CN113345969A - 钝化接触结构及其制备方法和应用 - Google Patents

钝化接触结构及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113345969A
CN113345969A CN202110466085.2A CN202110466085A CN113345969A CN 113345969 A CN113345969 A CN 113345969A CN 202110466085 A CN202110466085 A CN 202110466085A CN 113345969 A CN113345969 A CN 113345969A
Authority
CN
China
Prior art keywords
passivation
passivation layer
silicon
contact structure
silicon oxycarbide
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.)
Granted
Application number
CN202110466085.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113345969B (zh
Inventor
叶继春
曾俞衡
闫宝杰
刘尊珂
廖明墩
马典
韩庆玲
程皓
郑晶茗
刘伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Science And Technology Ningbo Co ltd
Original Assignee
Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS filed Critical Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority to CN202110466085.2A priority Critical patent/CN113345969B/zh
Publication of CN113345969A publication Critical patent/CN113345969A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113345969B publication Critical patent/CN113345969B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01L31/02—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
    • 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
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact 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
    • H01L31/0682—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 back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction 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
    • H01L31/1804—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
    • H01L31/18—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
    • H01L31/1864—Annealing
    • 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
    • Y02E10/546—Polycrystalline 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
    • 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)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种钝化接触结构，属于太阳能电池领域，它包括有衬底，所述衬底的一个表面或两个表面上依次集成有碳氧化硅钝化层和掺杂多晶硅层。本发明实施例提供了一种钝化接触结构，其采用碳氧化硅钝化层替代现有的超薄氧化层，碳氧化硅钝化层中由于碳元素的加入，会调节碳氧化硅钝化层薄膜的膨胀系数，提高其稳定性，保证其完整性；本发明实施例还提供了一种钝化接触结构的制备方法，其采用碳氧化硅钝化层替代现有的超薄氧化层，在长时间高温条件下，碳氧化硅钝化层界面处的氢不易向外释放，掺杂多晶硅中的掺杂原子不会过度扩散；本发明实施例还提供了一种钝化接触结构的应用，应用于太阳能电池，提高电池效率。

Description

钝化接触结构及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，更具体地说，涉及钝化接触结构及其制备方法和应用。
背景技术
隧穿氧化硅钝化接触结构(TOPCon，Tunnel Oxide Passivated-Contactstructures)是德国Fraunhofer研究所在2014年首先提出的一种新型晶硅太阳能电池结构，旨在改善硅电池背面的钝化。具体地，以n型硅片作为衬底，首先使用热硝酸在硅片背面生长了一层厚度3nm以下的超薄氧化硅，然后制备一层磷掺杂的非晶硅，经高温退火晶化，实现了优异的钝化性能。优异的钝化性能来源于两个方面，其一：表面的超薄氧化硅对硅片表面悬挂键实现了有效的化学钝化；其二：掺杂层中的磷原子在高温退火过程中被有效的激活，变成了重掺杂层，由于能带差异形成了有效的场钝化效应。在工业上，为了生产效率和成本，金属电极的制备一般会采用丝网印刷技术，即将金属浆料印刷后，再通过高温烧结使金属与硅形成良好的欧姆接触。
一般情况下，TOPCon结构的制备需要高温处理使掺杂原子激活、多晶硅结晶，其温度通常在800-1000℃之间，并且还需要二次高温烧结金属电极，在如此高温之下TOPCon结构的隧穿氧化层会受到一定程度破坏，造成钝化性能的下降，进而降低了电池效率。
发明内容
为了解决现有的TOPCon结构的隧穿氧化层在高温条件下容易受到一定程度破坏，造成钝化性能的下降，降低了电池效率，提供了钝化接触结构及其制备方法和应用。
为实现上述发明目的之一，本发明实施例提供了一种钝化接触结构，其采用碳氧化硅钝化层替代现有的超薄氧化层，碳氧化硅钝化层中由于碳元素的加入，会调节碳氧化硅钝化层薄膜的膨胀系数，提高其稳定性，保证其完整性。
本发明实施例所采取的技术方案是：提供一种钝化接触结构，包括有衬底，所述衬底的一个表面或两个表面上依次集成有碳氧化硅钝化层和掺杂多晶硅层。
本发明实施例采取上述技术方案，至少具有以下优点：
1、碳氧化硅钝化层是在现有的超薄氧化硅中加入碳元素得到的，碳氧化硅钝化层(SiOxCy)中由于C元素的加入，会调节碳氧化硅钝化层的膨胀系数，提高其稳定性，保证其完整性；更重要的是“C-H”键的键能明显大于“Si-H”的键能，即C原子能更强的捕获H原子，防止H原子溢出造成的钝化下降；碳的引入能够降低磷或硼在氧化硅的固溶度、抑制磷或硼的扩散速率，使得碳氧化硅钝化层在高温退火过程中具有更高的热稳定性，可以保持较好的完整，从而进一步保护界面碳氧硅层的完整性；最后，碳掺杂可以降低氧化硅的禁带宽度，有助于提高载流子隧穿收集概率。
2、本发明实施例中使得钝化接触结构更加耐烧结，在高温晶化退火或金属化烧结过程，界面碳氧化硅钝化层及附近区域可以保持更多的氢原子，减少界面处的氢会向外释放，避免在金属电极高温烧结过程中因氢的溢出导致钝化质量下降，保证钝化接触结构优异的钝化性能。
3、本申请实施例中设置碳氧化硅钝化层结构，在电极烧结过程中的钝化质量并未发生变化，而采用氧化硅层的常规TOPCon电池在烧结过程中会发生钝化质量的下降。
4、本申请实施例中设置碳氧化硅钝化层结构，碳掺杂还能降低氧化硅的禁带宽度，减少与晶体硅的带阶，有助于提升载流子的隧穿概率。
作为优选，所述碳氧化硅钝化层的厚度为0.5-5nm；碳氧化硅钝化层的厚度大于5nm时，接触效果差。
作为优选，掺杂碳原子含量0.1at％-20at％；掺杂碳原子含量小于0.1at％时，与常规超薄氧化硅层没有区别，当掺杂碳原子含量大于20at％时，制备难以实现，另外薄膜中碳含量过大，薄膜性质将会发生变化。
作为优选，所述碳氧化硅钝化层的厚度为1-2nm；厚度在2-5nm之间，钝化性能逐渐降低。
作为优选，所述碳氧化硅钝化层界面处氢浓度范围为1E17-1E21cm-3；氢浓度小于1E17cm-3时，影响钝化效果，氢浓度大于1E21cm-3时，制备难以实现。
作为优选，所述碳氧化硅钝化层的氧化源为CO或CO2或CH4、O2及SiH4三种组分的混合气。
为实现上述发明目的之二，本发明实施例提供了一种钝化接触结构的制备方法，其采用碳氧化硅钝化层替代现有的超薄氧化层，由于碳氧化硅钝化层稳定性的提高，在长时间高温条件下，碳氧化硅钝化层界面处的氢不易向外释放，掺杂多晶硅中的掺杂原子不会过度扩散，不易破坏超薄氧化硅层的完整性。
