CN114937707A - 一种电子钝化接触结构及晶硅太阳电池 - Google Patents

一种电子钝化接触结构及晶硅太阳电池 Download PDF

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Abstract

本发明属于太阳电池材料领域,具体涉及一种电子钝化接触结构及晶硅太阳电池。本发明公开的基于氟化铝的电子钝化接触同时具有高透明度、优良的表面钝化性能以及对电子的选择性传输,能够有效避免掺杂硅薄膜的寄生吸收导致短路电流损失的问题。同时,氟化铝表现出优良的稳定性,且制备工艺简单、经济、安全,无需PECVD/LPCVD/ALD等昂贵设备,不涉及硅烷、磷烷等易燃易爆气体带来的安全问题。

Description

一种电子钝化接触结构及晶硅太阳电池
技术领域
本发明属于太阳电池材料领域,具体涉及一种电子钝化接触结构及晶硅太阳电池。
背景技术
晶硅太阳电池因其高的稳定性、可靠性、原材料丰富以及成本低等优势,占据了全球绝大部分的光伏市场。钝化发射极和背端电池(PERC),作为当前工业界的主流太阳电池,其效率进一步提升主要受限于晶硅-电极接触处的高载流子复合损失(T.G.Allen,J.Bullock,X.Yang,A.Javey,S.DeWolf,NatEnergy2019,4,914.)。钝化接触技术是继PERC后晶硅电池提效降本的重要技术路线(M.Hermle,F.Feldmann,M.Bivour,J.C.Goldschmidt,S.W.Glunz,AppliedPhysics Reviews 2020,7,021305.)。高质量钝化接触既对接触和非接触界面有极佳的钝化效果又具有选择性载流子传输特性,可大幅提高晶硅电池的开路电压(Voc)、填充因子(FF)和转换效率(η)。此外,钝化接触技术省去了高温掺杂、激光开槽等工艺步骤,且载流子呈一维收集,简化了电池制备工艺、提高了载流子收集效率。从晶硅电池发展路线图来看,钝化接触晶硅电池转换效率可达26%以上,被业界认为是PERC电池之后下一代高效电池的首选。
钝化接触技术分为基于掺杂硅薄膜的钝化接触和基于金属化合物的无掺杂钝化接触两类。非晶硅异质结(SHJ)电池(Prog.Photovolt:Res.Appl.1993,1,85.)和隧穿氧化硅钝化接触(TOPCon)电池(Solar Energy Materials and Solar Cells 2018,187,113.;Solar Energy Materials and SolarCells 2014,131,46.)是目前钝化接触技术最成功的应用,二者都是采用掺杂硅薄膜构建钝化接触,其中SHJ由一层本征氢化非晶硅(a-Si:H)叠加一层掺杂a-Si:H组成,TOPCon则由一层隧穿二氧化硅(SiO2)叠加一层掺杂微晶硅(poly-Si)组成。SHJ和TOPCon技术的主要问题是薄膜硅的寄生吸收较大,导致光伏器件的短路电流(Jsc)较低,故世界效率纪录电池均采用全背接触(IBC)结构(ProgPhotovoltResAppl2019,27,950.;SolarEnergyMaterials and SolarCells 2017,173,37.);其次薄膜硅的沉积设备昂贵(等离子体增强或低压化学气相沉积(PECVD/LPCVD)),且涉及有毒、易燃气体(如硅烷、磷烷和硼烷)。此外,SHJ技术工艺窗口窄,热稳定较差(250℃),所用低温银浆价格昂贵且拉力较差;TOPCon结构退火温度高(800℃-1000℃)、工艺步骤较多,造成生产过程中碎片率较高,进而限制了薄硅片的使用。
