CN110473926A - 一种钝化接触太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了钝化接触太阳能电池，包括硅衬底；位于硅衬底的第一表面的隧穿层；位于隧穿层背离硅衬底的表面的本征多晶硅层；位于本征多晶硅层背离隧穿层的表面的掺杂多晶硅层；位于掺杂多晶硅层背离本征多晶硅层的表面的第一钝化层；位于第一钝化层背离掺杂多晶硅层的表面的第一电极；位于硅衬底的第二表面的扩散层；位于扩散层背离硅衬底的表面的第二钝化层；位于第二钝化层背离扩散层的表面的减反层；位于减反层背离第二钝化层的表面的第二电极。在隧穿层和掺杂多晶硅层之间设有本征多晶硅层，可以提高掺杂多晶硅层沉积速率，还可以减少杂质离子向硅衬底扩散，减少硅衬底复合，从而提高光电转换效率。本申请还提供一种具有上述优点的制备方法。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种钝化接触太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池可以将太阳能转换为电能，并且整个转换过程不会产生任何的废水废渣等污染物，在能源与环境的双重危机下，太阳能电池行业快速发展，提高太阳能电池的光电转换效率成为太阳能电池行业不断追求的目标。
隧穿氧化钝化接触(Tunnel Oxide Passivated Contact，TOPCon)电池是一种比较高效的太阳能电池，TOPCon电池的背面由隧穿氧化层和掺杂多晶硅层组成钝化接触结构，隧穿氧化层能够对载流子选择性传输，屏蔽多子，起到有效钝化作用，同时允许少子通过，由传统的载流子向金属电极区进行三维传输，变为载流子经多晶硅层进行一维传输，从而有效减小金属电极区域复合，降低串阻，提升太阳能电池开路电压和填充因子，从而提高光电转换效率。
利用原位掺杂法形成掺杂多晶硅层是太阳能电池行业采用的一种常规方法，在生长本征多晶硅层的同时通入含有杂质的气体，例如PH3和B2H6，但是杂质气体同时也会带来不良影响，会降低掺杂多晶硅层的沉积速率，并且掺杂离子经高温退火时，容易扩散进入硅衬底中，增加硅衬底的复合，从而导致TOPCon电池的光电转换效率降低。
发明内容
本申请的目的是提供一种钝化接触太阳能电池及其制备方法，以提高掺杂多晶硅层的沉积速率和光电转换效率。
为解决上述技术问题，本申请提供一种钝化接触太阳能电池，包括：
硅衬底；
位于所述硅衬底的第一表面的隧穿层；
位于所述隧穿层背离所述硅衬底的表面的本征多晶硅层；
位于所述本征多晶硅层背离所述隧穿层的表面的掺杂多晶硅层；
位于所述掺杂多晶硅层背离所述本征多晶硅层的表面的第一钝化层；
位于所述第一钝化层背离所述掺杂多晶硅层的表面的第一电极；
位于所述硅衬底的第二表面的扩散层；
位于所述扩散层背离所述硅衬底的表面的第二钝化层；
位于所述第二钝化层背离所述扩散层的表面的减反层；
位于所述减反层背离所述第二钝化层的表面的第二电极；
其中，所述第一表面与所述第二表面相对。
可选的，所述本征多晶硅层的厚度取值范围为1nm至20nm，包括端点值。
可选的，所述隧穿层为下述任一种或者任意组合层叠的隧穿层：
氧化硅隧穿层、二氧化铪隧穿层、氮化硅隧穿层、氮氧化硅隧穿层、三氧化二铝隧穿层。
可选的，所述隧穿层的厚度取值范围为1nm至5nm，包括端点值。
可选的，所述掺杂多晶硅层的厚度取值范围为10nm至300nm，包括端点值。
本申请还提供一种钝化接触太阳能电池制备方法，包括：
在硅衬底的第一表面形成隧穿层；
在所述隧穿层背离所述硅衬底的表面形成本征多晶硅层；
在所述本征多晶硅层背离所述隧穿层的表面形成掺杂多晶硅层；
在所述掺杂多晶硅层背离所述本征多晶硅层的表面形成第一钝化层；
在所述第一钝化层背离所述掺杂多晶硅层的表面形成第一电极；
在所述硅衬底的第二表面形成扩散层；
在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成第二钝化层；
在所述第二钝化层背离所述扩散层的表面形成减反层；
在所述减反层背离所述第二钝化层的表面形成第二电极；
其中，所述第一表面与所述第二表面相对。
可选的，在所述隧穿层背离所述硅衬底的表面形成本征多晶硅层包括：
利用低压力化学气相沉积法，在所述隧穿层背离所述硅衬底的表面形成所述本征多晶硅层。
可选的，在硅衬底的第一表面形成隧穿层包括：
利用硝酸氧化法，在所述硅衬底的第一表面形成所述隧穿层。
可选的，在硅衬底的第一表面形成隧穿层之前，还包括：
对所述硅衬底进行制绒。
