CN111192930A - 一种钝化接触太阳能电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种钝化接触太阳能电池制作方法，包括在硅衬底的正面形成扩散层；在硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层；在第一氧化层背离硅衬底的表面形成第二氧化层；在第二氧化层背离第一氧化层的表面形成掺杂型非晶硅层；在扩散层背离硅衬底的表面形成第一钝化层，并在掺杂型非晶硅层背离第二氧化层的表面形成第二钝化层；在第一钝化层背离扩散层的表面形成第一电极，并在第二钝化层背离掺杂型非晶硅层的表面形成第二电极。在硅衬底的背面先形成第一氧化层，再形成第二氧化层，由于第一氧化层均匀性好，有利于形成更加均匀的第二氧化层，提高整片电池的钝化均匀性，进而提高电池的转换效率。本申请还提供一种具有上述优点的电池。
Description
技术领域
本申请涉及光伏电池技术领域，特别是涉及一种钝化接触太阳能电池及其制作方法。
背景技术
随着光伏行业的发展，提升太阳能电池的转换效率成为光伏企业追求的目标。钝化接触(Tunnel Oxide Passivated Contact，TOPCon)技术是在电池的背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层，以形成钝化接触结构，具有高效率、长寿命、无LID和弱光响应好等优点。
隧穿氧化层的制备方法主要有硝酸氧化法、热氧化法、臭氧水氧化法和紫外臭氧氧化法，其中，热氧化法因具有工艺简单的优点，适合量产，成为氧化层的主要制备方法。但是，热氧化法形成的氧化层不均匀，垂直放置硅片时形成的氧化层底部偏薄，水平放置硅片时氧化层容易中间偏薄，氧化层不均匀严重影响电池的钝化效果及电池效率的提升。
因此，如何改善钝化接触电池中氧化层的均匀性应是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
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作方法，以提升钝化接触太阳能电池中氧化层的均匀性。
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制作方法，包括：
在硅衬底的正面形成扩散层；
在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层；
在所述第一氧化层背离所述硅衬底的表面形成第二氧化层；
在所述第二氧化层背离所述第一氧化层的表面形成掺杂型非晶硅层；
在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成第一钝化层，并在所述掺杂型非晶硅层背离所述第二氧化层的表面形成第二钝化层；
在所述第一钝化层背离所述扩散层的表面形成第一电极，并在所述第二钝化层背离所述掺杂型非晶硅层的表面形成第二电极。
可选的，在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层包括：
利用湿法氧化法，在所述硅衬底的所述背面进行预处理形成所述第一氧化层。
可选的，利用湿法氧化法形成所述第一氧化层时，药液为HCl和H2O2的混合溶液。
可选的，所述药液中HCL的体积分数为10％至15％，H2O2的体积分数为10％至15％，包括所有端点值。
可选的，在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层包括：
利用臭氧氧化法，在所述硅衬底的所述背面进行预处理形成所述第一氧化层。
可选的，在硅衬底的正面形成扩散层之前，还包括：
对所述硅衬底进行制绒处理。
可选的，在所述第一氧化层背离所述硅衬底的表面形成第二氧化层包括：
利用热氧化法，在所述第一氧化层背离所述硅衬底的表面形成所述第二氧化层。
本申请还提供一种钝化接触太阳能电池，所述钝化接触太阳能电池由上述任一种所述的钝化接触太阳能电池制作方法得到，所述钝化接触太阳能电池包括由下至上依次层叠的第二电极、第二钝化层、掺杂型非晶硅层、第二氧化层、第一氧化层、硅衬底、扩散层、第一钝化层、第一电极。
可选的，所述第二氧化层的厚度取值范围为1.2纳米至1.5纳米，包括端点值。
可选的，所述掺杂型非晶硅层的厚度取值范围为70纳米至200纳米，包括端点值。
本申请所提供的钝化接触太阳能电池制作方法，包括在硅衬底的正面形成扩散层；在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层；在所述第一氧化层背离所述硅衬底的表面形成第二氧化层；在所述第二氧化层背离所述第一氧化层的表面形成掺杂型非晶硅层；在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成第一钝化层，并在所述掺杂型非晶硅层背离所述第二氧化层的表面形成第二钝化层；在所述第一钝化层背离所述扩散层的表面形成第一电极，并在所述第二钝化层背离所述掺杂型非晶硅层的表面形成第二电极。