基于金属化合物的无掺杂钝化接触(Adv.Mater.2016,28,5891.;Adv.Mater.2016,28,5891.)由于同时表现出表面钝化和载流子选择性传输双重作用,且制备工艺简单(蒸镀、磁控溅射、原子层沉积(ALD)等)、沉积温度低、寄生吸收小等优点,受到光伏界的广泛关注。具体来说,材料的功函数以及与硅的能带匹配度是决定其载流子选择性的关键。低功函数或晶硅/化合物导带差小、价带差较大的材料可用于构建电子选择性钝化接触;相应地,高功函数或晶硅/化合物价带差小、导带差大的材料则可用于构建空穴选择性钝化接触(Materials Science and Engineering:R:Reports 2020,142,100579.)。近年来,基于金属化合物的无掺杂钝化接触引起了广泛的研究兴趣。在电子选择性钝化接触方面,金属氧化物(如TiO2、Ta2O5、Nb2O5、MgO、ZnO)以及金属氟化物(如LiF、MgF2)等初步展示了无掺杂钝化接触的巨大潜力,但是他们仍然在钝化效果、接触性能、材料稳定性等方面存在问题。因此,开发具有优异电子钝化接触性能同时稳定性好、透明度高的新型无掺杂钝化接触材料,提升钝化接触性能进而提高无掺杂钝化接触电池器件转化效率具有重要意义。
TOPCon通过一层超薄SiO2结合一层重掺杂poly-Si来实现钝化接触功能。一方面,SiO2层能够饱和硅表面的悬挂键,提供很好的化学钝化效果;另一方面,多数载流子通过隧穿或微孔原理实现输运,少数载流子则由于势垒以及微晶硅场效应的存在难以隧穿通过该氧化层,其载流子选择性主要通过改变薄膜硅的掺杂类型来实现。
SHJ通过本征氢化非晶硅薄膜(a-Si:H)叠加掺杂氢化非晶硅实现钝化接触结构,a-Si:H具有良好的表面钝化效果,掺杂非晶硅具有场钝化效果,其载流子选择性则通过改变非晶硅的掺杂类型来实现。
通过ALD制备的TiO2、Ta2O5、Nb2O5等金属氧化物薄膜中含有的大量H在退火处理后能够钝化晶硅表面,同时上述薄膜与硅具有小的导带差和大的价带差,结合低功函数的金属电极(如Al、Ca和Mg等)实现电子选择性;低功函数的金属氟化物(如LiF、MgF2)通过接触界面能带向下弯曲实现电子选择性,结合SiO2或a-Si:H等钝化层共同实现钝化接触。
TOPCon和SHJ电池中的掺杂硅薄膜都会带来寄生光吸收,导致光伏器件的短路电流损失;同时薄膜硅的沉积设备昂贵(等离子体增强或低压化学气相沉积PECVD/LPCVD),且涉及有毒、易燃气体(如硅烷、磷烷和硼烷)。TOPCon电池工艺步骤较多、退火温度高(800℃-1000℃)导致能耗高;SHJ电池工艺窗口窄,其中的a-Si:H热稳定较差(250℃),所用低温银浆价格昂贵且拉力较差。金属氧化物(如TiO2、Ta2O5)在金属化或加热过程中会与金属电极(如Al)反应,导致其钝化接触性能恶化,限制了光伏器件的性能;而低功函数金属氟化物(如LiF、MgF2)在空气中不稳定,且表面钝化效果较差,限制了其大规模应用。
发明内容
本发明提供一种电子钝化接触结构,包括电池背端用电子钝化接触结构和/或电池前端用电子钝化接触结构,所述电池背端用电子钝化接触结构包括,
n型硅衬底和沉积在所述n型硅衬底上的电子钝化接触层A,所述电子钝化接触层A的表面覆盖有金属电极;
所述电池前端用电子钝化接触结构包括,
n型硅衬底和沉积在所述n型硅衬底上的电子钝化接触层B,所述电子钝化接触层B的表面覆盖有氧化锌基透明电极;所述氧化锌基透明电极的表面覆盖有栅线状金属电极;
所述电子钝化接触层A和电子钝化接触层B均为AlF3薄膜或钝化层和AlF3薄膜形成的叠层薄膜。
优选的,所述氧化锌基透明电极为本征氧化锌基透明电极或掺杂氧化锌基透明电极,厚度为10-200nm;所述掺杂氧化锌基透明电极中的掺杂元素包括氢、硼、铝、镓和铟中的一种或几种。
