CN117577697A - 具有特定正面钝化结构的背接触电池及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于背接触电池技术领域,具体涉及一种具有特定正面钝化结构的背接触电池及其制备方法和应用,背接触电池包括具有正面和背面的硅片,在硅片背面分别设置的第一半导体层和第二半导体层,在硅片正面向外依次设置的第三半导体层和减反层,所述第三半导体层包含向外依次设置的第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层,所述减反层包含向外依次设置的掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层。本发明背接触电池能够在保证正面钝化效果的同时,减少板式PECVD一个腔室的投入,从而减少了设备的投入,简化了工艺流程,并在降低制作成本的同时,兼顾提升电池密度和电池转换效率。

Description

具有特定正面钝化结构的背接触电池及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于背接触电池技术领域,具体涉及一种具有特定正面钝化结构的背接触电池及其制备方法和应用。
背景技术
目前,背接触电池中的第一半导体层、第二半导体层都分布在电池硅片背面,正面一般设置有场钝化层和减反层,场钝化层常采用本征非晶硅层叠加掺杂(N型)的非晶/微晶硅层叠层作为第三半导体层,本征非晶硅层、掺杂的非晶/微晶硅层以及减反层一般采用板式PECVD的三个或四个腔室(中间两个腔室沉积N层)分别镀膜形成。
然而,板式PECVD设备非常昂贵,且板式PECVD的三个或四个腔室(中间两个腔室沉积N型掺杂层)分别镀膜,导致节拍时间较长,因此,目前背接触电池存在工艺流程长且设备投资高等问题。
需要说明的是,本发明的该部分内容仅提供与本发明有关的背景技术,而并不必然构成现有技术或公知技术。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的背接触电池结构在保证电池转换效率的同时存在工艺流程长且设备投资高的缺陷,提供一种具有特定正面钝化结构的背接触电池及其制备方法和应用,该背接触电池能够在保证正面钝化效果的同时,减少板式PECVD一个腔室的投入,从而减少了设备的投入,简化了工艺流程,并在降低制作成本的同时,兼顾提升电池密度和电池转换效率。
为了实现上述目的,第一方面,本发明提供了一种具有特定正面钝化结构的背接触电池,包括具有正面和背面的硅片,在硅片背面分别设置的第一半导体层和第二半导体层,在硅片正面向外依次设置的第三半导体层和减反层,所述第三半导体层包含向外依次设置的第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层,所述减反层包含向外依次设置的掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层的禁带宽度在1.6-1.9ev之间,所述本征掺氧微晶硅层的禁带宽度在1.9-2.2ev之间。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的禁带宽度之比为1:(1-1.375)。
在本发明的一些优选实施方式中,所述本征掺氧微晶硅层的掺氧浓度在1018cm-3-1019cm-3之间。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层的厚度为1-2nm,所述本征掺氧微晶硅层的厚度为2-6nm。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的厚度比为1:(1-6)。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层的厚度比为1:(0.8-1.5):(20-37)。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的厚度为30-85nm。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的折射率在1.85-2.0之间,所述无掺磷氮化硅层的折射率在2.05-2.15之间,所述氧化层的折射率在1.4-1.6之间。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在1018cm-3-1021cm-3之间,和/或,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度先递增后递减。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度先递增后递减,且在沿垂直于硅片的向外方向上,对于掺磷氮化硅层的单位厚度所在区域满足:相邻的后一区域磷掺杂浓度与前一区域磷掺杂浓度的比值在0.1-10之间,其中,掺磷氮化硅层的单位厚度为3-10nm中的任一值。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在递增时,相邻的后一区域磷掺杂浓度与前一区域磷掺杂浓度的比值在1.5-6之间;所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在递减时,相邻的后一区域磷掺杂浓度与前一区域磷掺杂浓度的比值在0.1-0.6之间。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在递增时的厚度之和小于其在递减时的厚度之和。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一半导体层包含隧穿氧化硅层与第一掺杂多晶硅层,所述第二半导体层包含第二本征氢化非晶硅层和第二掺杂硅层,第一掺杂多晶硅层和第二掺杂硅层中一个为N型,另一个为P型。
其中优选地,第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层与隧穿氧化硅层的厚度之比为1:(1-6):(0.5-2)。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一半导体层和所述第二半导体层沿硅片背面的宽度方向交替排布,所述第二半导体层的两端分别延伸至相邻第一半导体层的端部的外表面上形成叠层过渡区域;且所述具有特定正面钝化结构的背接触电池还包括导电膜层和金属电极,所述导电膜层铺设在所述第一半导体层和所述第二半导体层的外表面上,且位于叠层过渡区域处的部分导电膜层上开设有绝缘槽,所述金属电极位于所述导电膜层的处于非叠层过渡区域的部分的外表面并与相应的半导体层对应。
第二方面,本发明提供一种背接触电池的制备方法,所述背接触电池为第一方面所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,且其制备方法包括:在硅片的背面依次形成第一半导体层、第二半导体层,在硅片的正面依次形成第三半导体层和减反层。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层、掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层均通过板式PECVD方式形成。
