CN115000226B - 背接触异质结电池片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种背接触异质结电池片及其制作方法，背接触异质结电池片包括衬底、第一本征非晶硅钝化层、抗反射层、第二本征非晶硅钝化层、掺杂层、透明导电层和第一本征非晶硅钝化隔离层，第一本征非晶硅钝化层和抗反射层依次沉积于衬底的向光面；第二本征非晶硅钝化层和掺杂层依次沉积于衬底的背光面，掺杂层包括多个交替布置的P区和N区，透明导电层沉积于P区和N区上，任意相邻P区和N区间隔开并形成第一隔离槽；第一本征非晶硅钝化隔离层与第一隔离槽一一对应，第一本征非晶硅钝化隔离层填充于相应第一隔离槽内。本发明提供的背接触异质结电池片具有P区和N区的有效面积大，电池效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及异质结电池片技术领域，具体涉及一种背接触异质结电池片及其制作方法。
背景技术
背接触太阳电池，是将电池的P区及N区均设置在电池背面，避免栅线对电池正面产生遮挡，是一种高效的太阳电池。目前背接触异质结电池面临以下问题：P区与N区隔离距离的设置会对电池效率产生影响。研究表明，P区与N区的间隙电流密度极高，电流在P区与N区的分布不均匀，越靠P区与N区的中心电流密度越低。基于此，一般P区与N区之间的隔离区距离：10-50µm，因为P区与N区的间隙过小，电池则有可能被击穿短路；P区与N区的间隙过大，则会影响P区及N区的面积，影响电池效率。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种背接触异质结电池片，该背接触异质结电池片具有P区和N区的有效面积大，电池效率高的优点。
本发明的实施例还提出一种背接触异质结电池片的制作方法。
根据本发明实施例的背接触异质结电池片包括衬底、第一本征非晶硅钝化层、抗反射层、第二本征非晶硅钝化层、掺杂层、透明导电层和第一本征非晶硅钝化隔离层，所述第一本征非晶硅钝化层和所述抗反射层依次沉积于所述衬底的向光面；所述第二本征非晶硅钝化层和所述掺杂层依次沉积于所述衬底的背光面，所述掺杂层包括多个交替布置的P区和N区，所述透明导电层沉积于所述P区和所述N区上，任意相邻所述P区和所述N区间隔开并形成第一隔离槽；所述第一本征非晶硅钝化隔离层与所述第一隔离槽一一对应，所述第一本征非晶硅钝化隔离层填充于相应所述第一隔离槽内。
根据本发明实施例的背接触异质结电池片，通过设置第一本征非晶硅钝化隔离层将P区和N区分隔开，在避免电池被击穿短路的基础上，P区和N区之间开的第一隔离槽的宽度可以被设置地更小，相比于相关技术中的微米级宽度，可以被限定在纳米级宽度。由此P区和N区的有效面积更大，电池效率更高。
在一些实施例中，所述掺杂层包括用于构成所述P区的P型非晶硅层和用于构成所述N区的N型非晶硅层，所述第一本征非晶硅钝化隔离层的至少部分充满所述第一隔离槽。
在一些实施例中，所述第一本征非晶硅钝化隔离层为本征非晶硅、nc-Si:H和µc-Si:H中任意一者构成的硅薄膜。
在一些实施例中，所述第一隔离槽沿所述衬底的厚度方向贯穿所述第二本征非晶硅钝化层且至少部分位于所述衬底上，所述第一本征非晶硅钝化隔离层充满所述第一隔离槽位于所述衬底内的部分，所述第一隔离槽包括位于所述衬底和所述第二本征非晶硅钝化层的内隔离槽，和位于所述掺杂层的外隔离槽。
在一些实施例中，所述内隔离槽的宽度D为：0＜D＜10nm。
在一些实施例中，所述第一隔离槽位于所述衬底内的部分的深度等于所述衬底的厚度。
在一些实施例中，所述衬底的背光面设有与所述第一隔离槽一一对应的第二隔离槽，所述第二隔离槽的深度小于等于所述衬底的厚度，所述背接触异质结电池片还包括第二本征非晶硅钝化隔离层，所述第二本征非晶硅钝化隔离层填充于所述第二隔离槽。
在一些实施例中，所述衬底为N型衬底，所述P区面积大于所述N区面积。
根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法包括以下步骤：
在衬底的向光面和背光面分别沉积第一本征非晶硅钝化层和第二本征非晶硅钝化层，再在第一本征非晶硅钝化层上沉积抗反射层；
通过第一掩膜和第二掩膜在第二本征非晶硅钝化层上分别沉积N型非晶硅和P型非晶硅；
在N型非晶硅与P型非晶硅的交界处，使用激光划刻得到第一隔离槽，开槽后的N型非晶硅和P型非晶硅分别成型N区和P区，P区/N区厚度+第二本征非晶硅钝化层厚度<第一隔离槽深度≤P区/N区厚度+第二本征非晶硅钝化层厚度+衬底厚度；
在第一隔离槽内沉积本征非晶硅，得到第一本征非晶硅钝化隔离层。