优选的,所述电子钝化接触层A和电子钝化接触层B均为AlF3薄膜或叠层薄膜。
具体的,所述钝化层的材料为a-Si:H(氢化非晶硅)、SiO2、TiO2和Ta2O5中的一种或多种,厚度为1-10nm。
具体的,所述AlF3薄膜厚度为1-10nm。
优选的,所述电池背端用电子钝化接触结构的制备方法包括如下步骤:
S1:向所述n型硅衬底的表面沉积AlF3薄膜;或先沉积钝化层再沉积AlF3薄膜,得到复合层C;
S2:向所述复合层C的表面覆盖金属电极,得到所述电池背端用电子钝化接触结构。
优选的,所述步骤S1中,AlF3薄膜的沉积采用高温热蒸发法。
优选的,所述步骤S2中,金属电极采用铝电极。
优选的,所述电池前端用电子钝化接触结构的制备方法包括如下步骤:
(1)向所述n型硅衬底的表面沉积AlF3薄膜;或先沉积钝化层再沉积AlF3薄膜,得到复合层D;
(2)向所述复合层D的表面沉积氧化锌基透明电极,得到复合层E;
(3)向所述复合层E的表面覆盖栅线状金属电极,得到所述电池前端用电子钝化接触结构。
优选的,所述步骤(3)中,金属电极采用银电极。
本发明还提供一种晶硅太阳电池,包括上述的电子钝化接触结构。
本发明开发的基于氟化铝(AlF3)的电子钝化接触同时具有高透明度、优良的表面钝化性能以及对电子的选择性传输,能够有效避免掺杂硅薄膜的寄生吸收导致短路电流损失的问题。同时,AlF3表现出优良的稳定性,且制备工艺简单、经济、安全,无需PECVD/LPCVD/ALD等昂贵设备,不涉及硅烷、磷烷等易燃易爆气体带来的安全问题。
本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点:
本发明提出一种基于宽禁带金属化合物的电子钝化接触结构,该结构采用宽禁带、低功函数的AlF3作为电子钝化接触层,结合二氧化硅或本征氢化非晶硅钝化插层,实现用于晶硅电池背端的电子钝化接触结构;结合二氧化硅或本征氢化非晶硅钝化插层以及低功函数氧化锌基透明电极实现用于晶硅电池前端的电子钝化接触结构;该钝化接触结构具有寄生吸收小、钝化接触性能优良、制备成本低、安全性好、工艺简单的优点,既可以有效的降低载流子复合损失,又能有效传输电子,提升晶硅电池的光电转化效率;进而提出了具有所述电子钝化接触结构的太阳电池,具有寄生吸收损失小、载流子复合速率低,且制备工艺简单,成本较低,具有良好的工业化潜力。
附图说明
图1为实施例3中J-V曲线及性能参数与标样电池对比图;
图2为实施例1的产品结构图;
图3为实施例1的制备工艺流程图;
图4为实施例2的产品结构图;
图5为实施例2的制备工艺流程图;
图6为实施例3的产品结构图;
图7为实施例3的制备工艺流程图;
图8为实施例4的产品结构图;
图9为实施例4的制备工艺流程图;
图10为实施例5的产品结构图;
图11为实施例5的制备工艺流程图。
附图标记说明:101-n型硅衬底Ⅰ,102-a-Si:H钝化层Ⅰ,103-AlF3薄膜Ⅰ,104-AZO透明电极Ⅰ,105-银电极Ⅰ,201-n型硅衬底Ⅱ,202-SiO2隧穿钝化层Ⅰ,203-AlF3薄膜Ⅱ,204-铝电极Ⅰ,301-n型硅衬底Ⅲ,302-p型发射极Ⅰ,303-SiO2隧穿钝化层Ⅱ,304-Al2O3钝化层Ⅰ,305-AlF3薄膜Ⅲ,306-SiNx减反射膜Ⅰ,307-铝电极Ⅱ,308-银电极Ⅱ,401-n型硅衬底Ⅳ,402-a-Si:H钝化层Ⅱ,403-AlF3薄膜Ⅲ,404-AZO透明电极Ⅱ,405-硼掺杂a-Si:H层Ⅰ,406-ITO透明电极Ⅰ,407-银电极Ⅲ,501-n型硅衬底Ⅴ,502-a-Si:H钝化层Ⅲ,503-AlF3薄膜Ⅳ,504-AZO透明电极Ⅲ,505-硼掺杂a-Si:H层Ⅱ,506-ITO透明电极Ⅱ,507-银电极Ⅳ,508-NiO空穴传输层,509-钙钛矿吸光层,510-C60电子传输层,511-SnO2电子传输层,512-IZO透明电极,513-银电极Ⅴ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种电子钝化接触结构,包括电池背端用电子钝化接触结构和/或电池前端用电子钝化接触结构,所述电池前端用电子钝化接触结构包括,