其中优选地,所述掺磷氮化硅层的形成条件包括:沉积温度为200-300℃,沉积时硅烷的质量流量为100-1000sccm,氢气携带磷烷的混合气的质量流量为300-1000sccm,氮气的质量流量为5000-20000sccm,氨气的质量流量为100-1000sccm,压力为100-300Pa,电源功率为2-10kW,沉积时间为200-400s。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的形成中通过调节磷烷的质量流量参数控制掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度先递增后递减。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层的形成中通过调节氢气与硅烷的质量流量和电源功率来调整禁带宽度至目标值;所述本征掺氧微晶硅层的形成中通过调节氢气、二氧化碳与硅烷的质量流量和电源功率来调整禁带宽度和折射率分别达到目标值;所述无掺磷氮化硅层的形成中通过调节硅烷和氨气的质量流量和电源功率来调整禁带宽度和折射率分别达到目标值;所述氧化层的形成中通过调节硅烷和笑气的质量流量和电源功率来调整折射率至目标值。
在本发明的一些优选实施方式中,所述在硅片的背面依次形成第一半导体层、第二半导体层的过程包括:
S1、提供双面抛光的硅片;
S2、在硅片背面形成第一半导体层和掩膜层;
S3、在S2所得硅片背面的预设区域内的部分第一半导体层及其掩膜层进行第一次刻蚀,形成第二半导体开口区;
S4、对S3所得硅片正面和背面的第二半导体开口区进行制绒清洗,同时去除硅片背面的所有掩膜层;
S5、在S4所得硅片背面形成第二半导体层;
S6、之后进行所述在硅片的正面依次形成第三半导体层和减反层;
S7、在S6所得硅片背面的预设区域内的部分第二半导体层上进行第二次刻蚀,形成与第二半导体开口区间隔设置的第一半导体开口区。
在本发明的一些优选实施方式中,所述背接触电池的制备方法还包括:
S8、在S7所得硅片背面沉积导电膜层;
S9、在S8所得硅片背面的预设区域的部分导电膜层上进行第三次刻蚀,形成绝缘槽;
S10、在S9所得硅片背面的第一半导体开口区与第二半导体开口区所在区域的外表面上分别形成金属电极。
第三方面,本发明提供一种电池组件,其包括第一方面所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池。
有益效果:
本发明通过上述技术方案,尤其是正面采用特殊结构的第三半导体层和减反层,能够在保证正面钝化效果的同时,减少板式PECVD一个腔室的投入,减少了设备的投入,简化了流程,并兼顾提升电流密度,提高电池转换效率。具体体现在,本发明可以仅用本征硅(即含第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的第三半导体层)替代传统的本征非晶硅叠加掺杂硅层(即掺杂非晶硅或掺杂微晶硅膜层),其中特别采用的本征掺氧微晶硅层,有利于提高钝化效果和增加禁带宽度,这是由于采用的掺氧微晶膜层较非晶硅膜层,其晶化率提高,致密性增强,场钝化效果提高,同时掺氧,使得膜层的禁带宽度提高、折射率下降;配合包含掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层的减反层,取代传统的氮化硅减反层,本发明特定减反层中的掺磷氮化硅层弥补了第三半导体层只设置本征层而不设置传统掺杂硅层可能引起的场钝化效果减弱的问题,掺磷氮化硅层较一般氮化硅中增加了磷掺杂,有利于提高膜层的钝化作用,同时不失去氮化硅本身减反作用,并配合无掺磷氮化硅层以及氧化层的结构,保证了正面具有足够强的场钝化效果,进而提升了电池转换效率。同时,本发明由于第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层可以在一个腔室内形成,不需要设置传统掺杂硅层(其与本征硅层需要采用不同的腔室),减少板式PECVD一个腔室的投入,减少了设备的投入,简化了流程。
在进一步优选方案中,本发明中第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层作为一个整体可以采用较薄的厚度,其整体厚度较传统的本征非晶硅叠加掺杂硅层的总厚度减薄50%以上,更利于减少膜层本身的寄生吸收,增加电流密度。
在进一步优选方案中,本发明中控制第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的禁带宽度,匹配掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层的折射率,能够构造折射率从内到外逐渐递减的趋势,有利于减少光学吸收,进一步增加电流密度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对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发明的某些实施例,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为本发明背接触电池的结构示意图。
附图标记说明
1、硅片,2、第一半导体层,2.1、隧穿氧化硅层,2.2、第一掺杂多晶硅层,4、第二本征氢化非晶硅层,5、第二掺杂非晶硅层,6、第三半导体层,6.1、第一本征氢化非晶硅层,6.2、本征掺氧微晶硅层,7、减反层,7.1、掺磷氮化硅层,7.2、无掺磷氮化硅层,7.3、氧化层,8、导电膜层,9、金属电极。
具体实施方式
在本发明中,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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,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,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。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。其中,术语“可选的”、“任选的”均是指可以包括,也可以不包括(或可以有,也可以没有)。
本发明中,以靠近硅片为内,远离硅片为外。
本发明中测试方法如下:
禁带宽度:其通过椭偏仪在相应膜厚下测试获得。
折射率:其通过椭偏仪在相应膜厚下测试获得。
第一方面,本发明提供了一种具有特定正面钝化结构的背接触电池,包括具有正面和背面的硅片,在硅片背面分别设置的第一半导体层和第二半导体层,在硅片正面向外依次设置的第三半导体层和减反层,所述第三半导体层包含向外依次设置的第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层,所述减反层包含向外依次设置的掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层的禁带宽度在1.6-1.9ev之间,所述本征掺氧微晶硅层的禁带宽度在1.9-2.2ev之间。该优选方案,其各自的禁带宽度适宜,能够减少膜层的光学吸收,更利于提高电流密度和电池的转换效率。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的禁带宽度之比为1:(1-1.375)、优选1:(1.05-1.3)、进一步优选1:(1.1-1.3)。该优选方案,第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的禁带宽度之比适宜,能够兼顾钝化和减反效果,更利于减少膜层的光学吸收,提高电流密度。
