CN114914328B - 一种双面太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种双面太阳能电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114914328B
CN114914328B CN202210514798.6A CN202210514798A CN114914328B CN 114914328 B CN114914328 B CN 114914328B CN 202210514798 A CN202210514798 A CN 202210514798A CN 114914328 B CN114914328 B CN 114914328B
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon
layer
solar cell
source
type
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.)
Active
Application number
CN202210514798.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114914328A (zh
Inventor
陈浩
吴伟梁
王秀鹏
邢国强
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.)
Tongwei Solar Meishan Co Ltd
Original Assignee
Tongwei Solar Meishan Co Ltd
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 Tongwei Solar Meishan Co Ltd filed Critical Tongwei Solar Meishan Co Ltd
Priority to CN202210514798.6A priority Critical patent/CN114914328B/zh
Publication of CN114914328A publication Critical patent/CN114914328A/zh
Priority to EP23802428.5A priority patent/EP4365966A1/en
Priority to AU2023266473A priority patent/AU2023266473A1/en
Priority to PCT/CN2023/073917 priority patent/WO2023216652A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114914328B publication Critical patent/CN114914328B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01L31/0224—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
    • 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
    • H01L31/0684—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 double emitter cells, e.g. bifacial 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
    • H01L31/072—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 heterojunction type
    • H01L31/0745—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 heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC 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