n型硅衬底Ⅰ101和设在所述n型硅衬底Ⅰ101上的a-Si:H钝化层Ⅰ102;所述a-Si:H钝化层Ⅰ102的表面覆盖有AlF3薄膜Ⅰ103;所述AlF3薄膜Ⅰ103的表面覆盖有AZO透明电极Ⅰ104;所述AZO透明电极Ⅰ104的表面设有银电极Ⅰ105;
所述电池背端用电子钝化接触结构包括,
n型硅衬底Ⅱ201和设在所述n型硅衬底Ⅱ201上的SiO2隧穿钝化层Ⅰ202;所述SiO2隧穿钝化层Ⅰ202的表面覆盖有AlF3薄膜Ⅱ203;所述AlF3薄膜Ⅱ203的表面设有铝电极Ⅰ204。
实施例1
本实施例给出一种实现用于晶硅太阳电池前端电子钝化接触的方法,其结构和制备工艺流程图分别如图2和图3所示,主要包括以下步骤:
(1)选用一种n型单晶硅片,采用10%(wt)-NaOH水溶液进行抛光刻蚀去除硅片损伤层再利用2%(wt)-NaOH溶液制备金字塔绒面,然后采用RCA方法清洗硅片,得到n型硅衬底Ⅰ101;
(2)利用PECVD在硅片前端沉积a-Si:H钝化层Ⅰ102,厚度6.0nm,沉积温度为200℃;
(3)在a-Si:H钝化插层上制备AlF3薄膜Ⅰ103,采用高温热蒸发制备,厚度为3nm;
(4)在AlF3薄膜上采用ALD沉积AZO透明电极Ⅰ(铝掺杂氧化锌),厚度为80nm;
(5)在AZO透明电极Ⅰ104上采用丝网印刷方法制备银电极Ⅰ105,采用栅线状分布电极图案设计。
至此,形成了本发明所给出的用于晶硅太阳电池前端电子钝化接触,同时具有良好的表面钝化(暗饱和电流密度J0为5fA/cm2),接触电阻为36mΩ·cm2
实施例2
本实施例给出一种实现用于晶硅太阳电池背端的电子钝化接触的方法,其结构和制备工艺流程图分别如图4和图5所示,主要包括以下步骤:
(1)选用一种n型单晶硅片,采用10%(wt)-NaOH水溶液进行抛光刻蚀去除硅片损伤层再利用2%(wt)-NaOH溶液制备金字塔绒面,然后采用RCA方法清洗硅片,得到n型硅衬底Ⅱ201;
(2)利用紫外臭氧氧化法在硅片表面氧化出SiO2隧穿钝化层Ⅰ202,SiO2厚度为1.5nm,温度为室温,氧化时间为15min;
(3)在所述SiO2隧穿钝化层Ⅰ202上制备AlF3薄膜Ⅱ203,采用高温热蒸发制备,厚度在3nm;
(4)在所述AlF3薄膜Ⅱ203上采用高温热蒸发法制备铝电极Ⅰ204,厚度为500nm。
至此,形成了本发明所给出的用于晶硅太阳电池背端电子钝化接触,该钝化接触能同时实现良好的表面钝化(暗饱和电流密度J0为25fA/cm2)和较低的接触电阻(40mΩ·cm2)。
基于上述给出的实现电子钝化接触的制备方法,下面的实施例给出将这种电子钝化接触结构应用于具体的晶硅太阳电池,并给出具有所述电子钝化接触结构的太阳电池结构特征及其制备方法。概括地说,这种晶硅电池结构的主要特征是将上述电子钝化接触结构应用于晶硅电池负极,用于收集电子,而用于收集空穴的电池正极结构设计则可以兼容目前大多数晶硅太阳电池的正极结构设计。基于此,本发明所给出的晶硅电池结构可分为两类:第一类将所述电子选择性钝化接触结构应用于晶硅电池的正面;第二类将所述电子选择性钝化接触结构应用于晶硅电池的背面。基于所述电子钝化接触结构的高透明、低寄生吸收优点,优选地,将所述结构应用于晶硅电池的正面。