在本发明的一些优选实施方式中,所述本征掺氧微晶硅层的掺氧浓度在1018cm-3-1019cm-3之间、优选在2×1018cm-3-1019cm-3。该优选方案,本征掺氧微晶硅层采用适宜的掺氧浓度,能够构造适宜的膜层禁带宽度,更利于兼顾钝化和光学效果,从而进一步提升电流密度和电池的转换效率。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层的厚度为1-2nm,所述本征掺氧微晶硅层的厚度为2-6nm。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的厚度比为1:(1-6)、优选1:(3-6)。采用本发明的优选方案,第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的厚度之比适宜,能够保证良好的钝化效果,更利于提高电池的开路电压。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层的厚度比为1:(0.8-1.5):(20-37)、优选1:(0.8-1.3):(20-30)。该优选方案,掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层的厚度之比适宜,能够兼顾钝化的同时减少膜层吸收,更利于提高电流密度。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的厚度为30-85nm、优选30-70nm、进一步优选45-70nm,其更利于提高场钝化的效果,提高电池的开路电压。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的折射率在1.85-2.0之间、优选1.9-2.0,所述无掺磷氮化硅层的折射率在2.05-2.15之间、优选2.05-2.12,所述氧化层的折射率在1.4-1.6之间、优选1.4-1.5。该优选方案,掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层的折射率范围适宜,能够大幅提高叠层膜层的减反效果,更利于提高电流密度和转换效率。
所述氧化层优选为氧化硅。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在1018cm-3-1021cm-3之间。
本发明优选方案中,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度先递增后递减。所述磷掺杂浓度先递增后递减,可以为依次连续不断的递增或递减,也可以为呈阶梯状的递增或递减,呈阶梯状的递增或递减如在某一磷掺杂浓度形成一定厚度后再变化。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度先递增后递减,且在沿垂直于硅片的向外方向上,对于掺磷氮化硅层的单位厚度所在区域满足:相邻的后一区域磷掺杂浓度与前一区域磷掺杂浓度的比值在0.1-10之间,其中,掺磷氮化硅层的单位厚度为3-10nm中的任一值。
所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度先递增后递减,且在沿垂直于硅片的向外方向上,对于掺磷氮化硅层的单位厚度所在区域满足:相邻的后一区域磷掺杂浓度与前一区域磷掺杂浓度的比值,是指,磷掺杂浓度无论是递增还是递减的过程中,均符合:靠后(即远离硅片的方向)的单位厚度所在区域的磷掺杂浓度与相邻的靠前(即靠近硅片的方向)的单位厚度所在区域的磷掺杂浓度的比值,且任一相邻的两个单位厚度的磷掺杂浓度均满足该比值范围。示例性的,在掺磷氮化硅层的厚度为30nm、单位厚度为10nm时,掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度不同并分为A、B、C三个浓度,那么B/A、C/B均在上述比值范围,其中A对应第一个10nm厚的磷掺杂浓度,B对应第二个10nm厚的磷掺杂浓度,C对应第三个10nm厚的磷掺杂浓度。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在递增时,相邻的后一区域磷掺杂浓度与前一区域磷掺杂浓度的比值在1.5-6之间;所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在递减时,相邻的后一区域磷掺杂浓度与前一区域磷掺杂浓度的比值在0.1-0.6之间。该优选方案,更利于保证膜层整体场钝化效果的同时,避免可能存在过多的磷源掺杂破坏膜层的质量的情况发生。
在本发明的一些优选实施方式中,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在递增时的厚度之和小于其在递减时的厚度之和。该优选方案,更利于兼顾钝化效果和光学效果。
本发明所述硅片例如可以为N型单晶硅片,具体例如可以为直拉单晶硅片或铸造单晶硅片,本领域技术人员可以根据需求选择,均可以适用于本发明。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一半导体层包含隧穿氧化硅层与第一掺杂多晶硅层,所述第二半导体层包含第二本征氢化非晶硅层和第二掺杂硅层,第一掺杂多晶硅层和第二掺杂硅层中一个为N型,另一个为P型。该优选方案中,本发明的背接触电池为联合钝化背接触电池,其联合钝化结构配合特定结构的第三半导体层和减反层,钝化效果达到最优,且膜层致密性好,更利于提高开路电压和电流密度,提升电池的转换效率。
其中优选地,第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层与隧穿氧化硅层的厚度之比为1:(1-6):(0.5-2)、优选1:(1-6):(0.5-1.7)。采用本发明的优选方案,其厚度之比适宜,更利于保证钝化效果,提升电池的少子寿命和开路电压。
所述第一掺杂多晶硅层和第二掺杂硅层中一个为N型,另一个为P型,可以理解的是,在第一掺杂多晶硅层为N型时,第二掺杂硅层为P型;在第一掺杂多晶硅层为P型时,第二掺杂硅层为N型。第二掺杂硅层例如可以为掺杂非晶层或掺杂微晶层。
本发明所述隧穿氧化硅层的厚度与第一掺杂多晶硅层的厚度及掺杂浓度均可以参照现有技术中的任何对应范围,示例性的,隧穿氧化硅层的厚度优选为1-2nm,第一掺杂多晶硅层的厚度优选为70-120nm、有效掺杂浓度优选为1018cm-3-1021cm-3
本发明所述第二本征氢化非晶硅层的厚度和第二掺杂硅层的厚度及掺杂浓度均可以参照现有技术中的任何对应范围,示例性的,所述第二本征氢化非晶硅层厚度可以为4-8nm,第二掺杂硅层厚度可以为6-12nm、有效掺杂浓度可以为1018cm-3-1020cm-3
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一半导体层和所述第二半导体层沿硅片背面的宽度方向交替排布,所述第二半导体层的两端分别延伸至相邻第一半导体层的端部的外表面上形成叠层过渡区域。该优选方案中,本发明的背接触电池为叉指结构,配合本发明的特定正面钝化结构,更利于提升电池性能。
