CN115000246A - P型钝化接触电池制备方法及钝化接触电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种P型钝化接触电池制备方法及钝化接触电池，方法包括：对P型硅片进行预处理；在硅片正面生长掩膜层；在硅片背面依次沉积隧穿氧化层及本征非晶硅层；对硅片正面进行硼扩散掺杂得到硼掺杂多晶硅层，包括：先对所述硅片进行升温氧化，再对硅片进行第一步沉积、第二步沉积、第三步沉积，掺杂后本征非晶硅层晶化后与隧穿氧化层形成P型钝化接触结构；依次进行硅片正面磷扩散和激光掺杂沉积、去除正背面的硼硅玻璃层、正面沉积钝化膜、背面沉积钝化膜；在硅片正背面均制备金属电极得到钝化接触电。本发明提供的制备方法，有效防止硼穿透隧穿氧化层扩散进入硅基体，提高钝化性能，减少俄歇复合，提高太阳能电池的开路电压和效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种P型钝化接触电池制备方法及钝化接触电池。
背景技术
目前主流的P型PERC电池背面采用Al2O3/SiNx叠层膜来提高背面的钝化，但是这种电池技术的效率提升已经到了极限。现有的硼扩散工艺温度较高(1000℃以上)，易使大量的硼掺杂源穿过遂穿氧化层而进入硅基体，破坏隧穿氧化层的整体性，增加俄歇复合，从而使钝化性能提升受限。
发明内容
本发明的目的是提供一种P型钝化接触电池制备方法及钝化接触电池，有效控制硼掺杂源穿透隧穿氧化层扩散进入硅基体，提高太阳能电池的开路电压和效率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种P型钝化接触电池制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：选择P型硅片，对硅片进行预处理；
步骤二：在硅片正面生长掩膜层；
步骤三：在硅片背面依次沉积隧穿氧化层及本征非晶硅层；
步骤四：对步骤三处理后的硅片正面进行硼扩散掺杂得到硼掺杂多晶硅层，包括：先对所述硅片进行升温氧化，再对所述硅片依次进行第一步沉积扩散、第二步沉积扩散、第三步沉积扩散，掺杂后的本征非晶硅层晶化后与隧穿氧化层形成P型钝化接触结构，其中，第一步沉积扩散、第二步沉积扩散、第三步沉积扩散中温度均小于1000℃，且第三次沉积扩散中的温度大于第二次沉积扩散中的温度，第二次沉积扩散中的温度大于第一次沉积扩散中的温度；
步骤五：依次进行硅片正面磷扩散和激光掺杂沉积、去除正面磷硅玻璃层和背面硼硅玻璃层、正面沉积正面钝化减反射膜、背面沉积背面钝化减反射膜；
步骤六：在硅片正面和背面均制备金属电极得到所述钝化接触电池。
优选地，所述步骤四中，升温氧化后进行如下操作：
(1)升温至840℃-890℃后开始第一步沉积，向炉管内通入硼源、O2及N2，通入时间为100-300s，压力控制在20-300mbar；(2)再次升温至850℃-900℃后，开始第二步沉积，向炉管内通入硼源、O2及N2，通入时间为300-600s，压力控制在20-300mbar；(3)再次升温至860℃-920℃后，开始第三步沉积，向炉管内通入硼源、O2及N2，通入时间在300-1500s；压力控制在20-300mbar；(4)升压降温、出舟。
优选地，所述步骤四中，所述第一步沉积中，所述硼源的流量为50～200sccm，所述O2的流量为500-1000sccm；所述第二步沉积中，所述硼源的流量为80～300sccm，O2的流量为500-1500sccm；所述第三步沉积中，所述硼源的流量为100～500sccm，所述O2的流量为100-3500sccm。
优选地，升温氧化包括：先将硅片放入硼扩炉管中，升温至830℃-870℃，在升温过程中炉管内完成抽空、检漏及稳压；再将硅片在氧气氛围中进行预氧化，O2流量为500～3000sccm，温度稳定控制在830℃-870℃，时间控制在100-1000s，压力控制在20～300mbar。
优选地，所述步骤四中，硼扩散后方阻为120-300ohm/sq，扩散浓度为7E19～1E20cm-3。
优选地，所述步骤二中，所述掩膜层的材质为SiOx，厚度为1-150nm；所述掩膜层的生长方法为CVD沉积法、高温热氧法、臭氧氧化法、紫外氧化法。
优选地，所述步骤四中，所述隧穿氧化层与所述本征非晶硅层均采用PECVD或者LPCVD生长；所述隧穿氧化层的厚度为1～5nm，所述本征非晶硅层的厚度为20-300nm。