根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的技术优势与上述实施例的背接触异质结电池片的技术优势相同，此处不再赘述。
根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法包括以下步骤：
在衬底的向光面依次沉积第一本征非晶硅钝化层和抗反射层；
在衬底的背光面布置第四掩膜，使用激光划刻第四掩膜和衬底得到第二隔离槽；
在第二隔离槽内沉积本征非晶硅，得到第二本征非晶硅钝化隔离层；
去除第四掩膜，在衬底的背光面沉积第二本征非晶硅钝化层；
通过第五掩膜和第六掩膜在第二本征非晶硅钝化层上分别沉积N型非晶硅和P型非晶硅，以形成间隔开的N区和P区。
根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的技术优势与上述实施例的背接触异质结电池片的技术优势相同，此处不再赘述。
附图说明
图1是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的步骤a。
图2是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的步骤b。
图3是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的步骤c。
图4是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的步骤d。
图5是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的步骤e。
图6是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的步骤f。
图7是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的步骤g。
图8是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的步骤h。
图9是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的示意图。
图10是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的另一制作方法的步骤a。
图11是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的另一制作方法的步骤b。
图12是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的另一制作方法的步骤c。
图13是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的另一制作方法的步骤d。
图14是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的另一制作方法的步骤e。
图15是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的另一制作方法的步骤f。
图16是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的另一制作方法的步骤g。
图17是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的另一制作方法的步骤h。
图18是根据本发明实施例的背接触异质结电池片的另一制作方法的步骤i。
附图标记：
1、衬底；2、第一本征非晶硅钝化层；3、第二本征非晶硅钝化层；4、抗反射层；5、N型非晶硅层；51、N区；6、P型非晶硅层；61、P区；7、透明导电层；8、第一本征非晶硅钝化隔离层；81、内隔离槽；9、第二本征非晶硅钝化隔离层；91、第二隔离槽；10、第一掩膜；20、第二掩膜；30、第三掩膜；40、第四掩膜；50、第五掩膜；60、第六掩膜；70、第七掩膜；100、外隔离槽。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合图1-图18描述根据本发明实施例的背接触异质结电池片及其制作方法。
如图8所示，根据本发明实施例的背接触异质结电池片包括衬底1、第一本征非晶硅钝化层2、抗反射层4、第二本征非晶硅钝化层3、掺杂层、透明导电层7和第一本征非晶硅钝化隔离层8。第一本征非晶硅钝化层2和抗反射层4依次沉积于衬底1的向光面，第二本征非晶硅钝化层3和掺杂层依次沉积于衬底1的背光面，掺杂层包括多个交替布置的P区61和N区51，透明导电层7沉积于P区61和N区51上，任意相邻P区61和N区51间隔开并形成第一隔离槽，第一本征非晶硅钝化隔离层8与第一隔离槽一一对应，第一本征非晶硅钝化隔离层8填充于相应第一隔离槽内。第一本征非晶硅钝化隔离层8为本征非晶硅、nc-Si:H和µc-Si:H中任意一者构成的硅薄膜。
