CN106374009A - 一种钝化接触的ibc电池及其制备方法和组件、系统 - Google Patents
一种钝化接触的ibc电池及其制备方法和组件、系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106374009A CN106374009A CN201610835931.2A CN201610835931A CN106374009A CN 106374009 A CN106374009 A CN 106374009A CN 201610835931 A CN201610835931 A CN 201610835931A CN 106374009 A CN106374009 A CN 106374009A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- back surface
- silicon substrate
- crystal silicon
- shaped crystal
- layer
- 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
- 238000002161 passivation Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 19
- -1 boron ions Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 82
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 82
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 82
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 75
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 10
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical group [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 claims description 2
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical group [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 241000628997 Flos Species 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
- H01L31/1868—Passivation
-
- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种钝化接触的IBC电池及其制备方法和组件、系统。本发明的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，N型晶体硅基体背表面的掺杂处理方式为：在N型晶体硅基体的背表面生长背表面氧化层，然后在背表面氧化层上生长本征多晶硅层或者本征非晶硅层，然后在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上选择性的注入硼离子和磷离子；然后进行退化和镀膜处理。其有益效果是：将钝化接触技术与背接触结构相结合，在N型晶体硅基体背表面设置氧化层，在其上设置交替排列的p+和n+掺杂区域，本发明中的氧化层可以给N型晶体硅基体背表面带来更好的表面钝化效果，同时载流子可透过氧化层进行自由传输，所制电池拥有更高的开路电压和转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种钝化接触的IBC电池及其制备方法和组件、系统。
背景技术
太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。对于目前常规太阳能电池，其p+掺杂区域接触电极和n+掺杂区域接触电极分别位于电池片的正反两面。电池的正面为受光面，正面金属接触电极的覆盖必将导致一部分入射的太阳光被金属电极所遮挡反射，造成一部分光学损失。普通晶硅太阳能电池的正面金属电极的覆盖面积在7％左右，减少金属电极的正面覆盖可以直接提高电池的能量转化效率。
IBC(Interdigitated back contact)电池，是一种将p+掺杂区域和n+掺杂区域均放置在电池背面(非受光面)的电池，该电池的受光面无任何金属电极遮挡，从而有效增加了电池片的短路电流，使电池片的能量转化效率得到提高。由于PN结位于电池的背面，光生载流子的产生主要在前表面附近，载流子需要穿过整个硅片厚度到达背面的地方才能被收集，所以背表面的钝化质量尤为重要。常见的结构是在N型基体的背表面交替设置p+和n+掺杂区域，然后在其上设置钝化层和金属电极。现有的背接触电池，存在背表面的钝化效果不好的问题，而钝化质量会影响电池片的隐开路电压、暗饱和电流密度和短波段的内量子效率等性能。综上，提供一种钝化质量高的钝化接触的IBC电池及制备方法是本发明的创研动机。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种钝化接触的IBC电池及其制备方法和组件、系统。所述的钝化接触的IBC电池将钝化接触技术与背接触结构相结合，在N型晶体硅基体背表面设置氧化层，在其上设置交替排列的p+和n+掺杂区域，相比现有的背接触电池结构，本发明中的氧化层可以给N型晶体硅基体背表面带来更好的表面钝化效果，同时载流子可透过氧化层进行自由传输，所制电池拥有更高的开路电压和转换效率。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：
一种钝化接触的IBC电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)、分别对N型晶体硅基体的前表面和背表面进行掺杂处理，N型晶体硅基体背表面的掺杂处理方式为：在N型晶体硅基体的背表面生长背表面氧化层，然后在背表面氧化层上生长本征多晶硅层或者本征非晶硅层，然后在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上选择性的注入硼离子和磷离子，硼离子注入区域与磷离子注入区域相互交替排列；
(2)、将N型晶体硅基体进行退火处理，退火完成后形成n+掺杂前表面场，相互交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；
(3)、然后在N型晶体硅基体的前表面形成钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成钝化膜；
(4)、在N型晶体硅基体的背表面制备与背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域欧姆接触的金属电极。