实施例3
本实施例提供一种具有所述电子选择性钝化接触结构的晶硅太阳电池及其制备方法,如图6和图7所示。本实施例所给出的晶硅电池正面采用基于PERC电池的p型掺杂发射极、钝化膜以及栅线状银电极,背面采用实施例2所述电子钝化接触,背面采用Al全面积电极。所述晶硅电池制备方法具体如下:
(1)选用n型晶硅衬底,采用10%(wt)-NaOH水溶液腐蚀去除表面损伤层,再利用2%(wt)-NaOH溶液制备金字塔绒面,然后采用RCA方法清洗硅片,得到n型硅衬底Ⅲ301;
(2)将硅衬底置于管式炉中硼扩散制备p型发射极Ⅰ302,扩散温度900℃,方阻约100Ω/sq;
(3)采用稀释的氢氟酸溶液去除表面硼硅玻璃并利用单面碱抛光去除背面p型发射极Ⅰ302和金字塔绒面;
(4)利用紫外臭氧氧化法在硅片两面氧化出SiO2隧穿钝化层Ⅱ303,厚度为1.5nm,温度为室温,氧化时间为15min;
(5)采用ALD工艺在正面沉积Al2O3钝化层Ⅰ304,厚度10nm,沉积温度为200℃;
(6)在背面采用高温热蒸发方法蒸镀AlF3薄膜Ⅲ305,厚度3nm;
(7)采用PECVD正面沉积SiNx减反射膜Ⅰ306,厚度65nm,沉积温度为400℃;
(8)背面采用热蒸发制备铝电极Ⅱ307,正面采用丝网印刷制备银电极Ⅱ308,采用栅线状分布电极图案设计;
(9)在带式烧结炉高温烧结,背面形成欧姆接触用于电子收集,正面银浆烧穿Al2O3/SiNx,与P+发射极形成欧姆接触,用于空穴收集。
至此,形成了具有所述电子选择性钝化接触结构的晶硅太阳电池。该电池在小面积上(2*2cm)能够实现19.8%的光电转换效率,较标样电池(背面直接镀铝电极)效率提升1.4%,开路电压、短路电流密度和填充因子分别为608.1mV、39.6mA/cm2、82.3%,其J-V曲线及性能参数与标样电池对比如图1所示。
实施例4
本实施例提供一种具有所述电子选择性钝化接触结构的晶硅太阳电池及其制备方法,如图8和图9所示。本实施例所给出的晶硅电池正面采用所述电子钝化接触结构,电池背面采用基于非晶硅异质结(HJT)结构的a-Si:H/a-Si:H(p)空穴钝化接触,正反两面采用栅线状银电极。所述晶硅电池制备方法具体如下:
(1)选用n型晶硅衬底,采用10%(wt)-NaOH水溶液腐蚀去除表面损伤层,再利用2%(wt)-NaOH溶液制备金字塔绒面,然后采用RCA方法清洗硅片,得到n型硅衬底Ⅳ401;
(2)采用PECVD工艺在所述n型硅衬底Ⅳ401的正面和背面分别沉积a-Si:H钝化层Ⅱ402,厚度约5nm,沉积温度200℃;
(3)采用高温热蒸发工艺蒸镀-AlF3薄膜Ⅲ403,厚度约3nm,
(4)采用ALD沉积AZO透明电极Ⅱ404,厚度约80nm,沉积温度200℃;
(5)采用PECVD工艺在背面沉积硼掺杂a-Si:H层Ⅰ405,厚度约10nm,沉积温度170℃,构成背面的全面积空穴传输层;
(6)采用磁控溅射在背面沉积ITO透明电极Ⅰ406(氧化铟锡),厚度约100nm,方阻约120Ω/sq;
(7)采用丝网印刷和低温银浆在正面和背面印刷银电极Ⅲ407,采用栅线状银电极,然后在空气中200℃烘干成型。
实施例5
本实施例提供一种具有所述电子钝化接触结构的钙钛矿-晶硅叠层太阳电池结构及其制备方法。本实施例所给出的叠层电池结构及其制备方法如图10和图11所示,底电池采用实施例4中所述的晶硅电池结构,叠加宽带隙钙钛矿顶电池,电池正面和背面采用栅线状银电极。所述钙钛矿-晶硅叠层电池制备方法具体如下:
(1)选用n型单晶硅,采用NaOH溶液腐蚀去除硅片表面的损伤层,然后利用稀释NaOH溶液制绒和单面碱抛光工艺并RCA清洗后得到n型硅衬底Ⅴ501;