本申请中的制作方法在硅衬底的背面形成第二氧化层之前，在硅衬底的背面形成第一氧化层，然后在第一氧化层的表面形成第二氧化层，第一氧化层的均匀性好，在第一氧化层的基础上形成第二氧化层，有利于形成更加均匀的第二氧化层，优化第二氧化层膜厚的均匀性，提高整片太阳能电池的钝化均匀性，进而提高太阳能电池的转换效率。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。
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制作方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种钝化接触太阳能电池的结构示意图。
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，目前在制备钝化接触太阳能电池时，在硅衬底的背面直接形成一层氧化层，该氧化层并不均匀，严重影响电池的钝化效果及电池效率的提升。
有鉴于此，本申请提供了一种钝化接触太阳能电池制作方法，请参考图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制作方法的流程图，该方法包括：
步骤S101：在硅衬底的正面形成扩散层。
具体的，硅衬底为N型硅衬底，利用硼扩散源对N型硅衬底进行扩散处理，并对N型硅衬底的背面和边缘进行刻蚀，以在正面形成PN结。
需要指出的是，硅衬底的正面即为太阳能电池的正面，即接收太阳光线照射的表面，硅衬底的背面与正面相背。
步骤S102：在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层。
步骤S103：在所述第一氧化层背离所述硅衬底的表面形成第二氧化层。
可选的，利用热氧化法，在所述第一氧化层背离所述硅衬底的表面形成第二氧化层，以加快第二氧化层的制备速度，进而提升钝化接触太阳能电池制作效率。
需要说明的是，第一氧化层和第二氧化层均为氧化硅(SiOx)。
优选地，控制第二氧化层的形成厚度在1.2纳米至1.5纳米之间，避免第二氧化层的厚度太薄，在形成掺杂型非晶硅层时，磷容易穿透第二氧化层，则不能起到钝化的作用，同时避免第二氧化层的厚度太厚，当厚度超过一定阈值时，钝化效果并不会继续增强，并且第二氧化层越厚，需要长时间的磷扩散来匹配，不适合量产。
步骤S104：在所述第二氧化层背离所述第一氧化层的表面形成掺杂型非晶硅层。
具体的，首先采用低压力化学气相沉积法，在第二氧化层背离第一氧化层的表面形成非晶硅层，然后对非晶硅层进行扩散掺杂，形成掺杂型非晶硅层。
需要说明的是，硅衬底为N型硅衬底，掺杂型非晶硅层中的掺杂元素为磷。
还需要说明的是，在形成掺杂型非晶硅层之后，需要去除位于硅衬底正面的绕镀、正面的硼硅玻璃以及背面的磷硅玻璃，具体的去除工艺已为本领域技术人员所熟知，此处不再详细赘述。
优选地，控制掺杂型非晶硅层的形成厚度在70纳米至200纳米之间，避免掺杂型非晶硅层的厚度太薄，钝化效果差，影响电池的转化效率，同时避免掺杂型非晶硅层的厚度太厚，因为形成非晶硅层时需要使用SiH4，若厚度太厚，则SiH4的用量增加，导致制作成本增加。
步骤S105：在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成第一钝化层，并在所述掺杂型非晶硅层背离所述第二氧化层的表面形成第二钝化层。
具体的，在扩散层背离硅衬底的表面形成第一钝化层包括：
在扩散层背离硅衬底的表面形成氧化铝层；
在氧化铝层背离扩散层的表面形成氮化硅层。
在掺杂型非晶硅层背离第二氧化层的表面形成第二钝化层包括：
在掺杂型非晶硅层背离硅衬底的表面形成氮化硅层。
步骤S106：在所述第一钝化层背离所述扩散层的表面形成第一电极，并在所述第二钝化层背离所述掺杂型非晶硅层的表面形成第二电极。
具体的，采用丝网印刷技术分别制作第一电极和第二电极，并进行烧结。
可以理解的是，第一电极即为正电极，第二电极即为背电极。
优选地，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成第一钝化层，并在所述掺杂型非晶硅层背离所述第二氧化层的表面形成第二钝化层之前，还包括：
对去除绕镀、硼硅玻璃以及磷硅玻璃的硅衬底进行RCA清洗，以去除颗粒杂污和部分金属杂质，提高表面清洁度。
需要指出的是，具体的RCA清洗流程已为本领域技术人员所熟知，此处不再详细阐述。
本实施例中的制作方法在硅衬底的背面形成第二氧化层之前，在硅衬底的背面形成第一氧化层，然后在第一氧化层的表面形成第二氧化层，第一氧化层的均匀性好，在第一氧化层的基础上形成第二氧化层，有利于形成更加均匀的第二氧化层，优化第二氧化层膜厚的均匀性，提高整片太阳能电池的钝化均匀性，进而提高太阳能电池的转换效率。通过双面钝化验证表明，本实施例中制作方法得到的电池PL更加均匀，相较于在硅衬底背面不形成第一氧化层而只形成第二氧化层得到的电池，PL亮度提高5％，钝化效果明显改善。
下面对在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层进行进一步阐述。