优选地，步骤三中在硅片背面依次形成隧穿氧化层及本征非晶硅层之前还包括如下步骤：对硅片背面进行湿法化学抛光和清洗。
优选地，所述背面钝化减反射膜包括氧化铝层以及氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层中的一种或多种的介质层；所述氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层为单层或多层。
本发明的另一个发明目的是提供一种由上述的P型钝化接触电池制备方法制备的P型钝化接触电池。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明提供的P型接触电池制备方法，通过对硼扩散工艺的优化，采用低温三步沉积工艺，可以在保证高浓度硼掺杂多晶硅的条件下，有效控制硼掺杂源穿透隧穿氧化层扩散进入硅基体，有效提高硼掺杂多晶硅的钝化性能的同时，减少俄歇复合，提高太阳能电池的开路电压和效率。
附图说明
附图1为本发明的P型钝化接触电池的结构示意图；
附图2为本发明实施例1、实施例2及对比例提供的P型钝化接触结构的硼掺杂曲线示意图。
附图3为本发明实施例1、实施例2、对比例及现有PERC技术制作的背面钝化结构的iVoc对比图。
以上附图中：
1-P型硅片，2-氮化硅层，3-隧穿氧化层及本征非晶硅层，4-硼掺杂多晶硅层，5-磷扩散层，6-SE激光掺杂层，7-正面钝化减反射膜，9-正面金属电极，10-背面金属电极。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
在本发明的一个实施例中提供一种P型钝化接触电池制备方法，具体包括如下步骤：
步骤一：选择P型硅片1作为衬底材料，通过清洗制绒使硅片1表面产生金字塔状表面结构；
步骤二：在硅片1正面生长掩膜层，掩膜层的材质为SiOx，厚度为20-150nm，SiOx掩膜层的生长方法为CVD沉积法、高温热氧法、臭氧氧化法、紫外氧化法；
待生长掩膜层后，接下来对硅片1背面进行湿法化学抛光和清洗，可采用氢氧化钾加上添加剂进行碱抛光，将没有掩膜层的一面进行化学抛光。
步骤三：在硅片1背面依次沉积隧穿氧化层及本征非晶硅层3，隧穿氧化层与本征非晶硅层3均采用PECVD或者LPCVD生长，其中，隧穿氧化层的厚度为1-5nm，本征非晶硅层的厚度为20-300nm。
步骤四：对步骤三处理后的硅片1正面进行硼扩散掺杂得到硼掺杂多晶硅层5，采用低压扩散炉，经升温、氧化后，对硅片1依次进行三步沉积扩散(第一步沉积扩散、第二步沉积扩散、第三步沉积扩散)，最后降温完成P型钝化接触结构。其中，第一步沉积扩散、第二步沉积扩散、第三步沉积扩散中温度均小于1000℃，且所述第三次沉积扩散中的温度大于所述第二次沉积扩散中的温度，所述第二次沉积扩散中的温度大于所述第一次沉积扩散中的温度；
具体包括：(1)将硅片1放入硼扩炉管中，升温至810℃-870℃，在升温过程中炉管内完成抽空、检漏及稳压；(2)将硅片1在氧气氛围中进行预氧化，O2的流量为500～3000sccm，温度稳定控制在830℃-870℃，时间控制在100-1000s；压力控制在20～300mbar；(3)升温至840℃-890℃后开始第一步沉积，向炉管内通入硼源、O2及N2，通入时间在100-300s；压力控制在20～300mbar；(4)再次升温至850℃-900℃后，开始第二步沉积，向炉管内通入硼源、O2及N2，通入时间为300-600s，压力控制在20～300mbar；(5)再次升温至860℃-920℃后，开始第三步沉积，向炉管内通入硼源、O2及N2，通入时间在300-1500s；压力控制在20～300mbar；(6)升压降温；(7)出舟。
以液态BCl3(三氯化硼)或BBr3(三溴化硼)作为扩散硼源，在通入BCl3或BBr3之前，先通入氮气以更好将BCl3或BBr3通入扩散炉内。
进一步地，步骤四中，第一步沉积中，所述硼源的流量为50～200sccm，所述O2的流量为500-1000sccm；第二步沉积中，所述硼源的流量为80～300sccm，O2的流量为500-1500sccm；第三步沉积中，所述硼源的流量为100～500sccm，所述O2的流量为100-3500sccm。
在隧穿氧化层钝化接触结构中，多晶硅的掺杂浓度及硼穿透隧穿氧化层扩散进入基体的浓度对太阳能电池的钝化及整体效率影响非常明显。多晶硅的掺杂浓度越高，场钝化越好，硼穿透隧穿氧化层扩散进入基体的浓度越低，俄歇复合就越小，因此，较高的多晶硅掺杂浓度，尽可能少的硼穿透氧化层，可以有效提高太阳能电池的钝化性能，从而提升太阳能电池的开路电压。常规的高温硼扩散方式在工艺上很难达到理想的钝化效果。