其中，步骤(1)中，背表面氧化层的厚度为1-3nm，背表面氧化层为SiO2，SiO2的生长方法为高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法或CVD沉积法。
其中，步骤(1)中，在背表面氧化层上生长本征多晶硅层的方法是：将N型晶体硅基体放入LPCVD设备中，在背表面氧化层上生长本征多晶硅层；
在背表面氧化层上生长本征非晶硅层的方法是：将N型晶体硅基体放入APCVD设备或PECVD设备中，在背表面氧化层上生长本征非晶硅层。
其中，步骤(1)中，本征多晶硅层或者本征非晶硅层上的硼离子的注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2，磷离子的注入剂量为3×1015cm-2～8×1015cm-2。
其中，步骤(1)中，在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上注入硼离子时，在N型晶体硅基体的背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽为200～3000μm；
在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上注入磷离子时，在N型晶体硅基体背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽为200～2000μm。
其中，步骤(1)中，N型晶体硅基体前表面的掺杂处理方式为：使用离子注入机在N型晶体硅基体的前表面进行离子注入，注入元素为磷，注入剂量为1×1015cm-2～4×1015cm-2。
其中，步骤(2)中，退火处理的峰值温度为800～1100℃，退火时间为30～200min，环境气源为N2和O2。
其中，步骤(3)中，钝化减反膜的制备方法是在N型晶体硅基体的前表面利用PECVD设备先沉积一层厚度为5～30nm的SiO2介质膜，然后在SiO2介质膜上再沉积一层厚度为40～80nm的SiNx介质膜；
钝化膜的制备方法是在N型晶体硅基体的背表面利用PECVD设备沉积一层厚度为30～50nm的SiNx介质膜。
其中，步骤(4)中，金属电极的制备方法是通过丝网印刷的方法在处理后的N型晶体硅基体的背表面p+掺杂区域上印刷银铝浆，在背表面n+掺杂区域上印刷银浆，然后进行烧结处理。
其中，进行步骤(1)之前，对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理；N型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm；N型晶体硅基体的厚度为50～300μm；
进行步骤(3)之前将N型晶体硅基体放入清洗机中进行清洗、烘干处理。
本发明还提供了一种钝化接触的IBC电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的前表面从内到外依次为n+掺杂前表面场和前表面钝化减反膜，N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为背表面氧化层、交替排列的背表面p+掺杂区域和背表面n+掺杂区域、背表面钝化膜和背表面金属电极。
其中，n+掺杂前表面场的方阻为100～200Ω/sqr，背表面n+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm；背表面p+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。
本发明还提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、太阳能电池、封装材料、背层材料，太阳能电池是上述的一种钝化接触的IBC电池。
本发明还提供了一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，太阳能电池组件是上述的太阳能电池组件。
本发明的技术优点主要体现在：
本发明将钝化接触技术与背接触结构相结合，在N型晶体硅基体背表面设置超薄氧化层，在不损伤钝化膜的情况下具备优异的接触效果(称之为钝化接触技术(PassivatedContact))，然后在其上设置交替排列的p+和n+掺杂区域，相比现有的背接触电池结构，本发明中的氧化层可以给N型晶体硅基体背表面带来更好的表面钝化效果，同时载流子可透过氧化层进行自由传输，所制电池拥有更高的开路电压和转换效率。采用本发明方法制备的钝化接触的IBC太阳能电池在完成前后表面的钝化膜覆盖后其隐开路电压(ImpliedVoc)可达700mV以上，暗饱和电流密度J0＜20 fA/cm2，印刷电极制成背接触电池后，其短波段的内量子效率达95％以上。
附图说明
图1为本发明实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤一后的电池结构截面示意图。
图2为本发明实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤二后的电池结构截面示意图。
图3为本发明实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤三后的电池结构截面示意图。
图4为本发明实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤四后的电池结构截面示意图。
图5为本发明实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤五后的电池结构截面示意图。
图6为本发明实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤六后的电池结构截面示意图。
图7为本发明实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤七后的电池结构截面示意图。
图8为本发明实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤八后的电池结构截面示意图。
图9为本发明实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤九后的电池结构截面示意图。
图10为本发明实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤四中使用的掩膜结构示意图。
图11为本发明实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤五中使用的掩膜结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本实施例的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)、选择156mm*156mm的N型晶体硅基体10，并对N型晶体硅基体10的前表面作制绒处理；N型晶体硅基体10的电阻率为0.5～15Ω·cm，优选1～5Ω·cm；N型晶体硅基体10的厚度为50～300μm，优选80～200μm；完成本步骤后的电池结构如图1所示。