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本申请实施例提供一种双面太阳能电池及其制备方法，涉及光伏领域。本申请的制备方法中，采用先沉积再轰击的方式形成的本征硅层，能增强电池的抵御烧蚀性能，减少金属复合损失和填充系数，制成的太阳能电池的效率能得到明显提升。而且本申请的双面太阳能电池中，本征硅层相比于第二晶硅掺杂层，其单氢原子连接的‑SiH数量更高，双氢原子连接的‑SiH2数量更低，本征硅层内载流子复合的缺陷更少，有利于提高场钝化性能。

Description

一种双面太阳能电池及其制备方法
技术领域
本申请涉及光伏领域，具体而言，涉及一种双面太阳能电池及其制备方法。
背景技术
目前，太阳能电池中的晶硅掺杂层对太阳能电池的效率有着很大的影响，由于晶硅掺杂层中含有一定量的诸如磷、硼之类的掺杂离子，在电池内部能构成电场，作用于载流子上，对电池提供了场钝化和界面钝化，提高了电池开路电压；而且晶硅掺杂层在后续印刷电极和烧结的过程中，能在一定程度上降低被金属银浆烧蚀的风险，从而改善电池的接触电阻和金属复合电流。
但是现有的电池中的晶硅掺杂层对电池的钝化效果有限，其抵御烧蚀的作用也比较有限，太阳能电池的性能还具备提升的空间。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种双面太阳能电池及其制备方法，能提升电池的钝化效果，增强电池的抵御烧蚀的性能，提升电池的效率。
第一方面，本申请实施例提供了一种上述的双面太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤：取其中一面附着有氧化硅掺杂层，另一面附着有第一晶硅掺杂层的硅片，以硅源为原料，在氧化硅掺杂层的表面沉积本征硅膜；使用等离子气体轰击本征硅膜，重复沉积的操作和用等离子气体轰击的操作0～50次，形成本征硅层，重复0次是只进行一次沉积和用等离子气体轰击的操作；再以硅源和第二掺杂源为原料，在本征硅层的表面沉积第二晶硅掺杂层；硅片为N型，第二晶硅掺杂层为N型，第一晶硅掺杂层为P型；或硅片为P型，第二晶硅掺杂层为P型，第一晶硅掺杂层为N型。
在上述技术方案中，使用等离子气体轰击沉积的本征硅膜，能使得本征硅膜的微观结构发生变化，内部孔洞减少，结构更致密，从而形成物理强度更高的本征硅层，在后续的高温工序中不容易出现破裂，而且还有利于增强太阳能电池的抵御烧蚀性能；此外，轰击处理后形成的本征硅层，能减少光在电池背面寄生吸收，提高电流；而且本征硅膜内的-SiH2在轰击中很多都会转化为-SiH结构，但是整体氢含量维持不变，从而导致形成的本征硅层内载流子复合的缺陷更少，有利于提高场钝化性能。
若想要形成厚度较薄的本征硅层，则可以一次沉积较薄的本征硅膜，然后轰击本征硅膜形成本征硅层；若想要形成厚度较厚的本征硅膜，则需要多次沉积和轰击本征硅膜，以保证较厚的本征硅层仍然具有较好的物理强度和较少的复合缺陷。
当硅片为N型，第二晶硅掺杂层为N型，第一晶硅掺杂层为P型时，制得的双面太阳能电池属于N型的TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)太阳能电池。TOPCon太阳能电池具有很高的效率极限，接近晶硅太阳电池理论极限效率。在TOPCon太阳能电池中，N型掺杂层中含有一定浓度的磷离子，在电池内部能构成电场，作用于载流子上，对电池提供了场钝化和界面钝化，提高了电池开路电压。当硅片为P型硅片，第二晶硅掺杂层为P型掺杂层，第一晶硅掺杂层为N型掺杂层时，制得的双面太阳能电池属于P型的太阳能电池。
在一种可能的实现方式中，使用等离子气体轰击本征硅时，轰击时间为0.1～600s；和/或，等离子气体为氩气、氮气或氢气中的至少一种。
在上述技术方案中，轰击时间控制在0.1～600s，能使得形成的本征硅层的致密性更好。
在一种可能的实现方式中，在形成第二晶硅掺杂层后，还包括退火处理的步骤，退火温度600～1000℃，退火时间为5～35min。
在上述技术方案中，退火处理能进一步提升太阳能电池的转化效率。
在一种可能的实现方式中，双面太阳能电池的制备方法还包括以下步骤：以氮化硅为原料，在第二晶硅掺杂层的表面沉积减反射层。
在上述技术方案中，在第二晶硅掺杂层的表面沉积的减反射层能提升太阳能电池的吸光效率，有利于提升太阳能电池的转化效率。
在一种可能的实现方式中，第一晶硅掺杂层的制备步骤包括：以第一掺杂源和硅源为原料，在硅片的表面扩散推结形成第一晶硅掺杂层，可选地，第一掺杂源为硼源；和/或，氧化硅掺杂层的制备步骤包括：以氧化剂和硅源为原料，在硅片的其中一面沉积氧化硅掺杂层，可选地，氧化剂为笑气、氧气、臭氧中的一种或多种。