通过对硼扩散工艺的优化，采用低温三步沉积工艺，在保证高浓度硼掺杂多晶硅的同时，又防止硼掺杂源穿过隧穿氧化层扩散进入硅基体，有效提高硼掺杂多晶硅的钝化性能，从而提高P型电池的效率。
该步骤中，根据此处的方阻可以监控硼原子的掺杂浓度。
与现有P型PERC电池技术相比，采用背面硼掺杂多晶硅层叠加Al2O3/(SiNx和\或SiOxNy和\或SiOx)钝化结构，替代PERC电池单一Al2O3/SiNx钝化结构。空穴隧穿机制使得多数载流子可以隧穿通过，而少数载流子电子不能跨越势垒不能通过，降低钝化复合，提升电池的开路电压Voc，从而提高电池的转换效率。
进一步地，硅片1正面进行硼扩散掺杂后，先采用氢氟酸去除硅片1正面的硼硅玻璃层，再利用氢氧化钾加上添加剂进行化学腐蚀，去除正面沉积的隧穿氧化层、本征非晶硅层及掩膜层。
步骤五：依次进行硅片1正面磷扩散和激光掺杂沉积、去除正面磷硅玻璃层和背面硼硅玻璃层、正面沉积正面钝化减反射膜、背面沉积背面钝化减反射膜。
硅片1正面磷扩散时：将步骤4处理后的硅片11放入低压扩散炉中进行磷扩散得到磷掺杂层，其中，通入三氯氧磷、氧气及氮气作为反应气体，控制炉内温度为850-885℃，三氯氧磷的流量为1500-2000sccm、氮气的流量为9500-10000sccm，氧气的流量为700-900sccm。
激光掺杂沉积时：激光掺杂采用波长为532nm的激光进行掺杂得到SE激光掺杂层6，激光掺杂后其方阻为80ohm/sq。
去除正面磷硅玻璃层和背面硼硅玻璃层时：对硅片1进行化学清洗，去除硅片1正面的磷硅玻璃和背面的硼硅玻璃；并对硅片1进行边缘隔离，利用干法刻蚀机台，通入四氟化碳、氮气作为反应气体；四氟化碳的流量为200sccm，辉光功率为400W，反应时间为25min。
正面沉积正面钝化减反射膜时：正面钝化减反射膜8包括氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层中的一种或多种叠加的介质层。
背面钝化减反射膜包括氧化铝层以及氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层中的一种或多种的介质层；氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层为单层或多层，沉积时先沉积氧化铝层，再沉积氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层中的一种或多种。
步骤六：在硅片1正面和背面均制备金属电极得到钝化接触电池。
分别在硅片1的正面进行印刷金属电极得到正面金属电极，在硅片1的背面进行激光开槽后印刷金属电极得到背面金属电极，正背面的金属电极的浆料为银浆。正背面的金属电极制备好后形成欧姆接触，完成该P型钝化接触电池的制作。
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1
(1)将硅片1放入硼扩炉管中，升温至810℃-870℃，在升温过程中炉管内完成抽空、检漏及稳压；
(2)将硅片1在氧气氛围中进行预氧化，O2流量为2000sccm，温度稳定控制在850℃，时间控制在480s；压力控制在100mbar；
(3)升温至860℃后开始第一步沉积，向炉管内通入N2-BCl3、O2及N2，其中N2-BCl3流量为100sccm，O2气体流量为700sccm，通入时间在120s；压力控制在100mbar；
(4)再次升温至880℃后，开始第二步沉积，向炉管内通入N2-BCl3、O2及N2，其中N2-BCl3流量为110sccm，氧气流量为800sccm通入时间在360s；压力控制在100mbar；
(5)再次升温至920℃后，开始第三步沉积，向炉管内通入N2-POCL3、O2及N2，其中N2-BCL3流量为130sccm，氧气流量为1100sccm，通入时间在1200s；压力控制在200mbar；
(6)升压降温；
(7)出舟。
实施例2
(1)将硅片1放入硼扩炉管中，升温至810℃-870℃，在升温过程中炉管内完成抽空、检漏及稳压；
(2)将硅片1在氧气氛围中进行预氧化，O2流量为2000sccm，温度稳定控制在850℃，时间控制在600s；