本发明的背接触电池中还可以包括常规的必要膜层和电极,可以参照现有技术中的进行。优选地,所述具有特定正面钝化结构的背接触电池还包括导电膜层和金属电极,所述导电膜层铺设在所述第一半导体层和所述第二半导体层的外表面上,且位于叠层过渡区域处的部分导电膜层上开设有绝缘槽,所述金属电极位于所述导电膜层的处于非叠层过渡区域的部分的外表面并与相应的半导体层对应。
所述导电膜层的厚度以及材质、绝缘槽的宽度均可以参照现有技术中任何对应范围,例如,导电膜层厚度可以为40-80nm,导电膜层可以是掺杂锡、钨、钛、锌中至少一种元素的氧化铟基薄膜,或掺杂铝和/或硼的氧化锌基薄膜。例如,绝缘槽宽度W3可以为20-100μm,刻蚀后第一半导体层与第二半导体层之间的电阻大于1kΩ。
第二方面,本发明提供一种第一方面所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池的制备方法,其包括:在硅片的背面依次形成第一半导体层、第二半导体层,在硅片的正面依次形成第三半导体层和减反层。第三半导体层和减反层与第一方面中的对应层组成和结构相同。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层、掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层均通过板式PECVD方式形成。其中,第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层共用板式PECVD的一个腔室制备,掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层共用板式PECVD的另一个腔室制备。
本发明所述第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层、掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层各自的形成方法和条件均可以按照现有技术中可形成相应层的方法和条件进行,只要获得所需结构和所需参数的膜层即可。
在一些实施方式中,所述掺磷氮化硅层的形成条件包括:沉积温度为200-300℃,沉积时硅烷的质量流量为100-1000sccm,氢气携带磷烷的混合气的质量流量为300-1000sccm,氮气的质量流量为5000-20000sccm,氨气的质量流量为100-1000sccm,压力为100-300Pa,电源功率为2-10kW,沉积时间为200-400s。所述氢气携带磷烷的混合气中磷烷和氢气的流量比例如可以为1:40-60。其中,可以通过控制硅烷、氨气与氮气的质量流量比调节掺磷氮化硅层的折射率,可以通过调节磷烷的质量流量控制掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度先递增后递减。
在本发明的一些优选实施方式中,所述无掺磷氮化硅层的形成条件包括:采用板式PECVD方式形成,沉积温度为200-300℃,沉积时硅烷的质量流量为100-1000sccm,氮气的质量流量为5000-20000sccm,氨气的质量流量为100-1000sccm,压力为100-300Pa,电源功率为2-10kW,沉积时间为100-300s。其中,可以通过硅烷、氨气与氮气的质量流量比调节无掺磷氮化硅层的折射率。
在本发明的一些优选实施方式中,所述氧化层的形成条件包括:采用板式PECVD方式形成,沉积温度为200-300℃,沉积时硅烷的质量流量为50-500sccm,笑气的质量流量为1000-10000sccm,压力为50-300Pa,电源功率为0.1-5kW,沉积时间为100-300s。其中,可以通过硅烷和笑气的质量流量比调节氧化层的折射率。
在本发明的一些优选实施方式中,所述第一本征氢化非晶硅层的形成条件包括:采用板式PECVD方式形成,沉积温度为200-300℃,沉积时硅烷的质量流量为100-1000sccm,氢气的质量流量为1000-10000sccm,压力为50-500Pa,电源功率为0.1-5kW,沉积时间为100-300s。其中,可以通过改变硅烷和氢气的质量流量比、电源功率来调节第一本征氢化非晶硅层的禁带宽度。
在本发明的一些优选实施方式中,所述本征掺氧微晶硅层的形成条件包括:采用板式PECVD方式形成,沉积温度为200-300℃,沉积时硅烷的质量流量为100-1000sccm,二氧化碳的质量流量为30-500sccm,氢气的质量流量为3000-30000sccm,压力为50-600Pa,电源功率为0.1-20kW,沉积时间为100-300s。其中,可以通过改变硅烷、二氧化碳以及氢气的质量流量比和电源功率来调节本征掺氧微晶硅层的禁带宽度,通过改变二氧化碳的质量流量和功率来调节本征掺氧微晶硅层的掺氧浓度。
本发明的制备方法中,所述第一半导体层、第二半导体层的组成和结构均与第一方面中的对应层相同,在此不再赘述。
在本发明的一些优选实施方式中,所述在硅片的背面依次形成第一半导体层、第二半导体层的过程包括:
S1、提供双面抛光的硅片;
S2、在硅片背面形成第一半导体层和掩膜层;
S3、在S2所得硅片背面的预设区域内的部分第一半导体层及其掩膜层进行第一次刻蚀,形成第二半导体开口区;
S4、对S3所得硅片正面和背面的第二半导体开口区进行制绒清洗,同时去除硅片背面的所有掩膜层;
S5、在S4所得硅片背面形成第二半导体层;
S6、之后进行所述在硅片的正面依次形成第三半导体层和减反层;
S7、在S6所得硅片背面的预设区域内的部分第二半导体层上进行第二次刻蚀,形成与第二半导体开口区间隔设置的第一半导体开口区。该优选方案中,采用后制绒工艺,进一步减少工艺流程。
S1中所述双面抛光的过程中在抛光之后,还可以进行其他常规步骤,例如清洗。
S2中所述掩膜层的种类和厚度均可以为现有技术中掩膜层的任一种类或厚度范围,例如掩膜层可以为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或含氮多晶硅中的至少一种,优选为含氮化硅。例如,掩膜层厚度可以为40-90nm。
S2中所述第一半导体层和掩膜层的形成方式、S5所述第二半导体层的形成方式,可以从现有技术中的多种方式中选择。例如,在第一半导体层包含隧穿氧化硅层与第一掺杂多晶硅层,所述第二半导体层包含第二本征氢化非晶硅层和第二掺杂硅层的优选方案中,隧穿氧化硅层与第一掺杂多晶硅层、掩膜层均可以采用管式多晶硅沉积炉依次沉积并高温退火形成,沉积温度优选为400-500℃。进一步优选地,沉积隧穿氧化硅层时,通入笑气并控制笑气质量流量为8000-12000sccm,压力为100-200Pa,电源功率为3-20kW,时间为20-100s。进一步优选地,沉积第一掺杂多晶硅层时,通入硅烷的质量流量为1000-3000sccm,氢气的质量流量为7000-9000sccm,以及通入氢气携带掺杂元素气源的混合气体,并控制电源功率为5-20kW,时间为800-1300s。其中优选地,所述掺杂元素气源为磷源时混合气体的质量流量为1000-2500sccm,并控制压力为400-500Pa;所述掺杂元素气源为硼源时混合气体的质量流量为2000-4000sccm,并控制压力为200-800Pa。进一步优选地,沉积掩膜层时,控制通入硅烷的质量流量为1000-2000sccm,氮气的质量流量为2000-5000sccm,压力为200-300Pa,电源功率为3-20kW,时间为300-800s。进一步优选地,所述高温退火过程中需通入氮气,氮气的质量流量为5000-15000sccm,退火温度为850-950℃,压力为1000-10000Pa,时间为40-60min。