可选的，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层包括：
利用湿法氧化法，在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层。
可选的，利用湿法氧化法形成所述第一氧化层时，药液为HCl和H2O2的混合溶液。
进一步地，所述药液中HCL的体积分数为10％至15％，H2O2的体积分数为10％至15％，包括所有端点值。
具体的操作过程为将硅衬底在在60℃至85℃的HCl和H2O2的混合溶液中浸泡3min至5min，在硅衬底的背面形成厚度在0.05纳米至0.15纳米之间的第一氧化层，再进行水洗、烘干。
可选的，在上述实施例的基础上，在本申请的其他实施例中，在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层包括：
利用臭氧氧化法，在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在硅衬底的正面形成扩散层之前，还包括：
对所述硅衬底进行制绒处理，以增强陷光效果，提升对光线的利用率，进而提高钝化接触太阳能电池效率。
本申请还提供一种钝化接触太阳能电池，请参见图2，所述钝化接触太阳能电池由上述任一种所述的钝化接触太阳能电池制作方法得到，所述钝化接触太阳能电池包括由下至上依次层叠的第二电极9、第二钝化层8、掺杂型非晶硅层7、第二氧化层6、第一氧化层5、硅衬底1、扩散层2、第一钝化层3、第一电极4。
优选地，在本申请的一个实施例中，所述第二氧化层6的厚度取值范围为1.2纳米至1.5纳米，包括端点值，避免第二氧化层6的厚度太薄，在形成掺杂型非晶硅层时，磷容易穿透第二氧化层6，则不能起到钝化的作用，同时避免第二氧化层6的厚度太厚，当厚度超过一定阈值时，钝化效果并不会继续增强，并且第二氧化层6越厚，需要越长时间的磷扩散来匹配，不适合量产。
优选地，在本申请的一个实施例中，所述掺杂型非晶硅层7的厚度取值范围为70纳米至200纳米，包括端点值，避免掺杂型非晶硅层7的厚度太薄，钝化效果差，影响电池的转化效率，同时避免掺杂型非晶硅层7的厚度太厚，因为形成非晶硅层时需要使用SiH4，若厚度太厚，则SiH4的用量增加，导致制作成本增加。
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作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制作方法，其特征在于，包括：
在硅衬底的正面形成扩散层；
在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层；
在所述第一氧化层背离所述硅衬底的表面形成第二氧化层；
在所述第二氧化层背离所述第一氧化层的表面形成掺杂型非晶硅层；
在所述扩散层背离所述硅衬底的表面形成第一钝化层，并在所述掺杂型非晶硅层背离所述第二氧化层的表面形成第二钝化层；
在所述第一钝化层背离所述扩散层的表面形成第一电极，并在所述第二钝化层背离所述掺杂型非晶硅层的表面形成第二电极。
2.如权利要求1所述的钝化接触太阳能电池制作方法，其特征在于，在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层包括：
利用湿法氧化法，在所述硅衬底的所述背面进行预处理形成所述第一氧化层。
3.如权利要求2所述的钝化接触太阳能电池制作方法，其特征在于，利用湿法氧化法形成所述第一氧化层时，药液为HCl和H2O2的混合溶液。
4.如权利要求3所述的钝化接触太阳能电池制作方法，其特征在于，所述药液中HCL的体积分数为10％至15％，H2O2的体积分数为10％至15％，包括所有端点值。
5.如权利要求1所述的钝化接触太阳能电池制作方法，其特征在于，在所述硅衬底的背面进行预处理形成第一氧化层包括：
利用臭氧氧化法，在所述硅衬底的所述背面进行预处理形成所述第一氧化层。
6.如权利要求1至5任一项所述的钝化接触太阳能电池制作方法，其特征在于，在硅衬底的正面形成扩散层之前，还包括：
对所述硅衬底进行制绒处理。
7.如权利要求6所述的钝化接触太阳能电池制作方法，其特征在于，在所述第一氧化层背离所述硅衬底的表面形成第二氧化层包括：
利用热氧化法，在所述第一氧化层背离所述硅衬底的表面形成所述第二氧化层。
8.一种钝化接触太阳能电池，其特征在于，所述钝化接触太阳能电池由权利要求1至7任一项所述的钝化接触太阳能电池制作方法得到，所述钝化接触太阳能电池包括由下至上依次层叠的第二电极、第二钝化层、掺杂型非晶硅层、第二氧化层、第一氧化层、硅衬底、扩散层、第一钝化层、第一电极。
9.如权利要求8所述的钝化接触太阳能电池，其特征在于，所述第二氧化层的厚度取值范围为1.2纳米至1.5纳米，包括端点值。
10.如权利要求9所述的钝化接触太阳能电池，其特征在于，所述掺杂型非晶硅层的厚度取值范围为70纳米至200纳米，包括端点值。
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