(3)升温至860℃后开始第一步沉积，向炉管内通入N2-BCl3、O2及N2，其中N2-BCl3流量为100sccm，O2气体流量为700sccm，通入时间在120s，压力控制在100mbar；
(4)再次升温至880℃后，开始第二步沉积，向炉管内通入N2-BCl3、O2及N2，其中N2-BCl3流量为110sccm，氧气流量为800sccm，通入时间在360s，压力控制在100mbar；
(5)再次升温至900℃后，开始第三步沉积，向炉管内通入N2-POCL3、O2及N2，其中N2-BCL3流量为400sccm，氧气流量为3200sccm，通入时间在300-1500s，压力控制在200mbar；
(6)升压降温；
(7)出舟。
对比例
(1)将硅片1放入硼扩炉管中，升温至810℃-870℃，在升温过程中炉管内完成抽空、检漏及稳压；
(2)将硅片1在氧气氛围中进行预氧化，O2流量为2000sccm，温度稳定控制在850℃，时间控制在480s，压力控制在100mbar；
(3)再次升温至870℃后，开始扩散沉积，向炉管内通入N2-BCl3、O2及N2，其中N2-BCl3流量为110sccm，氧气流量为800sccm通入时间在360s，压力控制在100mbar；
(4)升温至900℃，小N2 500sccm，大N2 4slm，时间420s；
(5)升压至600mbar，时间120s，大N2 30slm，压力700mbar；
(6)780s内升温至980℃，通入氧气15slm，压力700mbar；
(7)氧化推进，温度980℃，通入氧气15slm，时间600s，压力700mbar；
(8)降温；
(9)出舟。
对按照实施例1、实施例2和对比例的钝化接触电池的制备方法制备的电池进行相关电化学性能测试，测试方法为：利用传统的Halm测试仪，在标准测试条件(25℃，1000w/m2)下进行测试。测试结果见图2(图2中，a为对比例制作的P型钝化接触结构的硼掺杂曲线，b实施例1制作的发射极的掺杂曲线，c为实施例2制作的P型钝化接触结构的掺杂曲线)和图3(a为现有PERC技术制作的Al2O3/SiNx背钝化性能，b为对比例的P型钝化接触结构的钝化性能，c为实施例1制作的P型钝化接触结构的钝化性能，d为实施例2制作的P型钝化接触结构的钝化性能)。
通过图2的掺杂浓度曲线可知：对比例采用高温推进的硼扩散方法制作的钝化接触结构的掺杂曲线a，多晶硅中硼掺杂的表面浓度只有4E+19，且有大量的硼穿透隧穿氧化层而扩散进入硅基体至结深0.35um，而本发明的实施例1和实施例2的低温三步扩散工艺可以明显提高多晶硅中的硼掺杂浓度，图中曲线b和c的表面掺杂约为8E+19，且极大的控制了硼穿透隧穿氧化层扩散进入硅基体的浓度，结深也只有0.2um左右。可见，利用本发明的硼扩散方法制作的钝化结构在保证高浓度掺杂的同时，有效地控制了硼穿透性隧穿氧化层的浓度，使钝化性能提高。
对比图3中的iVoc可知：采用现有PERC技术的方法制作的Al2O3/SiNx钝化结构a的iVoc在716mV左右，对比例采用常规的硼扩散方法制作的钝化接触结构因为较高的俄歇复合，iVoc只有707mV。本发明的实施例1和实施例2制作的钝化接触结构的iVoc则在722mV左右，可见，利用本发明的硼扩散方法制作的钝化接触结构的钝化效果较好。
一种由上述的P型钝化接触电池制备方法制备的P型钝化接触电池，包括P型硅片1，P型硅片1的背面由内向外依次为隧穿氧化层及本征非晶硅层3、硼掺杂多晶硅层5、背面钝化减反射膜以及背面金属电极10，背面钝化减反射膜包括氧化铝层8和氮化硅层4，氧化铝层8较氮化硅层2靠近隧穿氧化层及本征非晶硅层3，氮化硅层2较氧化铝层8远离隧穿氧化层及本征非晶硅层3；P型硅片1的正面由内向外依次为磷扩散层5、正面钝化减反射膜7，正面钝化减反射膜7为氮化硅层。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种P型钝化接触电池制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：选择P型硅片，对硅片进行预处理；
步骤二：在硅片正面生长掩膜层；
步骤三：在硅片背面依次沉积隧穿氧化层及本征非晶硅层；
步骤四：对步骤三处理后的硅片正面进行硼扩散掺杂得到硼掺杂多晶硅层，包括：先对所述硅片进行升温氧化，再对所述硅片依次进行第一步沉积扩散、第二步沉积扩散、第三步沉积扩散，掺杂后的本征非晶硅层晶化后与隧穿氧化层形成P型钝化接触结构，其中，第一步沉积扩散、第二步沉积扩散、第三步沉积扩散中温度均小于1000℃，且第三次沉积扩散中的温度大于第二次沉积扩散中的温度，第二次沉积扩散中的温度大于第一次沉积扩散中的温度；