本发明实施例所采取的技术方案是：一种钝化接触结构的制备方法，包括在衬底的一个表面或两个表面依次制备碳氧化硅钝化层和掺杂多晶硅前驱体，再进行高温退火晶化，所述掺杂多晶硅前驱体形成掺杂多晶硅层。
本发明实施例采取上述技术方案后，通过设置碳氧化硅钝化层，在没有增加工艺的前提下，有效地解决了高温烧结带来的问题，具有显著的收益性。
作为优选，所述退火温度范围为800-1100℃。
作为优选，还包括在所述掺杂多晶硅层表面印刷金属浆料，再通过高温烧结，金属浆料电极与掺杂多晶硅层形成欧姆接触。
作为优选，所述金属浆料高温烧结温度范围为700-900℃。
为实现上述发明目的之三，本发明实施例提供了一种钝化接触结构的应用，应用于太阳能电池，其采用碳氧化硅钝化层替代现有的超薄氧化层，由于碳氧化硅钝化层稳定性的提高，在金属电极高温烧结过程中，碳氧化硅钝化层的钝化质量不易受影响，提高电池效率。
本发明实施例所采取的技术方案是：一种钝化接触结构的应用，将任一所述的钝化接触结构应用于太阳能电池。
本发明实施例采取上述技术方案后，通过设置碳氧化硅钝化层，保证钝化接触结构优异的钝化性能，提高电池效率。
附图说明
图1为实施例2中钝化接触结构的工艺流程图；
图2为实施例5中应用碳氧化硅层的双面钝化接触结构示意图
图3为实施例6中应用碳氧化硅层的双面钝化接触结构的接触电阻率测试结构图；
图4为对比例1中应用氧化硅层的双面钝化接触结构示意图；
图5为对比例2中应用氧化硅层的双面钝化接触结构的接触电阻率测试结构图；
图6为实施例7中应用碳氧化硅钝化接触结构的太阳能电池的结构示意图；
图7为对比例3中应用氧化硅钝化接触结构的太阳能电池的结构示意图；
图8为实施例1和对比例1的磷扩散曲线图；
图9为实施例1与对比例1的少子寿命曲线图。
图中标号说明：
1、衬底；2、碳氧化硅钝化层；3、掺杂多晶硅层；4、电极；5、氧化硅钝化层；6、掺硼发射极；7、氧化硅；8、氮化硅。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
发明人在实验过程中，发现在高温之下TOPCon结构的隧穿氧化层会受到一定程度破坏，造成钝化性能的下降。其具体原因包括：
(1)超薄氧化层在高温下，会因为膨胀系数差异大，或反应“SiO2(s)+Si(s)→SiO(g)”发生，形成空洞，破坏了表面钝化，造成较大的超薄氧化硅在高温下，由于杂质原子的扩散破坏、氧的扩散等原因，会形成针孔缺陷，造成较大的漏电；
(2)在长时间高温条件下，超薄氧化硅界面处的氢会向外释放，失去了氢的钝化作用，大量的缺陷态会造成较大的复合电流；
(3)在金属电极高温烧结过程中，通过氧化铝和氮化硅注入到超薄氧化硅层附近的氢会溢出，导致钝化质量下降。
(4)高温过程还会使得掺杂多晶硅中的掺杂原子过度扩散，也会破坏氧化硅层的完整性，并且大量掺杂原子进入衬底也会带入缺陷态。
本申请实施例通过提供一种钝化接触结构及其制备方法和应用，解决了现有技术中TOPCon结构受到高温处理的影响，导致隧穿氧化层会受到一定程度破坏，造成钝化性能的下降，进而降低了电池效率。
本申请实施例的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
通过碳氧化硅钝化层2替代现有TOPCon结构中的超薄氧化硅层，或者说在现有TOPCon结构中的超薄氧化硅层内掺杂碳元素，形成碳氧化硅钝化层2。由于碳元素的加入，会调节碳氧化硅钝化层2薄膜的膨胀系数，提高其稳定性，保证其完整性。
为了更好的上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种钝化接触结构，包括有衬底1，所述衬底1的一个表面依次集成有碳氧化硅钝化层2和掺杂多晶硅层3。
具体的，在本实施例中衬底1采用n型晶硅衬底1，掺杂多晶硅层3进行了磷掺杂。
进一步的，所述碳氧化硅钝化层2的厚度为0.5-5nm，碳氧化硅钝化层2中掺杂氧原子含量为5at％-50at％，掺杂碳原子含量0.1at％-20at％。
具体的，碳氧化硅钝化层2中掺杂碳原子含量为0.1at％、1at％、5at％、10at％或20at％，在本实施例中，掺杂碳原子含量为10at％。
具体的，为了载流子的有效收集，碳氧化硅钝化层2的厚度1-3nm，重掺杂多晶硅层3厚度为10-1000nm。
更具体的，碳氧化硅钝化层2的厚度为0.5nm、1nm、2nm、3nm、4.1nm或5nm，在本实施例中，碳氧化硅钝化层2的厚度为0.5nm。
更具体的，重掺杂多晶硅层3厚度为10nm、50nm、100nm、500nm或1000nm，在本实施例中，重掺杂多晶硅层3厚度为10nm。
进一步的，所述碳氧化硅钝化层2界面处氢浓度范围为1E17-1E21cm-3。
具体的，在本实施例中，碳氧化硅钝化层2界面处氢浓度范围为1E17cm-3。
进一步的，所述碳氧化硅钝化层2的氧化源为CO或CO2或CH4、O2及SiH4三种组分的混合气。
具体的，在本实施例中，碳氧化硅钝化层2的氧化源为CO2。