(2)、在N型晶体硅基体10的背表面生长背表面氧化层20，背表面氧化层20为SiO2，生长方法可以为高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法或CVD沉积法。背表面氧化层20的厚度为1-3nm。完成本步骤后的电池结构如图2所示。
(3)、将步骤(2)处理后的N型晶体硅基体10放入LPCVD设备(低压化学气相沉积)中，在背表面氧化层20上生长本征多晶硅层11。本实施例还可以使用APCVD(常压化学气相沉积)或PECVD(等离子增强化学气相沉积)设备在背表面氧化层20上生长本征非晶硅层。完成本步骤后的电池结构如图3所示。
(4)、使用离子注入机在步骤(3)处理后的N型晶体硅基体10的背表面的本征多晶硅层或本征非晶硅层上进行选择性的离子注入，注入元素为硼，注入剂量为0.5×1015cm-23×1015cm-2，优选1.5×1015cm-2～2.5×1015cm-2。离子注入时，在N型晶体硅基体10背表面和离子束之间设置掩膜40。掩膜40的材质为石墨，如图10所示，掩膜40上设置线条状开口401，线条状开口401宽200～3000μm。掩膜40上的开口图案还可以为其他任意排布的周期或准周期阵列，其图案可以根据需要有多种选择，此处不作限定，仅进行举例列举。完成本步骤后的电池结构如图4所示。
(5)、使用离子注入机在步骤(4)处理后的N型晶体硅基体10的背表面本征多晶硅层或本征非晶硅层上进行选择性地离子注入，注入元素为磷，注入剂量为3×1015cm-2～8×1015cm-2，优选4×1015cm-2～6×1015cm-2。离子注入时，在N型晶体硅基体10背表面和离子束之间设置掩膜41。掩膜41的材质为石墨，如图11所示，掩膜41上设置线条状开口411，线条状开口411宽200～2000μm。掩膜41上的开口区域正好对应N型晶体硅基体10背表面未被注入硼的区域。完成本步骤后的电池结构如图5所示。
(6)、使用离子注入机在步骤(5)处理后的N型晶体硅基体10前表面进行离子注入，注入元素为磷，注入剂量为1×1015cm-2～4×1015cm-2，优选1×1015cm-2～3×1015cm-2。完成本步骤后的电池结构如图6所示。
(7)、将步骤(6)处理后的N型晶体硅基体10放入退火炉中进行高温退火处理，退火的峰值温度为800～1100℃，优选为850～1000℃，退火时间为30～200min，优选为60～200min，环境气源优选为N2和O2。退火完成后即形成n+掺杂前表面场14、背表面n+掺杂区域13和背表面p+掺杂区域12。其中n+掺杂前表面场14的方阻为100～200Ω/sqr。背表面n+掺杂区域13的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm；背表面p+掺杂区域12的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。完成本步骤后的电池结构如图7所示。
(8)、将步骤(7)处理后的N型晶体硅基体10放入清洗机中进行清洗并烘干。然后在N型晶体硅基体10的前表面用PECVD的方式先沉积一层厚度为5～30nm的SiO2介质膜21，然后在SiO2介质膜21上再沉积一层SiNx介质膜22，膜的厚度为40～80nm；在N型晶体硅基体10的背表面用PECVD的方式制作一层SiNx介质膜23，SiNx介质膜23的厚度为30～50nm。硅基体前表面的SiO2介质膜21与SiNx介质膜22的作用为硅基体前表面的钝化和光的减反射；硅基体背表面的SiNx介质膜23的作用为硅基体背表面的钝化。完成本步骤后的电池结构如图8所示。
(9)、通过丝网印刷的方法在步骤(8)处理后的N型晶体硅基体10的背表面p+掺杂区域12上印刷银铝浆(烧结后形成p+金属电极30)，在背表面n+掺杂区域13上印刷银浆(烧结后形成n+金属电极31)。印刷结束后将N型晶体硅基体10传送入带式烧结炉进行烧结形成欧姆接触。p+金属电极30为银铝合金电极，n+金属电极31为银电极。完成本步骤后的电池结构如图9所示。至此即完成本发明背接触太阳能电池的制作。
本实施例将钝化接触技术与背接触结构相结合，在N型晶体硅基体背表面设置氧化层，在其上设置交替排列的p+和n+掺杂区域，相比现有的背接触电池结构，本发明中的氧化层可以给N型晶体硅基体背表面带来更好的表面钝化效果，同时载流子可透过氧化层进行自由传输，所制电池拥有更高的开路电压和转换效率。
参见图9所示，本实施例还提供了一种钝化接触的IBC电池，包括N型晶体硅基体10，N型晶体硅基体10的前表面从内到外依次为n+掺杂前表面场14和前表面钝化减反膜，N型晶体硅基体10的背表面从内到外依次为背表面氧化层20、交替排列的背表面p+掺杂区域12和背表面n+掺杂区域13、背表面钝化膜和背表面金属电极。优选地，n+掺杂前表面场14的方阻为100-200Ω/sqr，背表面n+掺杂区域13的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm；背表面p+掺杂区域12的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。
本实施例中，背表面金属电极包括p+金属电极30和n+金属电极31，p+金属电极30为银铝合金电极，n+金属电极31为银电极。背表面p+掺杂区域12为线条状图案，线条状图案的宽为200～3000μm；背表面n+掺杂区域13为线条状图案，线条状图案的宽为200～2000μm。N型晶体硅基体10的电阻率为0.5～15Ω·cm；N型晶体硅基体10的厚度为50～300μm。钝化减反膜为厚度为5～30nm的SiO2介质膜21和厚度为40～80nm的SiNx介质膜22；钝化膜为厚度为30～50nm的SiNx介质膜23。
本发明的钝化接触的IBC电池在完成前后表面的钝化膜覆盖后，经测试其隐开路电压(Implied Voc)可达700mV以上，暗饱和电流密度J0＜20 fA/cm2，印刷电极制成背接触电池后，其短波段的内量子效率达95％以上。
本发明还提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、太阳能电池、封装材料、背层材料，所述太阳能电池是上述的钝化接触的IBC电池。
本发明还提供了一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，所述太阳能电池组件是上述的太阳能电池组件。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (14)
1.一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、分别对N型晶体硅基体的前表面和背表面进行掺杂处理，N型晶体硅基体背表面的掺杂处理方式为：在N型晶体硅基体的背表面生长背表面氧化层，然后在背表面氧化层上生长本征多晶硅层或者本征非晶硅层，然后在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上选择性地注入硼离子和磷离子，硼离子注入区域与磷离子注入区域相互交替排列；