在上述技术方案中，将第一掺杂源选择为硼源，能保证形成的第一晶硅掺杂层为P型掺杂层，从而制备出TOPCon太阳能电池。
在一种可能的实现方式中，双面太阳能电池的制备方法还包括以下步骤：以氮化硅为原料，在第一晶硅掺杂层的表面沉积减反射层。
在上述技术方案中，在第一晶硅掺杂层的表面沉积的减反射层能提升太阳能电池的吸光效率，有利于提升太阳能电池的转化效率。
在一种可能的实现方式中，第二掺杂源为磷源，可选地，磷源为磷烷、三氯氧磷、三溴氧磷中的至少一种；和/或，硅源为硅烷。
在上述技术方案中，将第二掺杂源选择为磷源，能保证形成的第一晶硅掺杂层为N型掺杂层，从而制备出TOPCon太阳能电池。
第二方面，本申请实施例提供了一种双面太阳能电池，其由上述的制备方法制得，其包括依次叠加设置的第一晶硅掺杂层、硅片、氧化硅掺杂层、本征硅层和第二晶硅掺杂层。
在上述技术方案中，使用上述方法在氧化硅掺杂层和第二晶硅掺杂层之间再铺设一层本征硅层，能增强电池的抵御烧蚀性能，减少金属复合损失和填充系数。而且本征硅层相比于第二晶硅掺杂层，其单氢原子连接的-SiH数量更高，双氢原子连接的-SiH2数量更低，本征硅层内载流子复合的缺陷更少，有利于提高场钝化性能。
在一种可能的实现方式中，本征硅层的厚度不大于200nm。
在上述技术方案中，保证本征硅层的厚度在不大于200nm，既能增强电池的抵御烧蚀性能，减少金属复合损失和填充系数，又能限制光在电池背面的寄生吸收损失，不会影响电池的转化效率。
在一种可能的实现方式中，第二晶硅掺杂层背离本征硅层的表面还叠加设置有减反射层，第一晶硅掺杂层背离硅片的表面还由近至远依次叠加设置有钝化层、减反射层。
在上述技术方案中，钝化层能降低双面太阳能电池的表面载流子复合速度，减反射层能提升双面太阳能的吸光效率，两者共同作用，能提升双面太阳能电池的转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例中的N型TOPCon太阳能电池制备的工艺流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。其中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面对本申请实施例的双面太阳能电池及其制备方法进行具体说明。
图1显示了本申请实施例中制备N型TOPCon双面太阳能电池的工艺流程图，其制备方法如下；
S100、制绒：选用电阻率0.5-1.2Ω·cm的硅片，采用碱液进行制绒，再使用清洗液对N型硅片进行清洗。
晶硅掺杂层以及硅片都是晶硅掺杂有诸如磷或硼等元素形成的，不同的是硅片的厚度远大于晶硅掺杂层的厚度；当硅片掺杂了磷元素时，硅片或晶硅掺杂层是N型，当硅片掺杂了硼元素时，硅片或晶硅掺杂层是P型。由于本申请是以制备N型TOPCon双面太阳能电池为例，因此硅片为N型硅片，厚度为160～170um。在其它一些实施例中，若想要制备P型的双面太阳能电池，则需要将N型硅片替换成P型硅片即可。
具体的，本步骤中的碱液可使用1％的KOH，清洗液为双氧水或碱液中的一种或两种。
S200、形成第一晶硅掺杂层：以第一掺杂源和硅源为原料，在N型硅片的其中一表面扩散推结形成第一晶硅掺杂层。第一晶硅掺杂层的厚度一般为0.8～1.2um，其会与N型的硅片形成p-n结。
本申请实施例中，由于是制备N型TOPCon双面太阳能电池，因此第一晶硅掺杂层中的掺杂元素为硼，形成的是P型掺杂层，此时第一掺杂源为硼源，具体地，硼源可以是硼烷、三氯化硼或三溴化硼，扩散推结温度为900～1100℃。此外，本申请实施例中的硅源一般为硅烷，后续步骤中的硅源也是硅烷。
作为示例性地，本实施例中，第一掺杂源为BCl3，扩散推结温度为1000℃。
本申请实施例中，若是想要制备P型的双面太阳能电池，则需要将该步骤中的第一掺杂源改为磷源，在此不再赘述。
在形成第一晶硅掺杂层后，一般还要对其进行刻蚀与碱抛光，具体为：采用链式氢氟酸刻蚀机去除背面和侧面的硼硅玻璃(BSG)，再通过机械手转入槽式碱抛机，去除背面和边缘p-n结，并制备碱抛光形貌。
S300、形成氧化硅掺杂层：以硅源和氧化剂为原料，在N型硅片的另外一表面沉积形成氧化硅掺杂层。