在另一实施例中，所述碳氧化硅钝化层2的氧化源也可采用烷基气体代替，烷基气体为甲烷、乙烷、丙烷或丁烷。
实施例2
如图1所示，本实施例公开了一种钝化接触结构的制备方法，用来制备实施例1中的钝化接触结构。制备方法包括在衬底1的一个表面依次制备碳氧化硅钝化层2和掺杂多晶硅前驱体，再进行高温退火晶化，所述掺杂多晶硅前驱体形成掺杂多晶硅层3。
进一步的，所述退火温度范围为800-1100℃。
具体的，在衬底1的一个表面依次制备碳氧化硅钝化层2和掺杂多晶硅前驱体是指，在衬底1的一个表面上先制备一层碳氧化硅钝化层2，再在碳氧化硅钝化层2的表面制备一层掺杂多晶硅前驱体。
进一步的，所述金属浆料高温烧结温度范围为700-900℃。
进一步的，一种钝化接触结构的制备方法，还包括在所述掺杂多晶硅层3表面印刷金属浆料，再通过高温烧结，金属浆料电极4与掺杂多晶硅层3形成欧姆接触，最后制得成品。
实施例中公开的一种钝化接触结构的制备方法，详细步骤如下：
1)首先进行n型晶硅衬底1，RCA清洗；
2)在PECVD中通入CO2作为氧化气源，制备一层的碳氧化硅钝化层2；
3)然后在PECVD中通入SiH4、PH3和H2，在碳氧化硅钝化层2上制备P掺杂的非晶硅薄膜前驱体；
4)再在管式炉中，温度800-1000℃下退火10-90min，使薄膜晶化、激活掺杂原子；
5)在掺杂多晶硅层3表面丝网印刷金属浆料，然后经过高温烧结，形成良好接触。
实施例3
本实施例提供一种钝化接触结构的应用，将实施例1中的钝化接触结构应用于太阳能电池。
具体的，是在掺杂多晶硅层3表面制备电极4。在另一实施例中，先在掺杂多晶硅层3表面制备一层多晶硅层，再在该多晶硅层表面制备一层电极4。
实施例4
如图2所示，与实施例1中的钝化接触结构相比，本实施例中的钝化接触结构是在衬底1的两个表面上均依次集成有碳氧化硅钝化层2和掺杂多晶硅层3。
进一步的，上述钝化接触结构也称为双面钝化接触结构，具有该结构的本体即具备双面钝化接触结构的多晶硅。
如图3所示，进一步的，在上述钝化接触结构的一个表面上制备一层电极4，即在任一掺杂多晶硅层3表面制备一层电极4。
在另一实施例中，还会在电极4与掺杂多晶硅层3之间制备一层多晶硅层，即在掺杂多晶硅层3表面制备一层多晶硅层，再在该多晶硅层表面制备一层电极4。
实施例5
如图2所示，本实施例用于制备实施例4中的钝化接触结构，制备方法包括：在衬底1的两个表面依次制备碳氧化硅钝化层2和掺杂多晶硅前驱体，再进行高温退火晶化，所述掺杂多晶硅前驱体形成掺杂多晶硅层3。
进一步的，首先对n型硅片衬底1清洗、双面碱抛光，再将衬底1置入PECVD中，通入CO或CO2或CH4、O2及SiH4三种组分的混合气，双面制备碳氧化硅钝化层2，即SiOxCy钝化层，再在两碳氧化硅钝化层2表面均制备一层30-300nm掺磷非晶硅，进行800℃-1000℃高温退火晶化，形成具备双面钝化接触结构的多晶硅，Sinton测试；无需印刷金属电极4，模拟700℃-900℃烧结。
更进一步的，测试内容为钝化测试；隐含开路电压iVoc和寿命τ；ECV测试。
具体的，碳氧化硅钝化层2的氧化源为CO时，制备的样品为a；
具体的，碳氧化硅钝化层2的氧化源为CO2时，制备的样品为b；
具体的，碳氧化硅钝化层2的氧化源为CH4、O2及SiH4三种组分的混合气时，制备的样品为c。
对比例1
如图4所示，本对比例提供一种不同于实施例4中的钝化接触结构，不同之处在于，本对比例中采用氧化硅钝化层5替换掉实施例4中的碳氧化硅钝化层2，其中氧化硅钝化层5即现有技术中常规的超薄氧化硅层。
本对比例中的钝化接触结构的具体制备方法如下：对n型硅片衬底1进行清洗，双面碱抛光，热硝酸制备双面氧化硅钝化层5，然后再两面制备30-300nm掺磷非晶硅，进行800℃-1000℃高温退火，形成具备双面钝化接触结构的多晶硅，Sinton测试；无需印刷金属电极4，模拟700℃-900℃烧结。
更进一步的，将本对比例中的具备双面钝化接触结构的多晶硅标记为样品d，并进行测试：测试内容为钝化测试；隐含开路电压iVoc和寿命τ；ECV测试。
表1模拟烧结前后隐含开路电压变化
晶化后iV<sub>oc</sub>(mV) 模拟烧结后iV<sub>oc</sub>(mV)
样品a 740-742 740±1
样品b 738-740 739±1
样品c 739-741 738±1
样品d 735-738 728±1
由钝化数据可知，碳氧化硅取代氧化硅钝化层，其钝化效果优于常规氧化硅层的对比样品，iVoc平均高出2-5mV，尤其是在模拟烧结之后，碳氧化硅样品的只下降1-2mV。而对比样品下降10mV以上，因此碳氧化硅作为界面钝化层的收益明显。
如图8所示，由ECV扩散曲线知，使用碳氧化硅钝化层2的样品其掺杂原子磷的扩散深度和浓度明显小于常规氧化硅层的样品，说明碳氧化硅钝化层2可以有效阻止磷原子的过度扩散，保证其优异的场钝化性能。