可选的，在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成第二钝化层包括：
利用原子层沉积法，在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成所述第二钝化层。
本申请所提供的钝化接触太阳能电池，包括：硅衬底；位于所述硅衬底的第一表面的隧穿层；位于所述隧穿层背离所述硅衬底的表面的本征多晶硅层；位于所述本征多晶硅层背离所述隧穿层的表面的掺杂多晶硅层；位于所述掺杂多晶硅层背离所述本征多晶硅层的表面的第一钝化层；位于所述第一钝化层背离所述掺杂多晶硅层的表面的第一电极；位于所述硅衬底的第二表面的扩散层；位于所述扩散层背离所述硅衬底的表面的第二钝化层；位于所述第二钝化层背离所述扩散层的表面的减反层；位于所述减反层背离所述第二钝化层的表面的第二电极；其中，所述第一表面与所述第二表面相对。
可见，本申请中的钝化接触太阳能电池除了包括硅衬底、隧穿层、掺杂多晶硅层、第一钝化层、扩散层、第二钝化层、减反层、第一电极、第二电极，还包括位于隧穿层和掺杂多晶硅层之间的本征多晶硅层，本征多晶硅层的存在一方面可以提高掺杂多晶硅层沉积速率，降低生产成本，并且不会对掺杂多晶硅层的质量造成不良影响，另一方面还可以减少杂质离子向硅衬底扩散，起到缓冲的作用，减少硅衬底的复合，从而提高钝化接触太阳能电池的光电转换效率。此外，本申请还提供一种具有上述优点的钝化接触太阳能电池制备方法。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种钝化接触太阳能电池的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种钝化接触太阳能电池制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，利用原位掺杂法形成掺杂多晶硅层是在生长本征多晶硅层的同时通入含有杂质的气体，例如PH3和B2H6，但是杂质气体同时也会带来不良影响，会降低掺杂多晶硅层的沉积速率，并且掺杂离子经高温退火时，容易扩散进入硅衬底中，增加硅衬底的复合，从而导致TOPCon电池的光电转换效率降低。
有鉴于此，本申请提供了一种钝化接触太阳能电池，请参图1，图1为本申请实施例所提供的一种钝化接触太阳能电池的结构示意图，该电池包括：
硅衬底1；
位于所述硅衬底1的第一表面的隧穿层2；
位于所述隧穿层2背离所述硅衬底1的表面的本征多晶硅层3；
位于所述本征多晶硅层3背离所述隧穿层2的表面的掺杂多晶硅层4；
位于所述掺杂多晶硅层4背离所述本征多晶硅层3的表面的第一钝化层5；
位于所述第一钝化层5背离所述掺杂多晶硅层4的表面的第一电极6；
位于所述硅衬底1的第二表面的扩散层7；
位于所述扩散层7背离所述硅衬底1的表面的第二钝化层8；
位于所述第二钝化层8背离所述扩散层7的表面的减反层9；
位于所述减反层9背离所述第二钝化层8的表面的第二电极10；
其中，所述第一表面与所述第二表面相对。
本发明实施例中，本征多晶硅层3设置的目的是，提高沉积掺杂多晶硅层4时的沉积速率，提高产能，并且在对掺杂多晶硅层4高温退火时，还可以减少杂质离子向硅衬底1扩散，从而减少硅衬底1的表面复合，使钝化接触太阳能电池的光电转换效率提高。
需要指出的是，本实施例中的第二表面为钝化接触太阳能电池的正面，也即正对光照的表面，第一表面为钝化接触太阳能电池的背面。
还需要指出的是，本实施例中对硅衬底1的类型不做具体限定，可根据情况自行设置。例如，硅衬底1可以为N型硅衬底1或者P型硅衬底1。
可以理解的是，掺杂多晶硅层4的类型视硅衬底1的类型而定，当硅衬底1为N型硅衬底1时，掺杂多晶硅层4为N型掺杂多晶硅层4，当硅衬底1为P型硅衬底1时，掺杂多晶硅层4为P型掺杂多晶硅层4。
进一步的，扩散层7的类型同样视硅衬底1的类型而定，当硅衬底1为N型硅衬底1时，扩散层7为由3A族元素，如硼，在N型硅衬底1表面进行扩散得到的扩散层7，当硅衬底1为P型硅衬底1时，扩散层7由5A族元素，如磷，在N型硅衬底1表面进行扩散得到的扩散层7。
具体的，第一钝化层5为氮化硅钝化层；当硅衬底1为N型硅衬底1时，第二钝化层8为三氧化二铝钝化层，当硅衬底1为P型硅衬底1时，第二钝化层8为二氧化硅钝化层；减反层9为氮化硅减反层9。
一般的，第一电极6为银电极，第二电极10为银铝电极。