该步骤一般使用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积)法制备，可以精确控制氧化硅掺杂层的厚度在0.1～2nm的范围内，其中氧化剂可以是笑气、氧气、臭氧中的一种或多种。作为示例性地，本申请实施例中的氧化剂选用笑气。
S400、形成本征硅层：以硅源为原料，在氧化硅掺杂层的表面沉积本征硅膜，再使用等离子气体轰击本征硅膜，重复沉积的操作和用等离子气体轰击的操作0～50次，形成本征硅层。
本步骤中，等离子气体轰击处理能使得本征硅膜的微观结构发生变化，使得形成的本征硅层内部的孔洞更少，结构更致密，物理强度更高，这在本征硅层厚度小于20nm时尤为明显，这样能保证即使是较薄的本征硅层也具有足够的强度，在后续的高温工序中不容易出现破裂的现象，同样，在后续烧结过程中，物理强度高的本征硅层也能更有效地增强电池的抵御烧蚀性能，能减少金属复合损失和填充系数损失；此外，结构更致密的本征硅层还能使得光在电池背面寄生吸收减少，电池的短路电流提高。本步骤中的等离子气体可以选用氩气、氮气、氢气中的一种或多种，轰击时间为0.1～600s，例如，其可以是0.1s、1s、10s、12s、20s、40s、80s、150s、400s、500s、580s或600s。作为示例性地，本申请实施例中，等离子气体选用氩气，轰击时间为12s。
等离子气体轰击本征硅膜形成本征硅层后，-SiH2在轰击中会转化为-SiH结构，使得本征硅层内单氢原子连接的-SiH数量更高，双氢原子连接的-SiH2数量更低，且整体氢含量维持不变，这样能使得本征硅层内的缺陷更少，不容易导致载流子复合，有利于提高场钝化性能。
由于单次等离子气体轰击对沉积的本征硅膜的影响深度有限，因此，若想要得到较厚的本征硅层(厚度不小于5nm)，同时保证本征硅层的物理强度高、缺陷少，需要重复沉积的操作和用等离子气体轰击的操作；若想要得到薄的本征硅层，则可以只进行一次沉积的操作和用等离子气体轰击的操作(即重复0次)。重复沉积时，形成的本征硅膜的厚度可以相同，也可以不同，重复用等离子气体轰击时，轰击时间可以相同，也可以不同，但为了便于操作，本申请实施例中，多次沉积时得到的本征硅膜的厚度都是相同的，多次轰击时的轰击时间也是相同的，都是12s。
此外，为了精确控制厚度，本步骤一般也是采用PECVD法制备本征硅层，而且制备是在惰性气体的氛围下进行的，以起到保护本征硅层的作用。
S500、形成第二晶硅掺杂层：以第二掺杂源和硅源为原料，在本征硅层的表面形成第二晶硅掺杂层。形成的第二晶硅掺杂层能为电池提供场钝化和界面钝化，也能和本征硅层配合使用，增强电池的抵御烧蚀性能，其厚度一般为80～120nm。
本申请实施例中，由于是制备N型TOPCon双面太阳能电池，因此第二晶硅掺杂层中的掺杂元素为磷，形成的是N型掺杂层，此时第二掺杂源为磷源，磷源可以是磷烷、三氯氧磷、三溴氧磷等中的一种或多种。作为示例性地，本申请实施例中的磷源为磷烷。在其它一些实施例中，若想要制备P型的双面太阳能电池，则第二掺杂源需要为硼源，在此不再赘述。
同样，为了精确控制厚度，本步骤一般也是采用PECVD法制备第二晶硅掺杂层，而且为了保护第二晶硅层，也是在惰性气体的氛围下进行的。
S600、退火处理：采用管式退火炉，对电池进行退火，退火温度600～1000℃，退火时间为5～35min。作为示例性地，本实施例中退火温度为900℃，退火时间为20min，退火时的气体氛围为氮气N2。
一般在退火处理后，还会对太阳能电池结构进行RCA清洗，具体为：先经过链式氢氟酸刻蚀机，去除步骤电池结构中多余的氧化层，随后转入碱槽去除正面的晶硅绕镀层。
S700、形成钝化层：使用ALD(Atomic layer deposition，原子层沉积)水工艺法，在第一晶硅掺杂层的表面沉积厚度为4～6nm的氧化铝(AlOx)作为钝化层。
钝化层能降低双面太阳能电池的表面载流子复合速度，提升太阳能电池的能量转化效率，其厚度一般在4～6nm内，例如可以是4nm、5nm或6nm。在其它一些实施例中，也可以省去钝化层。
S800、形成减反射层：使用PECVD法，分别在钝化层和第二晶硅掺杂层的表面沉积70～90nm的氮化硅，作为减反射层。
减反射层能降低太阳能电池的光反射率，增加太阳能电池的吸光效率，提升太阳能电池的能量转化效率。作为示例性地，本申请实施例中两个减反射层的厚度是相同的，都在70～90nm范围内，例如可以是70nm、75nm、80m、85nm或90nm。在其它一些实施例中，也可以省去钝化层。
在其它一些实施例中，在形成减反射层之后，还在分别在减反射层的表面丝网印刷栅线并烧结制成正负电极，烧结的温度一般为830℃。