如图9中少子寿命图所示，使用碳氧化硅钝化层2的样品的少子寿命明显高于对比例1中未使用碳氧化硅钝化层2的样品，说明碳氧化硅钝化层2对界面的钝化效果更加优异。
实施例6
如图3所示，本实施例先提供一种双面应用碳氧化硅层的钝化接触结构的接触电阻率测试结构，用来通过TLM法测得该钝化接触结构中欧姆接触的电阻率。
进一步的，接触电阻率测试结构是在具备双面钝化接触结构的多晶硅表面上印刷一层金属电极4浆料，高温烧结后形成电极4。
更进一步的，接触电阻率测试结构的制备方法如下：对n型硅片衬底1进行清洗，双面碱抛光，将衬底1置入PECVD中，并通入CO2，双面制备新型SiOxCy钝化层，然后再两面制备30-300nm掺磷非晶硅，进行800℃-1000℃高温退火，形成多晶硅，Sinton测试；丝网印刷金属电极4，金属接触面积是4％，并进行700℃-900℃烧结。
测试：整体钝化效果(J01)、及烧结后的钝化效果J02和接触电阻率ρc。
最后，本实施例提供一种应用本实施例中接触电阻率测试结构的太阳能电池结构。
对比例2
如图5所示，本对比例先提供一种应用氧化硅层的钝化接触结构的接触电阻率测试结构，用来通过TLM法测得该钝化接触结构中欧姆接触的电阻率。
进一步的，本对比例中的接触电阻率测试结构是在对比例1中制备的具有双面钝化接触结构基础之上，再在多晶硅表面上印刷一层金属电极4浆料，高温烧结后形成电极4。
最后，本对比例还提供一种应用本对比例中接触电阻率测试结构的太阳能电池结构。
具体的，接触电阻率测试结构的制备方法如下：对n型硅片衬底1进行清洗，双面碱抛光，热硝酸制备双面氧化硅钝化层5，然后PECVD两面制备30-300nm掺磷非晶硅，进行800℃-1000℃高温退火，形成具有双面钝化接触结构的多晶硅，Sinton测试；丝网印刷金属电极4，金属接触面积是4％，并进行700℃-900℃烧结。
测试：整体钝化效果(J01)、及烧结后的钝化效果J02和接触电阻率ρc。
表2烧结前后饱和电流变化及接触电阻率
Figure BDA0003043394100000101
由上表结果可知，使用碳氧化硅钝化层2的样品复合电流更低，并且经过模拟烧结后其复合电流增加也不显著，显示了其优异的抗烧结能力，表明了其高的稳定性和捕氢能力，接触电阻率相较于对比例样品仅有1mΩ·cm2的增加，并不会影响器件的性能。
实施例7
如图6所示，本实施例应用了实施例1中钝化接触结构的太阳能电池。
具体的，本实施例中的太阳能电池为n型硅片n-TOPCon晶硅电池。
进一步的，本实施例中的太阳能电池制备方法如下：对单面扩硼发射极的n型硅片衬底1进行清洗，双面制绒，背面碱抛光；将上述产品置入PECVD中，并通入CO2，背面制备碳氧化硅钝化层2，即SiOxCy钝化层，再制备30-300nm掺磷的非晶硅薄膜，进行800℃-1000℃高温退火，使得非晶硅薄膜晶化；采用氧化铝和氮化硅对电池正表面进行钝化处理；分别在正面和背面印刷金属电极4，并进行烧结，得到成品太阳能电池。
对比例3
如图7所示，本对比例不同于实施例7之处在于，本对比例中的太阳能电池中的钝化接触结构应用氧化硅钝化层5，或者说通过氧化硅钝化层5替换掉实施例7中的碳氧化硅钝化层2。
进一步的，本对比例中的太阳能电池制备方法如下：对单面掺硼发射极6的n型硅片衬底1进行清洗，双面制绒，背面碱抛光；热硝酸背面制备氧化硅钝化层5，再制备30-300nm掺磷的非晶硅薄膜，进行800℃-1000℃高温退火，使得非晶硅薄膜晶化；采用氧化硅7和氮化硅8对电池正表面进行钝化处理；分别在正面和背面印刷金属电极4，并进行烧结。
分别对实施例7中的太阳能电池与对比例3中的太阳能电池进行电池效率测试，测试结果如下：
表3实施例7与对比例3中太阳能电池效率数据
V<sub>oc</sub>(mV) J<sub>sc</sub>(mA/cm<sup>2</sup>) FF/％ Eff./％
实施例7 702-708 40.80±0.2 81.4-82.0 23.2-23.9
对比例3 700-704 40.60±0.2 81.9-82.0 23.1-23.6
电池测试结果表明，使用碳氧化硅钝化层2的电池，其开路电压和短路电流均有所提升，最终效率有0.3％-0.5％的提升，具有不错的收益。
以上就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钝化接触结构，包括有衬底(1)，其特征在于：所述衬底(1)的一个表面或两个表面上依次集成有碳氧化硅钝化层(2)和掺杂多晶硅层(3)。
2.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于：所述碳氧化硅钝化层(2)的厚度为0.5-5nm。
3.根据权利要求2所述的钝化接触结构，其特征在于：所述碳氧化硅钝化层(2)的厚度为1-2nm。
4.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于：所述碳氧化硅钝化层(2)中掺杂碳原子含量0.1at％-20at％。