(2)、将N型晶体硅基体进行退火处理，退火完成后形成n+掺杂前表面场，相互交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；
(3)、然后在N型晶体硅基体的前表面形成钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成钝化膜；
(4)、在N型晶体硅基体的背表面制备分别与背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域欧姆接触的金属电极。
2.根据权利要求1所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，背表面氧化层的厚度为1-3nm，背表面氧化层为SiO2，SiO2的生长方法为高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法或CVD沉积法。
3.根据权利要求1所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，在背表面氧化层上生长本征多晶硅层的方法是：将N型晶体硅基体放入LPCVD设备中，在背表面氧化层上生长本征多晶硅层；
在背表面氧化层上生长本征非晶硅层的方法是：将N型晶体硅基体放入APCVD设备或PECVD设备中，在背表面氧化层上生长本征非晶硅层。
4.根据权利要求1所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，本征多晶硅层或者本征非晶硅层上的硼离子的注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2，磷离子的注入剂量为3×1015cm-2～8×1015cm-2。
5.根据权利要求1所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上注入硼离子时，在N型晶体硅基体的背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽为200～3000μm；
在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上注入磷离子时，在N型晶体硅基体背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽为200～2000μm。
6.根据权利要求1～5任一所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，N型晶体硅基体前表面的掺杂处理方式为：使用离子注入机在N型晶体硅基体的前表面进行离子注入，注入元素为磷，注入剂量为1×1015cm-2～4×1015cm-2。
7.根据权利要求1～5任一所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，退火处理的峰值温度为800～1100℃，退火时间为30～200min，环境气源为N2和O2。
8.根据权利要求1～5任一所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，钝化减反膜的制备方法是在N型晶体硅基体的前表面利用PECVD设备先沉积一层厚度为5～30nm的SiO2介质膜，然后在SiO2介质膜上再沉积一层厚度为40～80nm的SiNx介质膜；
钝化膜的制备方法是在N型晶体硅基体的背表面利用PECVD设备沉积一层厚度为30～50nm的SiNx介质膜。
9.根据权利要求1～5任一所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，金属电极的制备方法是通过丝网印刷的方法在处理后的N型晶体硅基体的背表面p+掺杂区域上印刷银铝浆，在背表面n+掺杂区域上印刷银浆，然后进行烧结处理。
10.根据权利要求1所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：进行步骤(1)之前，对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理；N型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm；N型晶体硅基体的厚度为50～300μm；
进行步骤(3)之前将N型晶体硅基体放入清洗机中进行清洗、烘干处理。
11.一种钝化接触的IBC电池，包括N型晶体硅基体，其特征在于：N型晶体硅基体的前表面从内到外依次为n+掺杂前表面场和前表面钝化减反膜，N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为背表面氧化层、交替排列的背表面p+掺杂区域和背表面n+掺杂区域、背表面钝化膜和背表面金属电极。
12.根据权利要求11所述的一种钝化接触的IBC电池，其特征在于：n+掺杂前表面场的方阻为100～200Ω/sqr，背表面n+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm；背表面p+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。
13.一种太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、太阳能电池、封装材料、背层材料，其特征在于：所述太阳能电池是权利要求11-12任一所述的一种钝化接触的IBC电池。
14.一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，其特征在于：所述太阳能电池组件是权利要求13所述的太阳能电池组件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610835931.2A CN106374009A (zh) | 2016-09-20 | 2016-09-20 | 一种钝化接触的ibc电池及其制备方法和组件、系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610835931.2A CN106374009A (zh) | 2016-09-20 | 2016-09-20 | 一种钝化接触的ibc电池及其制备方法和组件、系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106374009A true CN106374009A (zh) | 2017-02-01 |
Family
ID=57898577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610835931.2A Pending CN106374009A (zh) | 2016-09-20 | 2016-09-20 | 一种钝化接触的ibc电池及其制备方法和组件、系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106374009A (zh) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106920862A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-07-04 | 泰州乐叶光伏科技有限公司 | 全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法 |