使用上述制备方法制得的N型TOPCon双面太阳能电池，其结构包括依次叠加设置的减反射层、第二晶硅掺杂层(N型)、本征硅层、氧化硅掺杂层、硅片(N型)、第一晶硅掺杂层(P型)、钝化层、减反射层。
本申请实施例中，当太阳能电池工作时，载流子会从P型的第一晶硅掺杂层与N型硅片的接触面产生，随后分别流向N型TOPCon太阳能电池的上下表面，产生电压，若此时在N型TOPCon太阳能电池的外部设置导线，N型TOPCon太阳能电池就可以对外输出电流。其中，本征硅层能和N型的第二晶硅掺杂层一起增强电池的抵御烧蚀性能，减少金属复合损失和填充系数，而且由于本征硅层相比于第二晶硅掺杂层，其单氢原子连接的-SiH数量更高，双氢原子连接的-SiH2数量更低，本征硅层内载流子复合的缺陷更少，有利于提高场钝化性能。同时本申请实施例中，电池中的本征硅层的厚度一般不会大于200nm，这样还可以限制光在电池背面的寄生吸收损失，不会对载流子的传输造成明显的阻碍。
另外，双面太阳能电池中的硅片和晶硅掺杂层的种类也可以调整成：P型硅片、N型的第一晶硅掺杂层、P型的第二晶硅掺杂层，此时的太阳能电池不再是N型TOPCon太阳能电池，本文在此不再赘述。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本申请实施例提供了一种N型TOPCon太阳能电池，其制备方法如下：
S100、制绒：选用电阻率为0.8Ω·cm的N型硅片，使用1％的NaOH溶液进行制绒，之后使用双氧水和碱液清洗硅片。
S200、形成P型掺杂层：将N型硅片送入硼扩散层，通入BCl3，于1000℃下在N型硅片的其中一面扩散推结形成P型掺杂层。
S300、形成氧化硅掺杂层：将步骤S200处理后的硅片放入管式PECVD设备中，向设备中通入硅烷和笑气，脉冲放电制备1nm厚度的氧化硅掺杂层。
S400、形成本征硅层：向管式PECVD设备内通入硅烷和惰性气体，在氧化硅掺杂层的表面沉积5nm厚度的本征硅膜，再使用氩气等离子气体轰击本征硅膜，轰击时间为12s，制成5nm厚的本征硅层。
S500、形成N型掺杂层：向管式PECVD设备内通入磷烷、硅烷和惰性气体，在本征硅层的表面沉积形成60nm厚的第二晶硅掺杂层。
S600、退火处理：采用管式退火炉进行退火处理，退火气体氛围为氮气，退火温度为900℃，退火时间为20min。退火完成后，再对硅片进行RCA清洗。
S700、形成钝化层：使用ALD水工艺法，在N型掺杂层的表面沉积厚度为5nm的氧化铝作为钝化层。
S800、形成减反射层：使用PECVD法，在钝化层的表面沉积厚度为85nm的氮化硅作为减反射层，再在N型掺杂层的表面沉积厚度为70nm的氮化硅作为减反射层。
本申请实施例提供的N型TOPCon太阳能电池，其本征硅层的厚度为5nm，采用一次沉积和等离子轰击的方式形成的。
实施例2
本申请实施例提供了一种N型TOPCon太阳能电池，其制备相比于实施例1，主要区别如下：
S400、形成本征硅层：向管式PECVD设备内通入硅烷和惰性气体，在氧化硅掺杂层的表面沉积5nm厚度的本征硅膜，再使用氩气等离子气体轰击本征硅膜，轰击时间为12s，然后重复沉积本征硅膜的操作和用氩气轰击本征硅膜的操作3次，每次沉积的厚度都为5nm，每次轰击时间都为12s，制成20nm厚的本征硅层。
本申请实施例提供的N型TOPCon太阳能电池，其本征硅层的厚度为20nm，采用多次沉积和等离子轰击的方式形成的。
实施例3
本申请实施例提供了一种N型TOPCon太阳能电池，其制备相比于实施例1，主要区别如下：
S400、形成本征硅层：向管式PECVD设备内通入硅烷和惰性气体，在氧化硅掺杂层的表面沉积20nm厚度的本征硅膜，再使用氩气等离子气体轰击本征硅膜，轰击时间为12s。
本申请实施例提供的N型TOPCon太阳能电池，其本征硅层的厚度为20nm，采用PECVD法一次沉积和等离子轰击的方式形成的。
对比例1
本对比例提供了一种N型TOPCon太阳能电池，其制备方法相比于实施例1，不含有S400步骤。本对比例中的N型TOPCon太阳能电池，不含有本征硅层。
对比例2
本对比例提供了一种N型TOPCon太阳能电池，其制备方法相比于实施例1，主要区别如下：
S400、形成本征硅层：向管式PECVD设备内通入硅烷和惰性气体，在氧化硅掺杂层的表面沉积5nm的本征硅膜，将本征硅膜作为本征硅层。
本对比例中的N型TOPCon太阳能电池，其本征硅层的厚度为5nm，采用PECVD法沉积形成，没有使用氩气等离子气体轰击。
对比例3