例如,在所述第二半导体层包含第二本征氢化非晶硅层和第二掺杂硅层的优选方案中,第二半导体层通过板式CVD方式形成,具体参见现有技术,在此不再赘述。
本发明S3中所述第一次刻蚀可以采用激光或掩膜腐蚀的方式,只要能形成第二半导体开口区即可。所述激光可以为紫外或绿光激光,脉冲宽度小于10ns。所述形成的第二半导体开口区的宽度例如可以为400-800μm。
本发明S4所述制绒清洗的过程可以参照现有技术中的进行,例如过程可以包括先采用制绒液进行制绒,再通过清洗溶液进行清洗,清洗的同时去除硅片背面的掩膜层。进一步优选地,所述制绒液为含碱(如氢氧化钾和/或氢氧化钠)、制绒添加剂(如市售品)与水的混合液,其中碱的质量百分含量为1%-5%,制绒添加剂的质量百分含量为0.5%-1%。制绒时间为8-30min,制绒温度为75℃-85℃。进一步优选地,所述清洗溶液可以为含HF的酸液,HF的质量百分比为0.5%-5%,水(优选去离子水)的质量百分比为95%-99.5%,处理温度为20℃-30℃,去除时间为60-300s。
本发明S7所述第二次刻蚀可以采用激光或掩膜腐蚀的方式,只要能刻蚀掉第一半导体层上方的第二半导体层形成第一半导体开口区即可。所述激光可以为紫外或绿光激光,脉冲宽度小于10ns。所述形成的第二半导体开口区的宽度W2优选为100-250μm。
在本发明的一些优选实施方式中,所述背接触电池的制备方法还包括:S8、在S7所得硅片背面沉积导电膜层;S9、在S8所得硅片背面的预设区域的部分导电膜层上进行第三次刻蚀,形成绝缘槽。
在本发明的一些优选实施方式中,所述背接触电池的制备方法还包括:S10、在S9所得硅片背面的第一半导体开口区与第二半导体开口区所在区域的外表面上分别形成金属电极。
本发明的制备方法中,所述导电膜层、金属电极的组成和结构均与第一方面中的对应层相同,在此不再赘述。
本发明所述导电膜层、金属电极的制备均可以参考现有技术中的任何对应方法,例如,可以采用物理气相沉积技术(PVD)或活化等离子沉积技术(RPD)沉积导电膜层。例如,可以采用丝网印刷技术形成金属电极。
本发明S9所述绝缘槽的形成例如可以采用掩膜腐蚀或激光的方式。
第三方面,本发明提供一种电池组件,其包括第一方面所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池。
下面详细描述本发明的实施例,是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种背接触电池,结构如图1所示,其按照如下制备方法制得:
S1、硅片1双面抛光:
N型单晶硅片1双面抛光清洗,所述硅片1为直拉单晶硅片。
S2、在硅片1背面形成第一半导体层2和掩膜层:
所述第一半导体层2包含隧穿氧化硅层2.1与N型的第一掺杂多晶硅层2.2,所述掩膜层为氮化硅,所述隧穿氧化硅层2.1厚度为1.5nm,第一掺杂多晶硅层2.2厚度为80nm、有效掺杂浓度为2×1020cm-3,掩膜层厚度为80nm。所述隧穿氧化硅层2.1、第一掺杂多晶硅层2.2、掩膜层采用管式多晶硅沉积炉依次沉积并高温退火形成,所述沉积温度为450℃。沉积隧穿氧化硅层2.1时笑气的质量流量为9000sccm,压力为150Pa,电源功率为10kW,时间为50s。沉积第一掺杂多晶硅层2.2时硅烷的质量流量为1000sccm,氢气携带磷烷的混合气体(流量比例为2% PH3/ 98% H2)的质量流量为2000sccm,氢气的质量流量为8000sccm,压力为450Pa,电源功率为10kW,时间为1000s。沉积氮化硅3时硅烷的质量流量为1500sccm,氨气的质量流量为9500sccm,压力为250Pa,电源功率为10kW,时间为500s。所述高温退火需通入氮气,氮气的质量流量为8000sccm,退火温度为850℃,压力为3000Pa,时间为50min。
S3、在硅片1背面第一次刻蚀,形成第二半导体开口区;
所述第一次刻蚀采用激光方式,所述激光为紫外激光,脉冲宽度5ps。所述形成的第二半导体开口区的宽度W1为500μm。
S4、对上述硅片1正面和背面的第二半导体开口区制绒清洗:
对上述硅片1正面和背面第二半导体开口区进行制绒清洗,所述制绒液是氢氧化钾、制绒添加剂与水的混合液,其中氢氧化钾的质量百分含量为2%,制绒添加剂的质量百分含量为0.5%。制绒时间为10min,制绒温度为80℃。制绒之后经过清洗溶液清洗,清洗同时去除硅片1背面的所有氮化硅掩膜层,所述去除掩膜层所用的清洗溶液为HF酸液,HF质量百分比为 0.5%,去离子水质量百分比为99.5%,处理温度为25℃,去除时间100s。
S5、在硅片1背面形成第二半导体层;
所述第二半导体层包含第二本征氢化非晶硅层4和P型的第二掺杂非晶硅层5。第二半导体层通过板式CVD方式形成。第二本征氢化非晶硅层4厚度为5nm,第二掺杂非晶硅层5厚度为10nm、有效掺杂浓度为1019cm-3
S6、在硅片1正面形成第三半导体层6和减反层7;
所述第三半导体层6为依次形成的第一本征氢化非晶硅层6.1和本征掺氧微晶硅层6.2,第三半导体层6通过板式PECVD方式形成。第一本征氢化非晶硅层6.1的具体形成过程为:沉积温度为200℃,沉积时硅烷的质量流量为300sccm,氢气的质量流量为1000sccm,压力为250Pa,电源功率为0.8kW,沉积时间为200s。本征掺氧微晶硅层6.2的具体形成过程为:沉积温度为210℃,沉积时硅烷的质量流量为100sccm,二氧化碳的质量流量为150sccm,氢气的质量流量为10000sccm,压力为400Pa,电源功率为20kW,沉积时间为250s。
第一本征氢化非晶硅层6.1厚度为1nm,本征掺氧微晶硅层6.2厚度为4nm、掺氧浓度1019cm-3。第一本征氢化非晶硅层6.1的禁带宽度控制在1.65ev,本征掺氧微晶硅层6.2的禁带宽度控制在2.0ev。
所述减反层7由依次形成的掺磷氮化硅层7.1、无掺磷氮化硅层7.2以及氧化层7.3(具体为氧化硅)组成,其中,掺磷氮化硅层7.1的形成条件包括:沉积时控制通入硅烷的质量流量为700sccm,氢气携带磷烷的混合气(流量比为2% PH3/ 98% H2)的质量流量为300-1000sccm,氮气的质量流量为5000sccm,氨气的质量流量为1000sccm,并控制压力为150Pa,电源功率为4kW,沉积温度为220℃,沉积时间为200s;掺磷氮化硅层7.1的靠近硅片1由内到外的磷掺杂浓度先逐渐增加后逐渐减低,掺磷氮化硅层7.1每10nm控制一个掺杂浓度,具体为先5×1019cm-3,1×1020cm-3,5×1020cm-3,1×1020cm-3,5×1019cm-3,1×1019cm-3,5×1018cm-3,其中每个掺杂浓度对应一个10nm的单位厚度,逐渐增加时每10nm增加一层掺杂浓度,在递减时每10nm降低一层掺杂浓度,掺磷氮化硅层7.1的厚度控制在70nm。