步骤五：依次进行硅片正面磷扩散和激光掺杂沉积、去除正面磷硅玻璃层和背面硼硅玻璃层、正面沉积正面钝化减反射膜、背面沉积背面钝化减反射膜；
步骤六：在硅片正面和背面均制备金属电极得到所述钝化接触电池。
2.根据权利要求1所述的P型钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤四中，升温氧化后进行如下操作：
(1)升温至840℃-890℃后开始第一步沉积，向炉管内通入硼源、O2及N2，通入时间为100-300s，压力控制在20-300mbar；(2)再次升温至850℃-900℃后，开始第二步沉积，向炉管内通入硼源、O2及N2，通入时间为300-600s，压力控制在20-300mbar；(3)再次升温至860℃-920℃后，开始第三步沉积，向炉管内通入硼源、O2及N2，通入时间在300-1500s；压力控制在20-300mbar；(4)升压降温、出舟。
3.根据权利要求2所述的P型钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤四中，所述第一步沉积中，所述硼源的流量为50～200sccm，所述O2的流量为500-1000sccm；所述第二步沉积中，所述硼源的流量为80～300sccm，O2的流量为500-1500sccm；所述第三步沉积中，所述硼源的流量为100～500sccm，所述O2的流量为100-3500sccm。
4.根据权利要求1所述的P型钝化接触电池制备方法，其特征在于：升温氧化包括：先将硅片放入硼扩炉管中，升温至830℃-870℃，在升温过程中炉管内完成抽空、检漏及稳压；再将硅片在氧气氛围中进行预氧化，O2流量为500～3000sccm，温度稳定控制在830℃-870℃，时间控制在100-1000s，压力控制在20～300mbar。
5.根据权利要求1所述的P型钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤四中，硼扩散后方阻为120-300ohm/sq，扩散浓度为7E19～1E20cm-3。
6.根据权利要求1所述的P型钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤二中，所述掩膜层的材质为SiOx，厚度为1-150nm；所述掩膜层的生长方法为CVD沉积法、高温热氧法、臭氧氧化法、紫外氧化法。
7.根据权利要求1所述的P型钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤四中，所述隧穿氧化层与所述本征非晶硅层均采用PECVD或者LPCVD生长；所述隧穿氧化层的厚度为1～5nm，所述本征非晶硅层的厚度为20-300nm。
8.根据权利要求1所述的P型钝化接触电池制备方法，其特征在于：步骤三中在硅片背面依次形成隧穿氧化层及本征非晶硅层之前还包括如下步骤：
对硅片背面进行湿法化学抛光和清洗。
9.根据权利要求1所述的P型钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述背面钝化减反射膜包括氧化铝层以及氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层中的一种或多种的介质层；所述氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层为单层或多层。
10.一种由权利要求1至9任一项所述的P型钝化接触电池制备方法制备的P型钝化接触电池。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115911186A (zh) * | 2023-01-30 | 2023-04-04 | 通威太阳能(眉山)有限公司 | 一种太阳电池及其制备方法 |
| CN116995110A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-11-03 | 江苏润阳世纪光伏科技有限公司 | 一种N型TOPCon电池的制备方法 |