本对比例提供了一种N型TOPCon太阳能电池，其制备方法相比于实施例1，主要区别如下：
S400、形成本征硅层：向管式PECVD设备内通入硅烷和惰性气体，在氧化硅掺杂层的表面沉积20nm的本征硅膜，将本征硅膜作为本征硅层。
本对比例中的N型TOPCon太阳能电池，其本征硅层的厚度为20nm，采用PECVD法沉积形成，没有使用氩气等离子气体轰击。
应用例
分别对实施例1～3和对比例1～3的N型TOPCon太阳能电池的性能进行测试，采用Halm测试机测试电池的电学性能，采用扫描电子显微镜(SEM)方法测试电池背面爆膜点数量，结果如下：
表1实施例1～3和对比例1～3的N型TOPCon太阳能电池性能
由表1中的实施例1和对比例1的数据结果可知，设置有本征硅层的太阳能电池的效率更高；而且其爆膜点数量也更少，这说明电池片的物理强度更高，更不容易发生损坏，尤其是在高温工序时，电池片更不容易出现破裂的现象。
由表1中实施例1和对比例2的数据，以及实施例3和对比例3的结果可知，形成本征硅层时，对沉积的本征硅膜进行等离子气体轰击处理，能减少电池的爆膜点数量，增大电池的物理强度，同时也能在一定程度上提升电池的效率。
由表1中实施例2和实施例3的数据结果可知，多次沉积本征硅膜并进行轰击，能使得含有较厚的本征硅层的太阳能电池仍然具有较高的电池效率。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
取其中一面附着有氧化硅掺杂层，另一面附着有第一晶硅掺杂层的硅片，以硅源为原料，在所述氧化硅掺杂层的表面沉积本征硅膜；所述本征硅膜采用等离子体增强化学气相沉积法制备；
使用氩气等离子气体轰击所述本征硅膜，重复沉积的操作和用等离子气体轰击的操作0～50次，形成本征硅层，重复0次是只进行一次沉积和用等离子气体轰击的操作；所述本征硅层的厚度大于20nm且不大于200nm；
再以硅源和第二掺杂源为原料，在所述本征硅层的表面沉积第二晶硅掺杂层，在退火温度600～1000℃，退火时间为5～35min的条件下进行退火处理；
所述硅片为N型，所述第二晶硅掺杂层为N型，所述第一晶硅掺杂层为P型；或所述硅片为P型，所述第二晶硅掺杂层为P型，所述第一晶硅掺杂层为N型。
2.根据权利要求1所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述使用等离子气体轰击所述本征硅时，轰击时间为0.1～600s。
3.根据权利要求1所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，其还包括以下步骤：以氮化硅为原料，在所述第二晶硅掺杂层的表面沉积减反射层。
4.根据权利要求1所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一晶硅掺杂层的制备步骤包括：以第一掺杂源和所述硅源为原料，在所述硅片的表面扩散推结形成第一晶硅掺杂层；和/或，所述氧化硅掺杂层的制备步骤包括：以氧化剂和所述硅源为原料，在所述硅片的其中一面沉积所述氧化硅掺杂层。
5.根据权利要求4所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一掺杂源为硼源，所述氧化剂为笑气、氧气、臭氧中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，其还包括以下步骤：以氮化硅为原料，在所述第一晶硅掺杂层的表面沉积减反射层。
7.根据权利要求1所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第二掺杂源为磷源；和/或，所述硅源为硅烷。
8.根据权利要求7所述的双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述磷源为磷烷、三氯氧磷、三溴氧磷中的至少一种。
CN202210514798.6A 2022-05-11 2022-05-11 一种双面太阳能电池及其制备方法 Active CN114914328B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210514798.6A CN114914328B (zh) 2022-05-11 2022-05-11 一种双面太阳能电池及其制备方法
EP23802428.5A EP4365966A1 (en) 2022-05-11 2023-01-31 Bifacial solar cell and preparation method therefor