(2)采用PECVD工艺在n型硅衬底Ⅴ501的正面和背面分别沉积a-Si:H钝化层Ⅲ502,厚度为5nm,沉积温度200℃;
(3)采用高温热蒸发工艺在正面蒸镀AlF3薄膜Ⅳ503,厚度约3nm,及AZO透明电极Ⅲ504,厚度为25nm,沉积温度为200℃;
(4)采用PECVD工艺在背面沉积硼掺杂a-Si:H层Ⅱ505,厚度为10nm,沉积温度170℃,构成背面的全面积空穴传输层;
(5)采用磁控溅射在背面沉积ITO透明电极Ⅱ506,厚度为110nm,方阻约120Ω/sq;
(6)采用低温银浆丝网印刷工艺在背面印刷银电极Ⅳ507,然后在空气中200℃烘干成型;
(7)采用磁控溅射在正面AZO透明电极Ⅲ504上沉积NiO空穴传输层508,厚度15nm,构成复合层;
(8)采用旋涂法制备宽带隙Cs0.05MA0.15FA0.8PbI2.25Br0.75的钙钛矿吸光层509,带隙约1.68eV;
(9)采用高温热蒸发在钙钛矿上沉积C60电子传输层510,厚度20nm;
(10)采用原子层沉积在C60上沉积SnO2电子传输层511,沉积温度100℃,厚度20nm;
(11)采用磁控溅射在SnO2电子传输层上沉积IZO透明电极512(锌掺杂氧化铟),厚度为100nm;
(12)最后采用高温热蒸发通过掩膜在正面制备银电极Ⅴ513。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电子钝化接触结构,包括电池背端用电子钝化接触结构和/或电池前端用电子钝化接触结构,其特征在于,
所述电池背端用电子钝化接触结构包括,
n型硅衬底和沉积在所述n型硅衬底上的电子钝化接触层A,所述电子钝化接触层A的表面覆盖有金属电极;
所述电池前端用电子钝化接触结构包括,
n型硅衬底和沉积在所述n型硅衬底上的电子钝化接触层B,所述电子钝化接触层B的表面覆盖有氧化锌基透明电极;所述氧化锌基透明电极的表面覆盖有栅线状金属电极;
所述电子钝化接触层A和电子钝化接触层B均为AlF3薄膜或钝化层和AlF3薄膜形成的叠层薄膜。
2.如权利要求1所述的电子钝化接触结构,其特征在于,所述氧化锌基透明电极为本征氧化锌基透明电极或掺杂氧化锌基透明电极。
3.如权利要求1或2所述的电子钝化接触结构,其特征在于,所述氧化锌基透明电极的厚度为10-200nm。
4.如权利要求2所述的电子钝化接触结构,其特征在于,所述掺杂氧化锌基透明电极中的掺杂元素包括氢、硼、铝、镓和铟中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的电子钝化接触结构,其特征在于,所述钝化层的材料为a-Si:H、SiO2、TiO2和Ta2O5中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的电子钝化接触结构,其特征在于,所述钝化层的厚度为1-10nm。
7.如权利要求1所述的电子钝化接触结构,其特征在于,所述AlF3薄膜的厚度为1-10nm。
8.如权利要求1-7中任一项所述的电子钝化接触结构,其特征在于,所述电池背端用电子钝化接触结构的制备方法包括如下步骤:
S1:向所述n型硅衬底的表面沉积AlF3薄膜;或先沉积钝化层再沉积AlF3薄膜,得到复合层C;
S2:向所述复合层C的表面覆盖所述金属电极,得到所述电池背端用电子钝化接触结构。
9.如权利要求1-7中任一项所述的电子钝化接触结构,其特征在于,所述电池前端用电子钝化接触结构的制备方法包括如下步骤:
(1)向所述n型硅衬底的表面沉积AlF3薄膜;或先沉积钝化层再沉积AlF3薄膜,得到复合层D;
(2)向所述复合层D的表面沉积氧化锌基透明电极,得到复合层E;
(3)向所述复合层E的表面覆盖所述栅线状金属电极,得到所述电池前端用电子钝化接触结构。