5.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于：所述碳氧化硅钝化层(2)的氧化源为CO或CO2或CH4、O2及SiH4三种组分的混合气。
6.一种如权利要求1-5任一所述的钝化接触结构的制备方法，其特征在于：包括在衬底(1)的一个表面或两个表面依次制备碳氧化硅钝化层(2)和掺杂多晶硅前驱体，再进行高温退火晶化，所述掺杂多晶硅前驱体形成掺杂多晶硅层(3)。
7.根据权利要求6所述的钝化接触结构的制备方法，其特征在于：所述退火温度范围为800-1100℃。
8.根据权利要求6所述的钝化接触结构的制备方法，其特征在于：还包括在所述掺杂多晶硅层(3)表面印刷金属浆料，再通过高温烧结，金属浆料电极(4)与掺杂多晶硅层(3)形成欧姆接触。
9.根据权利要求8所述的钝化接触结构的制备方法，其特征在于：所述金属浆料高温烧结温度范围为700-900℃。
10.一种钝化接触结构的应用，其特征在于：将权利要求1-5任一所述的钝化接触结构应用于太阳能电池。
CN202110466085.2A 2021-04-28 2021-04-28 钝化接触结构及其制备方法和应用 Active CN113345969B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110466085.2A CN113345969B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 钝化接触结构及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110466085.2A CN113345969B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 钝化接触结构及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113345969A true CN113345969A (zh) 2021-09-03
CN113345969B CN113345969B (zh) 2024-05-14

Family

ID=77468906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110466085.2A Active CN113345969B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 钝化接触结构及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113345969B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN114361295A (zh) * 2021-12-31 2022-04-15 通威太阳能(眉山)有限公司 太阳能电池板、电池片及电池片的生产工艺
CN115132852A (zh) * 2022-06-17 2022-09-30 青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁太阳能电力分公司 一种N型TOPCon太阳能电池及其制作方法
CN117525179A (zh) * 2024-01-05 2024-02-06 通威太阳能(眉山)有限公司 太阳电池及其制备方法、光伏组件
CN117525180A (zh) * 2024-01-05 2024-02-06 通威太阳能(眉山)有限公司 太阳电池及其制备方法、光伏组件

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109473492A (zh) * 2018-12-20 2019-03-15 江苏日托光伏科技股份有限公司 适合规模化量产的mwt异质结硅太阳电池及其制备方法
CN109786476A (zh) * 2018-12-27 2019-05-21 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种钝化接触结构及其在硅太阳电池中应用
CN110112226A (zh) * 2019-04-04 2019-08-09 浙江师范大学 一种新型全钝化接触晶体硅太阳能电池及其制备方法
CN110190156A (zh) * 2019-07-08 2019-08-30 无锡松煜科技有限公司 TOPCon电池表面钝化设备及钝化方法
CN111668318A (zh) * 2020-05-29 2020-09-15 晶科绿能(上海)管理有限公司 一种光伏组件、太阳能电池及其制备方法