| CN107302039A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-10-27 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种背接触太阳能电池的掺杂处理方法 |
| CN108336154A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-07-27 | 中国科学院微电子研究所 | 晶体硅太阳能电池及其制备方法 |
| CN108447947A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-24 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种钝化接触的ibc电池的制备方法 |
| CN108538962A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-09-14 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种钝化接触的ibc电池的制备方法 |
| CN108987505A (zh) * | 2018-07-31 | 2018-12-11 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 一种太阳能电池及其制备方法 |
| CN110061072A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-07-26 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | 一种tbc太阳能电池结构及其制备方法 |
| JP2020150111A (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 東洋アルミニウム株式会社 | バックコンタクト型太陽電池セルの製造方法 |
| CN111864014A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-30 | 中国科学院微电子研究所 | 一种太阳能电池及其制造方法 |
| CN112054085A (zh) * | 2019-06-06 | 2020-12-08 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | 一种高效ibc电池结构及其制备方法 |
| CN113284982A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-20 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 一种具有钝化接触结构的ibc电池的加工工艺 |
| CN114725236A (zh) * | 2021-01-05 | 2022-07-08 | 黄河水电西宁太阳能电力有限公司 | 钝化接触的ibc太阳电池的结构及制备方法 |
| CN115117180A (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-27 | 黄河水电西宁太阳能电力有限公司 | 一种钝化接触ibc电池的制作方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102222726A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-10-19 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺 |
| CN102760791A (zh) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | 三星Sdi株式会社 | 形成掺杂区的方法、太阳能电池及其制造方法 |
| CN102800738A (zh) * | 2011-05-24 | 2012-11-28 | 中国科学院微电子研究所 | 一种叉指型背接触式太阳能电池及其制备方法 |
| CN205564789U (zh) * | 2016-04-26 | 2016-09-07 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种钝化接触n型太阳能电池及其组件和系统 |
-
2016
- 2016-09-20 CN CN201610835931.2A patent/CN106374009A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102760791A (zh) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | 三星Sdi株式会社 | 形成掺杂区的方法、太阳能电池及其制造方法 |
| CN102222726A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-10-19 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺 |
| CN102800738A (zh) * | 2011-05-24 | 2012-11-28 | 中国科学院微电子研究所 | 一种叉指型背接触式太阳能电池及其制备方法 |
| CN205564789U (zh) * | 2016-04-26 | 2016-09-07 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种钝化接触n型太阳能电池及其组件和系统 |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106920862A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-07-04 | 泰州乐叶光伏科技有限公司 | 全背电极太阳电池背面离子注入掩模版及背面图形实现方法 |
| CN107302039A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-10-27 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种背接触太阳能电池的掺杂处理方法 |
| CN108336154A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-07-27 | 中国科学院微电子研究所 | 晶体硅太阳能电池及其制备方法 |