所述无掺磷氮化硅层7.2的形成条件包括:沉积温度为220℃,沉积时硅烷的质量流量为700sccm,氮气的质量流量为5000sccm,氨气的质量流量为1000sccm,压力为150Pa,电源功率为4kW,沉积时间为150s;所述氧化层7.3的形成条件包括:沉积温度为250℃,沉积时硅烷的质量流量为500sccm,笑气的质量流量为10000sccm,压力为100Pa,电源功率为0.9kW,沉积时间为300s。
掺磷氮化硅层7.1厚度、无掺磷氮化硅层7.2的厚度以及氧化层7.3的厚度比为1:0.8:21。所述掺磷氮化硅层7.1折射率控制在1.96,无掺磷氮化硅层7.2的折射率控制在2.08,氧化层7.3的折射率控制在1.47。
S7、在硅片1背面第二次刻蚀,形成第一半导体开口区;
所述第二次刻蚀采用激光。所述激光为紫外激光,脉冲宽度5ps。所述形成的第二半导体开口区的宽度W2为200μm。
S8、在硅片1背面沉积透明的导电膜层8;
采用物理气相沉积技术(PVD)在硅片1背面沉积导电膜层8,所述导电膜层8厚度为50nm,透明的导电膜层8的材料是掺锡氧化铟基薄膜。
S9、在硅片1背面第三次刻蚀,形成绝缘槽;
采用掩膜腐蚀的方式,在硅片1背面刻蚀开口,形成第一半导体与第二半导体之间的绝缘槽。绝缘槽宽度W3为50μm,刻蚀后第一半导体与第二半导体之间的电阻大于1kΩ。
S10、在硅片1背面第一半导体开口区与第二半导体开口区处分别形成金属电极9:
采用丝网印刷技术,在硅片1背面第一半导体开口区和第二半导体开口区表面形成金属电极9。
实施例2
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节本征掺氧微晶硅层的禁带宽度在2.2ev,为满足该条件需要相应调整工艺参数:在本征掺氧微晶硅层制备时,相比于实施例1,增加80%的二氧化硅流量和提高100%的沉积电源功率,此时,第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的禁带宽度之比为1:1.33。
实施例3
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节第一本征氢化非晶硅层的禁带宽度在1.85ev,为满足该条件需要相应调整工艺参数:在第一本征氢化非晶硅层制备时,相比于实施例1,增加65%氢气的质量流量和提高80%的沉积电源功率,此时,第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的禁带宽度之比为1:1.08。
实施例4
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节本征掺氧微晶硅层的掺氧浓度在1018cm-3,为满足该条件需要相应调整其制备时的工艺参数:相比于实施例1,降低60%的二氧化碳的质量流量。
实施例5
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节本征掺氧微晶硅层的厚度在2nm,为满足该条件需要相应调整其制备时的工艺参数:相比于实施例1,减少50%的沉积时间,此时,第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的厚度比为1:2。
实施例6
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节掺磷氮化硅层的折射率在1.85,为满足该条件需要相应调整其制备时的工艺参数:相比于实施例1,减少46%的硅烷的质量流量。
实施例7
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节掺磷氮化硅层的厚度在40nm,为满足该条件需要相应调整其制备时的工艺参数:相比于实施例1,每个掺杂浓度下均匀缩短44%的沉积时间,掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层的厚度比为1:1.4:36.8。
实施例8
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度变化的方式不同,具体为:磷掺杂浓度以实施例1的初始值恒定不变,保持一致的掺杂浓度。此方案中,掺磷氮化硅层的折射率在2.0。
实施例9
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在递增时的厚度之和为45nm(每个对应层的厚度均为15nm),大于其在递减时的厚度之和(其与实施例1相同),为满足该条件需要相应调整其制备时的工艺参数:掺磷浓度递增的沉积时间之和大于掺磷浓度递减的沉积时间之和。
实施例10
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度为递减分布,具体为:每10nm控制一个掺杂浓度,具体为5×1020cm-3,1×1020cm-3,5×1019cm-3,1×1019cm-3,5×1018cm-3,其中每个掺杂浓度对应一个10nm的单位厚度,递减时每10nm降低一层掺杂浓度,掺磷氮化硅层的厚度控制在50nm。
实施例11
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度为递增分布,具体为:每10nm控制一个掺杂浓度,具体为先5×1019cm-3,1×1020cm-3,5×1020cm-3,其中每个掺杂浓度对应一个10nm的单位厚度,逐渐增加时每10nm增加一层掺杂浓度,掺磷氮化硅层的厚度控制在30nm。
实施例12
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节减反层中无掺磷氮化硅层的折射率在2.15,为满足该条件需要相应调整其制备时的工艺参数:相比于实施例1,提高30%的硅烷的质量流量。
实施例13
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中调节减反层中氧化层的折射率在1.6,为满足该条件需要相应调整其制备时的工艺参数:相比于实施例1,增加60%的笑气的质量流量。
实施例14
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S2中调节隧穿氧化硅层的厚度为2,使得第一本征氢化非晶硅层与隧穿氧化硅层的厚度之比为1:2。
对比例1
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,第三半导体层和减反层均采用传统结构,具体地,第三半导体层由向外依次设置的本征非晶硅层、N型掺杂非晶硅膜层(不掺氧)组成,本征非晶硅层的厚度为6nm、禁带宽度在1.6ev,N型掺杂非晶硅膜层的厚度为8nm、掺杂浓度为1020cm-3、禁带宽度在1.73ev;减反层为厚度为120nm的氮化硅、折射率在2.08ev。
对比例2
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中不设置掺磷氮化硅层。
对比例3
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中不设置无掺磷氮化硅层。
对比例4
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中减反层中不设置氧化层。
对比例5
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中不设置本征掺氧微晶硅层。
对比例6