CN112054090A (zh) * 2020-08-12 2020-12-08 无锡琨圣智能装备股份有限公司 一种叠加tco透明导电薄膜的高效双面topcon电池工艺
CN112164728A (zh) * 2020-10-29 2021-01-01 天合光能股份有限公司 图形化的钝化接触太阳能电池及其制造方法
CN112186046A (zh) * 2019-07-01 2021-01-05 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 一种太阳能电池及制备方法
CN112201701A (zh) * 2020-09-30 2021-01-08 浙江晶科能源有限公司 太阳能电池和光伏组件
CN112201700A (zh) * 2020-09-30 2021-01-08 浙江晶科能源有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
CN212676291U (zh) * 2020-06-15 2021-03-09 隆基绿能科技股份有限公司 全背电极太阳电池及全背电极电池组件

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109473492A (zh) * 2018-12-20 2019-03-15 江苏日托光伏科技股份有限公司 适合规模化量产的mwt异质结硅太阳电池及其制备方法
CN109786476A (zh) * 2018-12-27 2019-05-21 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种钝化接触结构及其在硅太阳电池中应用
CN110112226A (zh) * 2019-04-04 2019-08-09 浙江师范大学 一种新型全钝化接触晶体硅太阳能电池及其制备方法
CN112186046A (zh) * 2019-07-01 2021-01-05 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 一种太阳能电池及制备方法
CN110190156A (zh) * 2019-07-08 2019-08-30 无锡松煜科技有限公司 TOPCon电池表面钝化设备及钝化方法
CN111668318A (zh) * 2020-05-29 2020-09-15 晶科绿能(上海)管理有限公司 一种光伏组件、太阳能电池及其制备方法
CN212676291U (zh) * 2020-06-15 2021-03-09 隆基绿能科技股份有限公司 全背电极太阳电池及全背电极电池组件
CN112054090A (zh) * 2020-08-12 2020-12-08 无锡琨圣智能装备股份有限公司 一种叠加tco透明导电薄膜的高效双面topcon电池工艺
CN112201701A (zh) * 2020-09-30 2021-01-08 浙江晶科能源有限公司 太阳能电池和光伏组件
CN112201700A (zh) * 2020-09-30 2021-01-08 浙江晶科能源有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
CN112164728A (zh) * 2020-10-29 2021-01-01 天合光能股份有限公司 图形化的钝化接触太阳能电池及其制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王怀佩: ""非晶SiCxOy薄膜的可调强光发射机制"", 《发光学报》 *
王怀佩: ""非晶SiCxOy薄膜的可调强光发射机制"", 《发光学报》, vol. 38, no. 9, 30 September 2017 (2017-09-30), pages 1167 - 1172 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN114361295A (zh) * 2021-12-31 2022-04-15 通威太阳能(眉山)有限公司 太阳能电池板、电池片及电池片的生产工艺
CN115132852A (zh) * 2022-06-17 2022-09-30 青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁太阳能电力分公司 一种N型TOPCon太阳能电池及其制作方法
CN117525179A (zh) * 2024-01-05 2024-02-06 通威太阳能(眉山)有限公司 太阳电池及其制备方法、光伏组件
CN117525180A (zh) * 2024-01-05 2024-02-06 通威太阳能(眉山)有限公司 太阳电池及其制备方法、光伏组件