根据本发明实施例的背接触异质结电池片，通过设置第一本征非晶硅钝化隔离层8将P区61和N区51分隔开，在避免电池被击穿短路的基础上，P区61和N区51之间开的第一隔离槽的宽度可以被设置地更小，相比于相关技术中的微米级宽度，可以被限定在纳米级宽度。由此P区61和N区51的有效面积更大，电池效率更高。
在一些实施例中，掺杂层包括用于构成P区61的P型非晶硅层6和用于构成N区51的N型非晶硅层5，第一本征非晶硅钝化隔离层8的至少部分充满第一隔离槽。
即第一隔离槽的宽度等于第一本征非晶硅钝化隔离层8的宽度且体积相等，由此保证了第一本征非晶硅钝化隔离层8对N区51和P区61的有效隔离，电池安全性更高。
在一些实施例中，如图5和图8所示，第一隔离槽沿衬底1的厚度方向贯穿第二本征非晶硅钝化层3且至少部分位于衬底1上，第一本征非晶硅钝化隔离层8充满第一隔离槽位于衬底1内的部分，第一隔离槽包括位于衬底1和第二本征非晶硅钝化层3的内隔离槽81和位于掺杂层的外隔离槽100。
具体地，第一隔离槽的底面可以邻近衬底1的朝光面，即第一隔离槽不会完全贯穿衬底1，保证背接触异质结电池片的发电性能的同时，避免衬底1完全分离而影响电池片的制作效率。
或者，第一隔离槽位于衬底1内的部分的深度等于衬底1的厚度。即内隔离槽完全贯穿衬底1。
在一些实施例中，内隔离槽81的宽度D为：0＜D＜10nm。
由此，位于内隔离槽81内的第一本征非晶硅钝化隔离层8的宽度小于10nm，由此避免衬底1被第一本征非晶硅钝化隔离层8完全隔离的同时，也提高了电池效率。
需要说明地，内隔离槽81和外隔离槽100的宽度根据钝化隔离层材料的不同而不同，以10nm为边界选用的是本征非晶硅作为隔离材料，本征非晶硅厚度在10nm以下则伴随有量子隧穿，在10nm以上则为绝缘体，内隔离槽81内的第一本征非晶硅钝化隔离层8主要用于减少P区与N区间隙的电子浓度，而非绝缘，外隔离槽100内的第一本征非晶硅钝化隔离层8需要是绝缘体，所以有了以上设计。同理，如果更换钝化隔离层材质，则根据不同材质的势垒来定内隔离槽81和外隔离槽100的宽度。如本征非晶硅填充在外隔离槽100内，则位于外隔离槽100内的第一本征非晶硅钝化隔离层8的宽度大于10nm，由此保证了P区61和N区51的有效隔离，且宽度为纳米级，P区61和N区51的有效面积更大，电池效率更高。
或者，如图18所示，衬底1的背光面设有与第一隔离槽一一对应的第二隔离槽91，第二隔离槽91的深度小于等于衬底1的厚度，背接触异质结电池片还包括第二本征非晶硅钝化隔离层9，第二本征非晶硅钝化隔离层9填充于第二隔离槽91。由此成型的背接触异质结电池片与上述实施例的背接触异质结电池片的结构相同，背接触异质结电池片的制作灵活。在一些实施例中，如图8所示，衬底1为N型衬底1，P区61面积大于N区51面积。由此成型的背接触异质结电池片的发电效率更高。
具体地，本发明的结构适用于各种具有晶硅衬底的背接触电池，如PERC、TOPCON等。需要说明地是，衬底1也可以为P型衬底1，如果是P型衬底1，则P区61及N区51的设置与N型衬底1相反。
如图1-图9所示，根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法包括以下步骤：
在衬底1的向光面和背光面分别沉积第一本征非晶硅钝化层2和第二本征非晶硅钝化层3，再在第一本征非晶硅钝化层2上沉积抗反射层4。
通过第一掩膜10和第二掩膜20在第二本征非晶硅钝化层3上分别沉积N型非晶硅和P型非晶硅。具体地，先设置第一掩膜10，以成型N型非晶硅，随后撤离第一掩膜10，设置第二掩膜20，以成型P型非晶硅。
在N型非晶硅与P型非晶硅的交界处，使用激光划刻得到第一隔离槽，开槽后的N型非晶硅和P型非晶硅分别成型N区51和P区61，P区61/N区51厚度+第二本征非晶硅钝化层3厚度<第一隔离槽深度≤P区61/N区51厚度+第二本征非晶硅钝化层3厚度+衬底1厚度。
在第一隔离槽内沉积本征非晶硅，得到第一本征非晶硅钝化隔离层8。
在第一本征非晶硅钝化隔离层8上设置第三掩膜30，使用物理气相沉积透明导电层7。
剥除第三掩膜30，形成具有中间势垒的背接触异质结电池。
根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的技术优势与上述实施例的背接触异质结电池片的技术优势相同，此处不再赘述。