参照实施例1的方法进行,不同之处在于,S6中不设置本征氢化非晶硅层。
测试例
将上述实施例和对比例得到的背接触电池进行性能测试,结果如表1所示。其中,其他各实施例和对比例的对应数据均相对于实施例1的基准进行换算得到,其中实施例1的各数据基准均归一化为1。
表1
通过上述结果可知,相对于对比例,采用本发明的实施例方案,能够兼顾良好的转换效率和制作成本,利于提高电池的市场竞争力;而对比例的方案,转换效率与成本难以兼得。
进一步的,根据实施例1和实施例2-14可知,采用本发明优选的第一本征氢化非晶硅层叠加本征掺氧微晶硅层匹配优选结构的掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层和氧化层方案,能够保证良好的钝化和高电流密度,更利于在保持适宜低的制作成本的基础上,进一步提升电池的转换效率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种具有特定正面钝化结构的背接触电池,包括具有正面和背面的硅片,在硅片背面分别设置的第一半导体层和第二半导体层,在硅片正面向外依次设置的第三半导体层和减反层,其特征在于,所述第三半导体层包含向外依次设置的第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层,所述减反层包含向外依次设置的掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层。
2.根据权利要求1所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,其特征在于,所述第一本征氢化非晶硅层的禁带宽度在1.6-1.9ev之间,所述本征掺氧微晶硅层的禁带宽度在1.9-2.2ev之间;
和/或,所述第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的禁带宽度之比为1:(1-1.375)。
3.根据权利要求1所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,其特征在于,所述本征掺氧微晶硅层的掺氧浓度在1018cm-3-1019cm-3之间。
4.根据权利要求1或2所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,其特征在于,所述第一本征氢化非晶硅层的厚度为1-2nm,所述本征掺氧微晶硅层的厚度为2-6nm;
和/或,所述第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层的厚度比为1:(1-6)。
5.根据权利要求1所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,其特征在于,所述掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层的厚度比为1:(0.8-1.5):(20-37);
和/或,所述掺磷氮化硅层的厚度为30-85nm。
6.根据权利要求1或2所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,其特征在于,所述掺磷氮化硅层的折射率在1.85-2.0之间,所述无掺磷氮化硅层的折射率在2.05-2.15之间,所述氧化层的折射率在1.4-1.6之间。
7.根据权利要求1所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,其特征在于,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在1018cm-3-1021cm-3之间,和/或,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度先递增后递减。
8.根据权利要求1所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,其特征在于,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度先递增后递减,且在沿垂直于硅片的向外方向上,对于掺磷氮化硅层的单位厚度所在区域满足:相邻的后一区域磷掺杂浓度与前一区域磷掺杂浓度的比值在0.1-10之间,其中,掺磷氮化硅层的单位厚度为3-10nm中的任一值。
9.根据权利要求8所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,其特征在于,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在递增时,相邻的后一区域磷掺杂浓度与前一区域磷掺杂浓度的比值在1.5-6之间;所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在递减时,相邻的后一区域磷掺杂浓度与前一区域磷掺杂浓度的比值在0.1-0.6之间。
10.根据权利要求8所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,其特征在于,所述掺磷氮化硅层的磷掺杂浓度在递增时的厚度之和小于其在递减时的厚度之和。
11.根据权利要求1所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,其特征在于,所述第一半导体层包含隧穿氧化硅层与第一掺杂多晶硅层,所述第二半导体层包含第二本征氢化非晶硅层和第二掺杂硅层,第一掺杂多晶硅层和第二掺杂硅层中一个为N型,另一个为P型;其中,第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层与隧穿氧化硅层的厚度之比为1:(1-6):(0.5-2);
和/或,
所述第一半导体层和所述第二半导体层沿硅片背面的宽度方向交替排布,所述第二半导体层的两端分别延伸至相邻第一半导体层的端部的外表面上形成叠层过渡区域;且所述具有特定正面钝化结构的背接触电池还包括导电膜层和金属电极,所述导电膜层铺设在所述第一半导体层和所述第二半导体层的外表面上,且位于叠层过渡区域处的部分导电膜层上开设有绝缘槽,所述金属电极位于所述导电膜层的处于非叠层过渡区域的部分的外表面并与相应的半导体层对应。
12.一种背接触电池的制备方法,其特征在于,所述背接触电池为如权利要求1-11中任一项所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池,且其制备方法包括:在硅片的背面依次形成第一半导体层、第二半导体层,在硅片的正面依次形成第三半导体层和减反层。
13.根据权利要求12所述的背接触电池的制备方法,其特征在于,所述第一本征氢化非晶硅层、本征掺氧微晶硅层、掺磷氮化硅层、无掺磷氮化硅层以及氧化层均通过板式PECVD方式形成,其中,
所述第一本征氢化非晶硅层的形成条件包括:沉积温度为200-300℃,沉积时硅烷的质量流量为100-1000sccm,氢气的质量流量为1000-10000sccm,压力为50-500Pa,电源功率为0.1-5kW,沉积时间为100-300s;
所述本征掺氧微晶硅层的形成条件包括:沉积温度为200-300℃,沉积时硅烷的质量流量为100-1000sccm,二氧化碳的质量流量为30-500sccm,氢气的质量流量为3000-30000sccm,压力为50-600Pa,电源功率为0.1-20kW,沉积时间为100-300s;