CN117525180B (zh) * 2024-01-05 2024-03-12 通威太阳能(眉山)有限公司 太阳电池及其制备方法、光伏组件
CN117525179B (zh) * 2024-01-05 2024-04-02 通威太阳能(眉山)有限公司 太阳电池及其制备方法、光伏组件

Also Published As

Publication number Publication date
CN113345969B (zh) 2024-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113345969B (zh) 钝化接触结构及其制备方法和应用
CN101999176A (zh) 太阳能电池的氮化势垒层
CN109786476A (zh) 一种钝化接触结构及其在硅太阳电池中应用
Guo et al. Comparison of different types of interfacial oxides on hole-selective p+-poly-Si passivated contacts for high-efficiency c-Si solar cells
CN109285896B (zh) 一种太阳能电池及其制备方法
CN111509055B (zh) 界面叠层薄膜及其制备方法和在钝化接触电池中的应用
CN117117044B (zh) 一种联合钝化背接触电池及其一次退火制备方法
CN110165017A (zh) 制备隧穿氧钝化接触结构的快速退火方法
CN113903833A (zh) 一种TOPCon电池LPCVD工艺
CN116741871A (zh) 一种扩硼SE结构的N型TOPCon电池制作方法
CN113314630B (zh) 一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜及其制备方法和应用
CN113488547B (zh) 隧穿氧化层钝化结构及其制作方法与应用
Xing et al. Plasma treatment for chemical SiOx enables excellent passivation of p-type polysilicon passivating contact featuring the lowest J0 of∼ 6 fA/cm2
CN114883421A (zh) 一种双面钝化接触太阳能电池及其制作方法
CN114050190A (zh) 双面钝化接触电池及其制备方法
CN111509081B (zh) 超薄含氧氮硅薄膜的制备方法及其在钝化接触电池中的应用
WO2024007495A1 (zh) 改性隧穿氧化层及制备方法、TOPCon结构及制备方法和太阳电池
CN110349839B (zh) 一种p/n型碳化硅欧姆接触的制备方法
CN114122154B (zh) 一种载流子选择性钝化接触太阳电池及其制备方法
CN113808927A (zh) 一种TOPCon电池磷扩散工艺
CN109545673A (zh) 一种晶体硅太阳电池用无氧扩散方法
CN114843350A (zh) 超薄氮氧化硅界面材料、遂穿氧化钝化结构及其制备方法和应用
Fırat et al. In situ phosphorus-doped poly-Si by low pressure chemical vapor deposition for passivating contacts
CN111477696A (zh) 一种基于钝化接触的太阳能电池片及其制备方法
CN112186067A (zh) 一种掺杂氮硅化物薄膜钝化接触结构的制备方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240116

Address after: Building 1, Zhenhai District High end New Materials Industrial Park, No. 189 Guangming Road, Zhuangshi Street, Zhenhai District, Ningbo City, Zhejiang Province, 315201

Applicant after: China Science and Technology (Ningbo) Co.,Ltd.

Address before: 315201 No. 1219 Zhongguan West Road, Zhenhai District, Ningbo City, Zhejiang Province

Applicant before: NINGBO INSTITUTE OF MATERIALS TECHNOLOGY & ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

GR01 Patent grant