需要说明地，如图5和图6所示，可以先用激光划刻得到外隔离槽100，然后再用激光划刻得到内隔离槽81，由此实现第一隔离槽的成型。
如图10-图18所示，根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法包括以下步骤：
在衬底1的向光面依次沉积第一本征非晶硅钝化层2和抗反射层4。
在衬底1的背光面布置第四掩膜40，使用激光划刻第四掩膜40和衬底1得到第二隔离槽91。
在第二隔离槽91内沉积本征非晶硅，得到第二本征非晶硅钝化隔离层9。
去除第四掩膜40，在衬底1的背光面沉积第二本征非晶硅钝化层3。
通过第五掩膜50和第六掩膜60在第二本征非晶硅钝化层3上分别沉积N型非晶硅和P型非晶硅，以形成间隔开的N区51和P区61。具体地，先设置第五掩膜50，以成型P型非晶硅，随后撤离第五掩膜50，设置第六掩膜60，以成型N型非晶硅。
在N区51和P区61之间形成的第一隔离槽内沉积本征非晶硅，得到第一本征非晶硅钝化隔离层8。
在第一本征非晶硅钝化隔离层8上设置第七掩膜70，使用物理气相沉积透明导电层7。
剥除第七掩膜70，形成具有中间势垒的背接触异质结电池。
根据本发明实施例的背接触异质结电池片的制作方法的技术优势与上述实施例的背接触异质结电池片的技术优势相同，此处不再赘述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种背接触异质结电池片，其特征在于，包括：
衬底；
第一本征非晶硅钝化层和抗反射层，所述第一本征非晶硅钝化层和所述抗反射层依次沉积于所述衬底的向光面；
第二本征非晶硅钝化层、掺杂层和透明导电层，所述第二本征非晶硅钝化层和所述掺杂层依次沉积于所述衬底的背光面，所述掺杂层包括多个交替布置的P区和N区，所述透明导电层沉积于所述P区和所述N区上，任意相邻所述P区和所述N区间隔开并形成第一隔离槽；以及
第一本征非晶硅钝化隔离层，所述第一本征非晶硅钝化隔离层与所述第一隔离槽一一对应，所述第一本征非晶硅钝化隔离层填充于相应所述第一隔离槽内；
所述第一隔离槽沿所述衬底的厚度方向贯穿所述第二本征非晶硅钝化层且至少部分位于所述衬底上，所述第一本征非晶硅钝化隔离层充满所述第一隔离槽位于所述衬底内的部分，所述第一隔离槽包括位于所述衬底和所述第二本征非晶硅钝化层的内隔离槽，和位于所述掺杂层的外隔离槽，所述内隔离槽的宽度D为：0＜D＜10nm，所述外隔离槽的宽度大于10nm。
2.根据权利要求1所述的背接触异质结电池片，其特征在于，所述掺杂层包括用于构成所述P区的P型非晶硅层和用于构成所述N区的N型非晶硅层，所述第一本征非晶硅钝化隔离层的至少部分充满所述第一隔离槽。
3.根据权利要求2所述的背接触异质结电池片，其特征在于，所述第一本征非晶硅钝化隔离层为本征非晶硅、nc-Si:H和µc-Si:H中任意一者构成的硅薄膜。
4.根据权利要求1所述的背接触异质结电池片，其特征在于，所述第一隔离槽位于所述衬底内的部分的深度等于所述衬底的厚度。
5.根据权利要求1所述的背接触异质结电池片，其特征在于，所述衬底为N型衬底，所述P区面积大于所述N区面积。
6.一种背接触异质结电池片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬底的向光面和背光面分别沉积第一本征非晶硅钝化层和第二本征非晶硅钝化层，再在第一本征非晶硅钝化层上沉积抗反射层；
通过第一掩膜和第二掩膜在第二本征非晶硅钝化层上分别沉积N型非晶硅和P型非晶硅；
在N型非晶硅与P型非晶硅的交界处，使用激光划刻得到第一隔离槽，第一隔离槽延伸至衬底并分别成型位于衬底和第二本征非晶硅钝化层的内隔离槽和位于N型非晶硅和P型非晶硅之间的外隔离槽，开槽后的N型非晶硅和P型非晶硅分别成型N区和P区，内隔离槽深度≤第二本征非晶硅钝化层厚度+衬底厚度；
在内隔离槽和外隔离槽内沉积本征非晶硅，得到第一本征非晶硅钝化隔离层。
7.一种背接触异质结电池片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬底的向光面依次沉积第一本征非晶硅钝化层和抗反射层；
在衬底的背光面布置第四掩膜，使用激光划刻第四掩膜和衬底得到第二隔离槽；
在第二隔离槽内沉积本征非晶硅，得到第二本征非晶硅钝化隔离层；
去除第四掩膜，在衬底的背光面沉积第二本征非晶硅钝化层；
通过第五掩膜和第六掩膜在第二本征非晶硅钝化层上分别沉积N型非晶硅和P型非晶硅，以形成间隔开的N区和P区；
在N区和P区之间的间隙沉积本征非晶硅，得到第一本征非晶硅钝化隔离层。
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