本实施例中的钝化接触太阳能电池除了包括硅衬底1、隧穿层2、掺杂多晶硅层4、第一钝化层5、扩散层7、第二钝化层8、减反层9、第一电极6、第二电极10，还包括位于隧穿层2和掺杂多晶硅层4之间的本征多晶硅层3，本征多晶硅层3的存在一方面可以提高掺杂多晶硅层4沉积速率，降低生产成本，并且不会对掺杂多晶硅层4的质量造成不良影响，另一方面还可以减少杂质离子向硅衬底1扩散，起到缓冲的作用，减少硅衬底1的复合，从而提高钝化接触太阳能电池的光电转换效率。
优选地，在本申请的一个实施例中，所述本征多晶硅层3的厚度取值范围为1nm至20nm，包括端点值。通常，本征多晶硅层3的厚度小于掺杂多晶硅层4的厚度，本征多晶硅层3的作用是形成掺杂多晶硅层4的种子层，厚度太厚，不仅会增加成本，还会延长制备钝化接触太阳能电池的时间。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述隧穿层2为下述任一种或者任意组合层叠的隧穿层2：
氧化硅隧穿层2、二氧化铪隧穿层2、氮化硅隧穿层2、氮氧化硅隧穿层2、三氧化二铝隧穿层2。
优选地，所述隧穿层2的厚度取值范围为1nm至5nm，包括端点值，避免隧穿层2的厚度太小，杂质离子容易扩散到硅衬底1中，造成硅衬底1复合损失，从而降低钝化接触太阳能电池的性能；同时避免隧穿层2的厚度太大，电子或空穴不能发生隧穿，从而不能起到钝化接触效果。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述掺杂多晶硅层4的厚度取值范围为10nm至300nm，包括端点值，掺杂多晶硅层4起到钝化的效果，并且掺杂多晶硅层4的厚度越厚，钝化效果越好，但是要避免掺杂多晶硅层4的厚度过厚，若过厚则导致生产成本变大，同时也会延长工艺时间，降低产能。
请参考图2，图2为本申请实施例所提供的一种钝化接触太阳能电池制备方法的流程图，该方法包括：
步骤S101：在硅衬底的第一表面形成隧穿层；
需要说明的是，本实施例中对形成隧穿层的方法不做具体限定，视情况而定。例如，可以采用高温热氧氧化法制备隧穿层，或者采用硝酸氧化法，或者化学气相沉积法，等等。
步骤S102：在所述隧穿层背离所述硅衬底的表面形成本征多晶硅层；
可选的，利用低压力化学气相沉积法，在反应腔中通入SiH4和N2的混合气体，控制温度在550℃至650℃之间，在隧穿层背离硅衬底的表面形成本征多晶硅层，但是本申请中对形成多晶硅层的方法并不做限定，在本申请的其他实施例中，还可以利用等离子增强化学气相沉积法形成本征多晶硅层。
步骤S103：在所述本征多晶硅层背离所述隧穿层的表面形成掺杂多晶硅层；
具体的，待反应腔中SiH4和N2的混合气体无残留后，再通入含有掺杂离子源气体、SiH4、N2的三种混合气体，以生长掺杂多晶硅层。
可选的，当掺杂多晶硅层为P型掺杂多晶硅层时，掺杂离子源可以为B2H6，当掺杂多晶硅层为N型掺杂多晶硅层时，掺杂离子源可以为PH3。
步骤S104：在所述掺杂多晶硅层背离所述本征多晶硅层的表面形成第一钝化层；
步骤S105：在所述第一钝化层背离所述掺杂多晶硅层的表面形成第一电极；
步骤S106：在所述硅衬底的第二表面形成扩散层；
步骤S107：在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成第二钝化层；
具体的，可以利用原子层沉积法，在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成所述第二钝化层。
步骤S108：在所述第二钝化层背离所述扩散层的表面形成减反层；
步骤S109：在所述减反层背离所述第二钝化层的表面形成第二电极；
其中，所述第一表面与所述第二表面相对。
本实施例所提供的钝化接触太阳能电池制备方法制备的钝化接触太阳能电池，除了包括硅衬底、隧穿层、掺杂多晶硅层、第一钝化层、扩散层、第二钝化层、减反层、第一电极、第二电极，还包括位于隧穿层和掺杂多晶硅层之间的本征多晶硅层，本征多晶硅层的存在一方面可以提高掺杂多晶硅层沉积速率，降低生产成本，并且不会对掺杂多晶硅层的质量造成不良影响，另一方面还可以减少杂质离子向硅衬底扩散，起到缓冲的作用，减少硅衬底的复合，从而提高钝化接触太阳能电池的光电转换效率。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在形成本征多晶硅时，控制本征多晶硅层的厚度取值范围为1nm至20nm，包括端点值。本征多晶硅层的作用是形成掺杂多晶硅层的种子层，若厚度太厚，不仅会增加成本，还会延长制备钝化接触太阳能电池的时间。