| CN108447947A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-24 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种钝化接触的ibc电池的制备方法 |
| CN108538962A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-09-14 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种钝化接触的ibc电池的制备方法 |
| CN108987505A (zh) * | 2018-07-31 | 2018-12-11 | 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 | 一种太阳能电池及其制备方法 |
| WO2020184706A1 (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 東洋アルミニウム株式会社 | バックコンタクト型太陽電池セルの製造方法 |
| JP2020150111A (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 東洋アルミニウム株式会社 | バックコンタクト型太陽電池セルの製造方法 |
| CN113785405A (zh) * | 2019-03-13 | 2021-12-10 | 东洋铝株式会社 | 背接触型太阳能电池单元的制造方法 |
| JP7264674B2 (ja) | 2019-03-13 | 2023-04-25 | 東洋アルミニウム株式会社 | バックコンタクト型太陽電池セルの製造方法 |
| CN110061072A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-07-26 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | 一种tbc太阳能电池结构及其制备方法 |
| CN112054085A (zh) * | 2019-06-06 | 2020-12-08 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | 一种高效ibc电池结构及其制备方法 |
| CN111864014A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-30 | 中国科学院微电子研究所 | 一种太阳能电池及其制造方法 |
| CN114725236A (zh) * | 2021-01-05 | 2022-07-08 | 黄河水电西宁太阳能电力有限公司 | 钝化接触的ibc太阳电池的结构及制备方法 |
| CN115117180A (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-27 | 黄河水电西宁太阳能电力有限公司 | 一种钝化接触ibc电池的制作方法 |
| CN113284982A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-20 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 一种具有钝化接触结构的ibc电池的加工工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106374009A (zh) | 一种钝化接触的ibc电池及其制备方法和组件、系统 | |
| CN107195699B (zh) | 一种钝化接触太阳能电池及制备方法 | |
| CN108110065A (zh) | 一种背接触太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102222726B (zh) | 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺 | |
| AU2010296714B2 (en) | Solar cell, method for manufacturing solar cell, and solar cell module | |
| CN108538962A (zh) | 一种钝化接触的ibc电池的制备方法 | |
| KR101847470B1 (ko) | 태양전지 및 태양전지 모듈 | |
| CN105895738A (zh) | 一种钝化接触n型太阳能电池及制备方法和组件、系统 | |
| CN111628049A (zh) | 实现空穴局部钝化接触的方法、晶体硅太阳能电池及其制备方法 | |
| Rahman | Advances in surface passivation and emitter optimization techniques of c-Si solar cells | |
| CN109494261A (zh) | 硅基太阳能电池及制备方法、光伏组件 | |
| CN206864484U (zh) | 一种钝化接触太阳能电池 | |
| CN103603053A (zh) | 一种制备晶体硅太阳能电池的方法 | |
| CN106299024A (zh) | 一种背接触太阳能电池的制备方法及其电池和组件、系统 | |
| CN101976711A (zh) | 一种采用离子注入法制作太阳电池的方法 | |
| CN206040667U (zh) | 一种钝化接触的ibc电池及其组件和系统 | |
| US20200098945A1 (en) | Process for producing a photovoltaic solar cell having a heterojunction and a diffused-in emitter region | |
| CN105826409A (zh) | 一种局部背场n型太阳能电池及其制备方法和组件、系统 | |
| CN207705205U (zh) | 一种背接触太阳能电池 | |
| CN106229351B (zh) | 一种背接触晶体硅太阳能电池及制备方法和组件、系统 | |
| CN106252449B (zh) | 局部掺杂前表面场背接触电池及其制备方法和组件、系统 | |
| CN112736163A (zh) | 一种多晶硅薄膜钝化背极插指型太阳能电池的制备方法 | |
| CN102800739B (zh) | 一种选择性发射极单晶硅太阳电池的制备方法 | |
| Chen et al. | < 700 mv open-circuit voltages on defect-engineered p-type silicon heterojunction solar cells on czochralski and multicrystalline wafers | |
| CN107302039A (zh) | 一种背接触太阳能电池的掺杂处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170201 |