所述掺磷氮化硅层的形成条件包括:沉积时控制通入硅烷的质量流量为100-1000sccm,氢气携带磷烷的混合气的质量流量为300-1000sccm,氮气的质量流量为5000-20000sccm,氨气的质量流量为100-1000sccm,并控制压力为100-300Pa,电源功率为2-10kW,沉积温度为200-300℃,沉积时间为200-400s;
所述无掺磷氮化硅层的形成条件包括:沉积温度为200-300℃,沉积时硅烷的质量流量为100-1000sccm,氮气的质量流量为5000-20000sccm,氨气的质量流量为100-1000sccm,压力为100-300Pa,电源功率为2-10kW,沉积时间为100-300s;
所述氧化层的形成条件包括:沉积温度为200-300℃,沉积时硅烷的质量流量为50-500sccm,笑气的质量流量为1000-10000sccm,压力为50-300Pa,电源功率为0.1-5kW,沉积时间为100-300s。
14.根据权利要求12所述的背接触电池的制备方法,其特征在于,所述在硅片的背面依次形成第一半导体层、第二半导体层的过程包括:
S1、提供双面抛光的硅片;
S2、在硅片背面形成第一半导体层和掩膜层;
S3、在S2所得硅片背面的预设区域内的部分第一半导体层及其掩膜层进行第一次刻蚀,形成第二半导体开口区;
S4、对S3所得硅片正面和背面的第二半导体开口区进行制绒清洗,同时去除硅片背面的所有掩膜层;
S5、在S4所得硅片背面形成第二半导体层;
S6、之后进行所述在硅片的正面依次形成第三半导体层和减反层;
S7、在S6所得硅片背面的预设区域内的部分第二半导体层上进行第二次刻蚀,形成与第二半导体开口区间隔设置的第一半导体开口区;
且所述背接触电池的制备方法还包括:
S8、在S7所得硅片背面沉积导电膜层;
S9、在S8所得硅片背面的预设区域的部分导电膜层上进行第三次刻蚀,形成绝缘槽;
S10、在S9所得硅片背面的第一半导体开口区与第二半导体开口区所在区域的外表面上分别形成金属电极。
15.一种电池组件,其特征在于,其包括如权利要求1-11中任一项所述的具有特定正面钝化结构的背接触电池。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070137692A1 (en) * 2005-12-16 2007-06-21 Bp Corporation North America Inc. Back-Contact Photovoltaic Cells
CN101866973A (zh) * 2010-06-09 2010-10-20 中国科学院电工研究所 一种用于太阳电池的薄膜硅/晶体硅异质pn结结构
CN102709338A (zh) * 2012-05-08 2012-10-03 常州天合光能有限公司 太阳电池结构及其制备方法
CN103765600A (zh) * 2011-05-27 2014-04-30 瑞科斯太阳能源私人有限公司 太阳能电池及其生产方法
JP3201880U (ja) * 2015-09-08 2016-01-07 元晶太陽能科技股▲ふん▼有限公司Tsec Corporation 局部不活性化ヘテロ接合を有する太陽電池構造
CN106784129A (zh) * 2015-11-20 2017-05-31 上海神舟新能源发展有限公司 背发射结背面隧道氧化钝化接触高效电池的制作方法
CN111416013A (zh) * 2020-05-02 2020-07-14 熵熠(上海)能源科技有限公司 一种以氢化非晶氮氧化硅薄膜为钝化层的异质结太阳电池
CN215220730U (zh) * 2021-02-09 2021-12-17 通威太阳能(成都)有限公司 一种高效硅异质结太阳能电池
CN115132884A (zh) * 2022-09-01 2022-09-30 福建金石能源有限公司 一种异质结太阳能电池的制作方法
CN115188837A (zh) * 2022-06-27 2022-10-14 隆基绿能科技股份有限公司 一种背接触太阳能电池及制备方法、电池组件
CN115621333A (zh) * 2022-11-22 2023-01-17 金阳(泉州)新能源科技有限公司 双面隧穿氧化硅钝化的背接触太阳能电池及其制备方法
CN116230798A (zh) * 2022-03-11 2023-06-06 福建金石能源有限公司 一种高效异质结太阳能电池及其制造方法
CN116525708A (zh) * 2023-07-05 2023-08-01 福建金石能源有限公司 正面宽带隙掺杂的联合钝化背接触太阳电池及其制备方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070137692A1 (en) * 2005-12-16 2007-06-21 Bp Corporation North America Inc. Back-Contact Photovoltaic Cells
CN101866973A (zh) * 2010-06-09 2010-10-20 中国科学院电工研究所 一种用于太阳电池的薄膜硅/晶体硅异质pn结结构
CN103765600A (zh) * 2011-05-27 2014-04-30 瑞科斯太阳能源私人有限公司 太阳能电池及其生产方法
CN102709338A (zh) * 2012-05-08 2012-10-03 常州天合光能有限公司 太阳电池结构及其制备方法
JP3201880U (ja) * 2015-09-08 2016-01-07 元晶太陽能科技股▲ふん▼有限公司Tsec Corporation 局部不活性化ヘテロ接合を有する太陽電池構造
CN106784129A (zh) * 2015-11-20 2017-05-31 上海神舟新能源发展有限公司 背发射结背面隧道氧化钝化接触高效电池的制作方法
CN111416013A (zh) * 2020-05-02 2020-07-14 熵熠(上海)能源科技有限公司 一种以氢化非晶氮氧化硅薄膜为钝化层的异质结太阳电池
CN215220730U (zh) * 2021-02-09 2021-12-17 通威太阳能(成都)有限公司 一种高效硅异质结太阳能电池
CN116230798A (zh) * 2022-03-11 2023-06-06 福建金石能源有限公司 一种高效异质结太阳能电池及其制造方法
CN115188837A (zh) * 2022-06-27 2022-10-14 隆基绿能科技股份有限公司 一种背接触太阳能电池及制备方法、电池组件
CN115132884A (zh) * 2022-09-01 2022-09-30 福建金石能源有限公司 一种异质结太阳能电池的制作方法
CN115621333A (zh) * 2022-11-22 2023-01-17 金阳(泉州)新能源科技有限公司 双面隧穿氧化硅钝化的背接触太阳能电池及其制备方法
CN116525708A (zh) * 2023-07-05 2023-08-01 福建金石能源有限公司 正面宽带隙掺杂的联合钝化背接触太阳电池及其制备方法

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