| CN117276410A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-22 | 浙江晶科能源有限公司 | 钝化接触太阳能电池及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110233180A (zh) * | 2019-06-02 | 2019-09-13 | 苏州腾晖光伏技术有限公司 | P型背面隧穿氧化钝化接触太阳能电池的制备方法 |
| CN111293191A (zh) * | 2020-02-20 | 2020-06-16 | 浙江正泰太阳能科技有限公司 | 一种太阳能电池的硼扩散方法及太阳能电池的制造方法 |
| CN114420786A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-29 | 西安隆基乐叶光伏科技有限公司 | 钝化接触电池的制备方法及钝化接触电池 |
| WO2022105192A1 (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | 江苏大学 | 一种基于PECVD技术的高效低成本N型TOPCon电池的制备方法 |
| WO2022105193A1 (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | 江苏大学 | TOPCon电池中氧化硅和掺杂非晶硅膜层的制备方法 |
-
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- 2022-06-23 CN CN202210723839.2A patent/CN115000246B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110233180A (zh) * | 2019-06-02 | 2019-09-13 | 苏州腾晖光伏技术有限公司 | P型背面隧穿氧化钝化接触太阳能电池的制备方法 |
| CN111293191A (zh) * | 2020-02-20 | 2020-06-16 | 浙江正泰太阳能科技有限公司 | 一种太阳能电池的硼扩散方法及太阳能电池的制造方法 |
| WO2022105192A1 (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | 江苏大学 | 一种基于PECVD技术的高效低成本N型TOPCon电池的制备方法 |
| WO2022105193A1 (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | 江苏大学 | TOPCon电池中氧化硅和掺杂非晶硅膜层的制备方法 |
| CN114420786A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-29 | 西安隆基乐叶光伏科技有限公司 | 钝化接触电池的制备方法及钝化接触电池 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115911186A (zh) * | 2023-01-30 | 2023-04-04 | 通威太阳能(眉山)有限公司 | 一种太阳电池及其制备方法 |
| CN116995110A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-11-03 | 江苏润阳世纪光伏科技有限公司 | 一种N型TOPCon电池的制备方法 |
| CN116995110B (zh) * | 2023-07-31 | 2024-02-27 | 江苏润阳世纪光伏科技有限公司 | 一种N型TOPCon电池的制备方法 |
| CN117276410A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-22 | 浙江晶科能源有限公司 | 钝化接触太阳能电池及其制备方法 |
| CN117276410B (zh) * | 2023-11-17 | 2024-03-29 | 浙江晶科能源有限公司 | 钝化接触太阳能电池及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
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