AU2023266473A AU2023266473A1 (en) 2022-05-11 2023-01-31 Bifacial solar cell and preparation method therefor
PCT/CN2023/073917 WO2023216652A1 (zh) 2022-05-11 2023-01-31 一种双面太阳能电池及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210514798.6A CN114914328B (zh) 2022-05-11 2022-05-11 一种双面太阳能电池及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114914328A CN114914328A (zh) 2022-08-16
CN114914328B true CN114914328B (zh) 2023-09-05

Family

ID=82767373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210514798.6A Active CN114914328B (zh) 2022-05-11 2022-05-11 一种双面太阳能电池及其制备方法

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4365966A1 (zh)
CN (1) CN114914328B (zh)
AU (1) AU2023266473A1 (zh)
WO (1) WO2023216652A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114914328B (zh) * 2022-05-11 2023-09-05 通威太阳能(眉山)有限公司 一种双面太阳能电池及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011023526A (ja) * 2009-07-15 2011-02-03 Mitsubishi Electric Corp 光起電力装置の製造方法
WO2015200715A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-30 Total Marketing Services Passivation of light-receiving surfaces of solar cells with crystalline silicon
CN109411551A (zh) * 2018-12-13 2019-03-01 江苏爱康能源研究院有限公司 多步沉积的高效晶硅异质结太阳能电池电极结构及其制备方法
CN110473926A (zh) * 2019-08-22 2019-11-19 浙江正泰太阳能科技有限公司 一种钝化接触太阳能电池及其制备方法
CN110684966A (zh) * 2019-10-16 2020-01-14 江苏鲁汶仪器有限公司 一种pecvd方式生长致密薄膜的方法
CN114373831A (zh) * 2021-12-30 2022-04-19 通威太阳能(眉山)有限公司 一种隧穿氧化层、n型双面太阳能晶硅电池及制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013210092A1 (de) * 2013-05-29 2014-12-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle
CN103325879B (zh) * 2013-07-03 2016-06-01 黑龙江汉能薄膜太阳能有限公司 高效三叠层异质结薄膜太阳能电池及其制备方法
CN113964240A (zh) * 2021-10-19 2022-01-21 通威太阳能(眉山)有限公司 一种n型双面太阳能电池的制备方法
CN114914328B (zh) * 2022-05-11 2023-09-05 通威太阳能(眉山)有限公司 一种双面太阳能电池及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011023526A (ja) * 2009-07-15 2011-02-03 Mitsubishi Electric Corp 光起電力装置の製造方法