优选地，在本申请的一个实施例中，在形成隧穿层时，控制隧穿层的厚度在1nm至5nm之间，包括端点值，避免形成的隧穿层厚度太小，杂质离子容易扩散到硅衬底中，造成硅衬底复合损失，从而降低钝化接触太阳能电池的性能；同时避免形成隧穿层厚度太大，电子或空穴不能发生隧穿，从而不能起到钝化接触效果。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在形成掺杂多晶硅层时，控制掺杂多晶硅层的厚度取值范围在10nm至300nm之间，包括端点值，掺杂多晶硅层起到钝化的效果，并且掺杂多晶硅层的厚度越厚，钝化效果越好，但是要避免形成掺杂多晶硅层的厚度过厚，若过厚则导致生产成本变大，同时也会延长工艺时间，降低产能。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在硅衬底的第一表面形成隧穿层之前，还包括：
对所述硅衬底进行制绒，以增强硅衬底的陷光作用，增加对太阳光线的吸收量，从而增加钝化接触太阳能电池的效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的钝化接触太阳能电池及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种钝化接触太阳能电池，其特征在于，包括：
硅衬底；
位于所述硅衬底的第一表面的隧穿层；
位于所述隧穿层背离所述硅衬底的表面的本征多晶硅层；
位于所述本征多晶硅层背离所述隧穿层的表面的掺杂多晶硅层；
位于所述掺杂多晶硅层背离所述本征多晶硅层的表面的第一钝化层；
位于所述第一钝化层背离所述掺杂多晶硅层的表面的第一电极；
位于所述硅衬底的第二表面的扩散层；
位于所述扩散层背离所述硅衬底的表面的第二钝化层；
位于所述第二钝化层背离所述扩散层的表面的减反层；
位于所述减反层背离所述第二钝化层的表面的第二电极；
其中，所述第一表面与所述第二表面相对。
2.如权利要求1所述的钝化接触太阳能电池，其特征在于，所述本征多晶硅层的厚度取值范围为1nm至20nm，包括端点值。
3.如权利要求1所述的钝化接触太阳能电池，其特征在于，所述隧穿层为下述任一种或者任意组合层叠的隧穿层：
氧化硅隧穿层、二氧化铪隧穿层、氮化硅隧穿层、氮氧化硅隧穿层、三氧化二铝隧穿层。
4.如权利要求3所述的钝化接触太阳能电池，其特征在于，所述隧穿层的厚度取值范围为1nm至5nm，包括端点值。
5.如权利要求1至4任一项所述的钝化接触太阳能电池，其特征在于，所述掺杂多晶硅层的厚度取值范围为10nm至300nm，包括端点值。
6.一种钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，包括：
在硅衬底的第一表面形成隧穿层；
在所述隧穿层背离所述硅衬底的表面形成本征多晶硅层；
在所述本征多晶硅层背离所述隧穿层的表面形成掺杂多晶硅层；
在所述掺杂多晶硅层背离所述本征多晶硅层的表面形成第一钝化层；
在所述第一钝化层背离所述掺杂多晶硅层的表面形成第一电极；
在所述硅衬底的第二表面形成扩散层；
在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成第二钝化层；
在所述第二钝化层背离所述扩散层的表面形成减反层；
在所述减反层背离所述第二钝化层的表面形成第二电极；
其中，所述第一表面与所述第二表面相对。
7.如权利要求6所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，在所述隧穿层背离所述硅衬底的表面形成本征多晶硅层包括：
利用低压力化学气相沉积法，在所述隧穿层背离所述硅衬底的表面形成所述本征多晶硅层。
8.如权利要求6所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，在硅衬底的第一表面形成隧穿层包括：
利用硝酸氧化法，在所述硅衬底的第一表面形成所述隧穿层。
9.如权利要求6至8任一项所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，在硅衬底的第一表面形成隧穿层之前，还包括：
对所述硅衬底进行制绒。
10.如权利要求9所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成第二钝化层包括：
利用原子层沉积法，在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成所述第二钝化层。
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