10.一种晶硅太阳电池,其特征在于,包括权利要求1-9中任一项所述的电子钝化接触结构。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120091566A1 (en) * 2009-06-16 2012-04-19 Q-Cells Se Semiconductor apparatus and method of fabrication for a semiconductor apparatus
TW201222857A (en) * 2010-11-30 2012-06-01 Univ Cheng Shiu Ultraviolet ray detector having passivation layer
CN103035770A (zh) * 2012-12-21 2013-04-10 常州天合光能有限公司 背钝化的ibc太阳能电池结构及其制备方法
US20150207019A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 National Tsing Hua University Method for Fabricating Crystalline Silicon Solar Cell Having Passivation Layer and Local Rear Contacts
CN111710759A (zh) * 2020-06-19 2020-09-25 中威新能源(成都)有限公司 一种shj太阳电池tco薄膜表面处理方法
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 (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120091566A1 (en) * 2009-06-16 2012-04-19 Q-Cells Se Semiconductor apparatus and method of fabrication for a semiconductor apparatus
CN102804407A (zh) * 2009-06-16 2012-11-28 Q-电池公司 半导体设备和半导体设备的制造方法
TW201222857A (en) * 2010-11-30 2012-06-01 Univ Cheng Shiu Ultraviolet ray detector having passivation layer
CN103035770A (zh) * 2012-12-21 2013-04-10 常州天合光能有限公司 背钝化的ibc太阳能电池结构及其制备方法
US20150207019A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 National Tsing Hua University Method for Fabricating Crystalline Silicon Solar Cell Having Passivation Layer and Local Rear Contacts
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
CN111710759A (zh) * 2020-06-19 2020-09-25 中威新能源(成都)有限公司 一种shj太阳电池tco薄膜表面处理方法

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