WO2015200715A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-30 Total Marketing Services Passivation of light-receiving surfaces of solar cells with crystalline silicon
CN109411551A (zh) * 2018-12-13 2019-03-01 江苏爱康能源研究院有限公司 多步沉积的高效晶硅异质结太阳能电池电极结构及其制备方法
CN110473926A (zh) * 2019-08-22 2019-11-19 浙江正泰太阳能科技有限公司 一种钝化接触太阳能电池及其制备方法
CN110684966A (zh) * 2019-10-16 2020-01-14 江苏鲁汶仪器有限公司 一种pecvd方式生长致密薄膜的方法
CN114373831A (zh) * 2021-12-30 2022-04-19 通威太阳能(眉山)有限公司 一种隧穿氧化层、n型双面太阳能晶硅电池及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4365966A1 (en) 2024-05-08
CN114914328A (zh) 2022-08-16
AU2023266473A1 (en) 2024-04-11
WO2023216652A1 (zh) 2023-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102100909B1 (ko) 넓은 밴드갭 반도체 재료를 갖는 이미터 영역을 구비한 태양 전지
JP6285545B2 (ja) 太陽電池素子および太陽電池モジュール
JP5848454B2 (ja) 太陽電池素子
WO2008039067A2 (en) Method of manufacturing crystalline silicon solar cells with improved surface passivation
WO2011145731A1 (ja) 太陽電池素子およびその製造方法ならびに太陽電池モジュール
CN112542521A (zh) 一种p型背面定域掺杂电池及制备方法
JP5813212B2 (ja) 太陽電池素子
CN112510121B (zh) 一种perc电池碱抛前后保护工艺
CN112635591A (zh) 一种太阳能电池的制备方法以及太阳能电池
CN115458612A (zh) 一种太阳电池及其制备方法
CN114914328B (zh) 一种双面太阳能电池及其制备方法
CN116247123A (zh) P型背面隧穿氧化钝化接触太阳能电池的制备方法
CN116914012A (zh) 一种双面掺杂多晶硅钝化接触电池及其制备方法
CN115440839A (zh) 一种太阳电池及其制备方法
CN216054727U (zh) 太阳能电池
CN111755563B (zh) 一种p型单晶硅硼背场双面电池及其制备方法
CN113314622A (zh) 太阳能电池及其制备方法
Ng et al. Development of p+/n+ polysilicon tunnel junctions compatible for industrial screen printing
CN220604704U (zh) 一种双面掺杂多晶硅钝化接触电池
US11996494B2 (en) Low-cost passivated contact full-back electrode solar cell and preparation method thereof
CN113782618B (zh) 单面perc电池及其钝化层的制作方法
CN117577743A (zh) 一种钝化接触结构及其制备方法和光伏电池及其制作方法
CN115588714A (zh) 太阳能电池的制备方法和光伏组件
CN117747702A (zh) N-topcon电池硼扩散方法、制备方法及电池、电池组件
CN117855333A (zh) 电池的制备方法及电池的制备系统

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant