及由等离子增强化学气相沉积形成的氮化硅层32，Al2O3层31和氮化硅层32的叠层结构使太阳能电池具有良好的钝化效果。
本发明通过在硅片背面进行原子层沉积(ALD)形成三氧化二铝层(Al2O3)，再在Al2O3层上进行等离子增强化学气相沉积(PECVD)形成氮化硅层(Si3N4)，增加了原子态的氢饱和基体表面悬挂键提供大量的固定电荷场钝化效应，提升了开路电压(Voc)+10mV(绝对值)，提升了转换效率(Eff)+0.6%(绝对值)。
Al2O3层31的厚度与氮化硅层32的厚度之比为1:（4-20），采用厚度比为1:（4-20）的Al2O3层31和氮化硅层32的叠层结构，使太阳能电池具有更佳的钝化效果，进一步提升开路电压，提升转换效率。
具体的，所述Al2O3层31的厚度可以为3-30nm；所述氮化硅层32的厚度可以为70-120nm。优选的，所述Al2O3层31的厚度为5-20nm；所述氮化硅层32的厚度为80-100nm。更佳的，所述Al2O3层31的厚度为5 nm、10 nm、15 nm或20nm，但不限于此；所述氮化硅层32的厚度为80 nm、85 nm、90 nm、95 nm或100nm，但不限于此。
需要说明的是，ALD 是指Atomic Layer Deposition, 中文译名原子层沉积；
PECVD是指 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ，中文译名等离子体增强化学气相沉积。
所述背面钝化层3通过激光刻蚀形成孔或槽8，所述背电场2覆盖所述孔或槽8，与所述P型硅4直接接触。优选的，所述背面钝化层3上设有多个孔或者槽8，所述多个孔或者槽8平均分布于所述背面钝化层3上。
所述孔或槽8的面积占所述背面钝化层3的面积的3%-15%。优选的，所述孔或槽8的面积占所述背面钝化层3的面积的5%-10%。更佳的，所述孔或槽8的面积占所述背面钝化层3的面积的5%、7.5%或10%，但不限于此。
所述孔或槽8的横截面形状优选为矩形。
需要说明的是，所述孔或槽8的横截面还可以是其他形状，例如圆形、椭圆形、正六边形等，其实施方式并不局限于本发明所举实施例。
本发明背面钝化层3通过激光刻蚀形成孔或槽8，背电场2覆盖孔或槽8，与P型硅4直接接触，配合Al2O3层31和氮化硅层32的叠层结构，能满足不同厚度硅片的高电池转换效率的需求。
进一步，所述钝化膜6优选为氮化硅膜，但不限于此。
所述背电极1、正电极7优选为银电极，但不限于此。
参见图2，本发明提供了一种背面钝化太阳能电池的制备方法，包括：
S101，在硅片正面形成绒面，所述硅片为P型硅。
所述硅片的绒面采用HF和/或 HNO3溶液制成。
S102，在所述硅片正面进行扩散，形成N型发射极。
所述硅片的扩散采用三氯氧磷。
S103，去除扩散过程形成的磷硅玻璃。
去除磷硅玻璃，有利于保证电池的光电转换效率。
S104，在硅片背面通过原子层沉积形成Al2O3层。
具体的，Al2O3层的原子层沉积在温度180-220℃、功率11-13KW的反应腔内进行，其中，一个原子层沉积周期包括：
1、使用流量为0.5-1.0g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；
2、通入流量为40-60slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；
3、使用流量为2-4 slm的O2或O3与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O2或O3，完成一个沉积周期。
原子层沉积利用单原子层逐次沉积，达到沉积层级均匀的厚度和优异的一致性，拥有好的厚度均匀性、薄膜密度、台阶覆盖性、界面质量且适合低温沉积。
S105，在Al2O3层上通过等离子增强化学气相沉积形成氮化硅层，所述氮化硅层与Al2O3层叠合形成背面钝化层。
具体的，氮化硅层的等离子增强化学气相沉积采用复合薄膜技术，在温度400-450℃、压强1600-2000 mTor、等离子功率6000-7000w的反应腔内进行，包括：
1、通入反应气体NH3 3.5-4.5 slm和SiH4 900-1100 sccm，反应时间200-230 s形成第一层氮化硅薄膜；
2、改变NH3和SiH4流量，将NH3流量设定为4.5-6.5 slm、将SiH4流量设定为500-800 sccm，反应时间390-410s，形成第二层氮化硅薄膜。
由原子层沉积形成的Al2O3层，以及由等离子增强化学气相沉积形成的氮化硅层，Al2O3层和氮化硅层的叠层结构使太阳能电池具有良好的钝化效果。本发明通过在硅片背面进行原子层沉积(ALD)形成三氧化二铝层(Al2O3)，再在Al2O3层上进行等离子增强化学气相沉积(PECVD)形成氮化硅层(Si3N4)，增加了原子态的氢饱和基体表面悬挂键提供大量的固定电荷场钝化效应，提升了开路电压(Voc)+10mV(绝对值)，提升了转换效率(Eff)+0.6%(绝对值)。
其中，Al2O3层的厚度与氮化硅层的厚度之比为1:（4-20），采用厚度比为1:（4-20）的Al2O3层和氮化硅层的叠层结构，使太阳能电池具有更佳的钝化效果，进一步提升开路电压，提升转换效率。
具体的，所述Al2O3层的厚度可以为3-30nm；所述氮化硅层的厚度可以为70-120nm。优选的，所述Al2O3层的厚度为5-20nm；所述氮化硅层的厚度为80-100nm。更佳的，所述Al2O3层的厚度为5 nm、10 nm、15 nm或20nm，但不限于此；所述氮化硅层的厚度为80 nm、85 nm、90 nm、95 nm或100nm，但不限于此。
需要说明的是，ALD 是指Atomic Layer Deposition, 中文译名原子层沉积；
PECVD是指 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ，中文译名等离子体增强化学气相沉积。
S106，对背面钝化层进行局部激光刻蚀形成孔或槽，所述孔或槽穿透所述背面钝化层。
Al2O3层和氮化硅层叠合起来形成背面钝化层，背面钝化层上优选设有多个孔或者槽，多个孔或者槽平均分布于背面钝化层上。
所述孔或槽的面积占所述背面钝化层面积的3%-15%。优选的，所述孔或槽的面积占所述背面钝化层的面积的5%-10%。更佳的，所述孔或槽的面积占所述背面钝化层的面积的5%、7.5%或10%，但不限于此。
所述孔或槽8的横截面形状优选为矩形。
需要说明的是，所述孔或槽的横截面还可以是其他形状，例如圆形、椭圆形、正六边形等，其实施方式并不局限于本发明所举实施例。
本发明背面钝化层通过激光刻蚀形成孔或槽，背电场覆盖孔或槽，与P型硅直接接触，配合Al2O3层和氮化硅层的叠层结构，能满足不同厚度硅片的高电池转换效率的需求。
S107，在所述硅片正面形成钝化膜。
所述钝化膜为氮化硅膜。
S108，在所述硅片背面形成背电场和背电极，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述硅片直接接触。
所述背电极为银电极。
S109，在所述硅片正面形成正电极。
所述正电极为银电极。
S110，将所述硅片进行烧结。
硅片的烧结气氛为氧气和氮气，其中，氧气和氮气的体积比优选为3～15：80。在氧气和氮气体积比=3～15：80的气氛中将硅片进行烧结，使得正面和背面的电极和硅片形成良好的欧姆接触。
下面以具体实施例进一步阐述本发明
实施例1
在硅片正面形成绒面，所述硅片为P型硅；
在所述硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
去除扩散过程形成的磷硅玻璃；
在硅片背面通过原子层沉积形成Al2O3层，原子层沉积在温度180℃、功率11KW的反应腔内进行，使用流量为0.5g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；通入流量为40slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；使用流量为2 slm的O2 与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O2，完成一个沉积周期，如此重复，直至得到厚度为3nm的Al2O3层；
在Al2O3层上通过等离子增强化学气相沉积形成氮化硅层，等离子增强化学气相沉积在温度400℃、压强1600 mTor、等离子功率6000w的反应腔内进行，先通入反应气体NH3 3.5slm和SiH4 900sccm，反应时间200 s形成第一层氮化硅薄膜；然后改变NH3流量和SiH4流量，将NH3流量设定为4.5slm、将SiH4流量设定为500sccm，反应时间390s，形成第二层氮化硅薄膜，氮化硅层的厚度为70nm，所述氮化硅层与Al2O3层叠合形成背面钝化层；
对背面钝化层进行局部激光刻蚀形成多个孔或槽，多个孔或槽穿透背面钝化层，孔或槽的面积占背面钝化层面积的3%；
在所述硅片正面形成钝化膜，所述钝化膜为氮化硅膜；
在所述硅片背面形成背电场和背电极，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述硅片直接接触；
在所述硅片正面形成正电极；
将所述硅片进行烧结。
实施例2
在硅片正面形成绒面，所述硅片为P型硅；
在所述硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
去除扩散过程形成的磷硅玻璃；
在硅片背面通过原子层沉积形成Al2O3层，原子层沉积在温度190℃、功率12KW的反应腔内进行，使用流量为0.6g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；通入流量为45slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；使用流量为3 slm的O3与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O3，完成一个沉积周期，如此重复，直至得到厚度为5nm的Al2O3层；
在Al2O3层上通过等离子增强化学气相沉积形成氮化硅层，等离子增强化学气相沉积在温度410℃、压强1700 mTor、等离子功率6200w的反应腔内进行，先通入反应气体NH3 3.8slm和SiH4 950 sccm，反应时间210 s形成第一层氮化硅薄膜；然后改变NH3流量和SiH4流量，将NH3流量设定为4.8 slm、将SiH4流量设定为600 sccm，反应时间400s，形成第二层氮化硅薄膜，氮化硅层的厚度为80nm，所述氮化硅层与Al2O3层叠合形成背面钝化层；
对背面钝化层进行局部激光刻蚀形成多个孔或槽，多个孔或槽穿透背面钝化层，孔或槽的面积占背面钝化层面积的5%；
在所述硅片正面形成钝化膜，所述钝化膜为氮化硅膜；
在所述硅片背面形成背电场和背电极，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述硅片直接接触；
在所述硅片正面形成正电极；
将所述硅片进行烧结。
实施例3
在硅片正面形成绒面，所述硅片为P型硅；
在所述硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
去除扩散过程形成的磷硅玻璃；
在硅片背面通过原子层沉积形成Al2O3层，原子层沉积在温度200℃、功率12KW的反应腔内进行，使用流量为0.7g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；通入流量为50slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；使用流量为3slm的O2 与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O2，完成一个沉积周期，如此重复，直至得到厚度为8nm的Al2O3层；
在Al2O3层上通过等离子增强化学气相沉积形成氮化硅层，等离子增强化学气相沉积在温度420℃、压强1800 mTor、等离子功率6500w的反应腔内进行，先通入反应气体NH3 4 slm和SiH4 1000 sccm，反应时间220 s形成第一层氮化硅薄膜；然后改变NH3流量和SiH4流量，将NH3流量设定为5 slm、将SiH4流量设定为650 sccm，反应时间400s，形成第二层氮化硅薄膜，氮化硅层的厚度为90nm，所述氮化硅层与Al2O3层叠合形成背面钝化层；
对背面钝化层进行局部激光刻蚀形成多个孔或槽，多个孔或槽穿透背面钝化层，孔或槽的面积占背面钝化层面积的7.5%；
在所述硅片正面形成钝化膜，所述钝化膜为氮化硅膜；
在所述硅片背面形成背电场和背电极，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述硅片直接接触；
在所述硅片正面形成正电极；
将所述硅片进行烧结。
实施例4
在硅片正面形成绒面，所述硅片为P型硅；
在所述硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
去除扩散过程形成的磷硅玻璃；
在硅片背面通过原子层沉积形成Al2O3层，原子层沉积在温度210℃、功率12KW的反应腔内进行，使用流量为0.8g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；通入流量为55slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；使用流量为2.5 slm的O3与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O3，完成一个沉积周期，如此重复，直至得到厚度为12nm的Al2O3层；
在Al2O3层上通过等离子增强化学气相沉积形成氮化硅层，等离子增强化学气相沉积在温度430℃、压强1900mTor、等离子功率6700w的反应腔内进行，先通入反应气体NH3 4.2 slm和SiH4 1050 sccm，反应时间225 s形成第一层氮化硅薄膜；然后改变NH3流量和SiH4流量，将NH3流量设定为5.5 slm、将SiH4流量设定为700 sccm，反应时间400s，形成第二层氮化硅薄膜，氮化硅层的厚度为100nm，所述氮化硅层与Al2O3层叠合形成背面钝化层；
对背面钝化层进行局部激光刻蚀形成多个孔或槽，多个孔或槽穿透背面钝化层，孔或槽的面积占背面钝化层面积的10%；
在所述硅片正面形成钝化膜，所述钝化膜为氮化硅膜；
在所述硅片背面形成背电场和背电极，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述硅片直接接触；
在所述硅片正面形成正电极；
将所述硅片进行烧结。
实施例5
在硅片正面形成绒面，所述硅片为P型硅；
在所述硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
去除扩散过程形成的磷硅玻璃；
在硅片背面通过原子层沉积形成Al2O3层，原子层沉积在温度210℃、功率12.5KW的反应腔内进行，使用流量为0.9g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；通入流量为55slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；使用流量为3.8 slm的O2与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O2，完成一个沉积周期，如此重复，直至得到厚度为20nm的Al2O3层；
在Al2O3层上通过等离子增强化学气相沉积形成氮化硅层，等离子增强化学气相沉积在温度440℃、压强1900 mTor、等离子功率6800w的反应腔内进行，先通入反应气体NH3 4.4 slm和SiH4 1100 sccm，反应时间230 s形成第一层氮化硅薄膜；然后改变NH3流量和SiH4流量，将NH3流量设定为6.0 slm、将SiH4流量设定为700 sccm，反应时间400s，形成第二层氮化硅薄膜，氮化硅层的厚度为110nm，所述氮化硅层与Al2O3层叠合形成背面钝化层；
对背面钝化层进行局部激光刻蚀形成多个孔或槽，多个孔或槽穿透背面钝化层，孔或槽的面积占背面钝化层面积的12%；
在所述硅片正面形成钝化膜，所述钝化膜为氮化硅膜；
在所述硅片背面形成背电场和背电极，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述硅片直接接触；
在所述硅片正面形成正电极；
将所述硅片进行烧结。
实施例6
在硅片正面形成绒面，所述硅片为P型硅；
在所述硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
去除扩散过程形成的磷硅玻璃；
在硅片背面通过原子层沉积形成Al2O3层，原子层沉积在温度220℃、功率13KW的反应腔内进行，使用流量为1.0g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；通入流量为60slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；使用流量为4 slm的O2与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O2，完成一个沉积周期，如此重复，直至得到厚度为30nm的Al2O3层；
在Al2O3层上通过等离子增强化学气相沉积形成氮化硅层，等离子增强化学气相沉积在温度450℃、压强2000 mTor、等离子功率7000w的反应腔内进行，先通入反应气体NH3 4.5 slm和SiH4 1100 sccm，反应时间230 s形成第一层氮化硅薄膜；然后改变NH3流量和SiH4流量，将NH3流量设定为6.5 slm、将SiH4流量设定为800 sccm，反应时间410s，形成第二层氮化硅薄膜，氮化硅层的厚度为120nm，所述氮化硅层与Al2O3层叠合形成背面钝化层；
对背面钝化层进行局部激光刻蚀形成多个孔或槽，多个孔或槽穿透背面钝化层，孔或槽的面积占背面钝化层面积的15%；
在所述硅片正面形成钝化膜，所述钝化膜为氮化硅膜；
在所述硅片背面形成背电场和背电极，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述硅片直接接触；
在所述硅片正面形成正电极；
将所述硅片进行烧结。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种背面钝化太阳能电池，其特征在于，包括背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极，所述背电极、背电场、背面钝化层、P型硅、N型发射极、钝化膜和正电极依次相连；
其中，所述背面钝化层包括：
由原子层沉积形成的Al2O3层，所述Al2O3层与所述P型硅相连；以及
由等离子增强化学气相沉积形成的氮化硅层，所述氮化硅层与所述Al2O3层相连。
2.如权利要求1所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述Al2O3层的厚度与所述氮化硅层的厚度之比为1:（4-20）。
3.如权利要求1或2所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述原子层沉积在温度180-220℃、功率11-13KW的反应腔内进行，其中，一个原子层沉积周期包括：
使用流量为0.5-1.0g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；
通入流量为40-60slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；
使用流量为2-4 slm的O2或O3与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O2或O3，完成一个沉积周期。
4.如权利要求1或2所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述等离子增强化学气相沉积在温度400-450℃、压强1600-2000 mTor、等离子功率6000-7000 w的反应腔内进行，包括：
通入反应气体NH3 3.5-4.5 slm和SiH4 900-1100 sccm，反应时间200-230 s形成第一层氮化硅薄膜；
改变NH3和SiH4流量，将NH3流量设定为4.5-6.5 slm、将SiH4流量设定为500-800 sccm，反应时间390-410s，形成第二层氮化硅薄膜。
5.如权利要求1所述的背面钝化太阳能电池，其特征在于，所述背面钝化层通过激光刻蚀形成孔或槽，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述P型硅直接接触；
所述孔或槽的面积占所述背面钝化层面积的3%-15%。
6. 一种制备权利要求1-5任一项所述的背面钝化太阳能电池的方法，其特征在于，包括：
在硅片正面形成绒面，所述硅片为P型硅；
在所述硅片正面进行扩散，形成N型发射极；
去除扩散过程形成的磷硅玻璃；
在硅片背面通过原子层沉积形成Al2O3层；
在Al2O3层上通过等离子增强化学气相沉积形成氮化硅层，所述氮化硅层与Al2O3层叠合形成背面钝化层；
对背面钝化层进行局部激光刻蚀形成孔或槽，所述孔或槽穿透所述背面钝化层；
在所述硅片正面形成钝化膜；
在所述硅片背面形成背电场和背电极，所述背电场覆盖所述孔或槽，与所述硅片直接接触；
在所述硅片正面形成正电极；
将所述硅片进行烧结。
7.如权利要求6所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述原子层沉积在温度180-220℃、功率11-13KW的反应腔内进行，其中，一个原子层沉积周期包括：
使用流量为0.5-1.0g/min的三甲基铝产生化学吸附直到硅片表面饱和，形成一个单分子层；
通入流量为40-60slm的N2气体吹扫，以去除反应腔内未结合的三甲基铝和副产物，确保硅片表面的饱和吸附层；
使用流量为2-4 slm的O2或O3与三甲基铝产生化学限制性反应形成Al2O3，通入Ar气体吹扫，以除去未结合的O2或O3，完成一个沉积周期。
8.如权利要求6所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，所述等离子增强化学气相沉积在温度400-450℃、压强1600-2000 mTor、等离子功率6000-7000 w的反应腔内进行，包括：
通入反应气体NH3 3.5-4.5 slm和SiH4 900-1100 sccm，反应时间200-230 s形成第一层氮化硅薄膜；
改变NH3和SiH4流量，将NH3流量设定为4.5-6.5 slm、将SiH4流量设定为500-800 sccm，反应时间390-410s，形成第二层氮化硅薄膜。
9.如权利要求6所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述Al2O3层的厚度与所述氮化硅层的厚度之比为1:（4-20）；
所述孔或槽的面积占所述背面钝化层面积的3%-15%。
10.如权利要求6-9任一项所述的背面钝化太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钝化膜为氮化硅膜；
所述背电极、正电极为银电极；
所述硅片的绒面采用HF和/或 HNO3溶液制成；
所述硅片的扩散采用三氯氧磷。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |