CN118231499A - 光伏电池叠层结构、光伏电池及其制备方法、光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本申请的实施例涉及太阳能电池技术领域，并提供一种光伏电池叠层结构、光伏电池及其制备方法、光伏组件，叠层结构用于设置在晶硅衬底表面，包括在所述晶硅衬底背面从内往外设置的隧穿氧化层和磷掺杂多晶硅层，还包括设置在所述隧穿氧化层与所述磷掺杂多晶硅层之间的氮掺杂多晶硅层。本申请具有抑制掺杂多晶硅中磷的激活，防止进入c‑Si引起额外的寄生吸收，并能抑制氢溢出解决爆膜问题的效果。
Description
技术领域
本申请涉及光伏电池技术领域，尤其是涉及一种光伏电池叠层结构、光伏电池及其制备方法、光伏组件。
背景技术
N型电池相较于传统的PERC电池，具有更高的少子寿命和低光致衰减的优点，且具有更高的理论转换效率。目前，部分N电池普遍采用超薄的SiO2层作为隧穿氧化层，并与等离子体化学气相沉积(PECVD)法制备的高掺杂的n+poly-Si(掺杂多晶硅层)共同组成钝化结构，这种钝化接触消除了硅衬底与金属电极的直接接触，具有优异的钝化质量、良好的载流子传输能力和较高的器件性能。
然而，由于SiO2层较薄，高掺杂的n+poly-Si层中的磷会穿过SiO2层，进入硅衬底中，引起较高的寄生吸收，降低转换效率；另外，使用PECVD法制备n+poly-Si时，由于沉积的非晶硅在高温退火转变为多晶硅时会释放氢(H)，导致爆膜问题，且多晶硅层晶化程度较高，导致应力增加，也会导致爆膜现象，从而影响成品电池片的良率。
发明内容
本申请提供一种光伏电池叠层结构、光伏电池及其制备方法、光伏组件，以解决或者至少部分上缓解相关技术中掺杂多晶硅爆膜及过掺到硅衬底表面引起的高寄生吸收的问题。
本申请的第一方面提供一种光伏电池叠层结构，采用如下的技术方案为：
一种光伏电池叠层结构，用于设置在晶硅衬底表面，包括在所述晶硅衬底背面从内往外设置的隧穿氧化层和磷掺杂多晶硅层，还包括设置在所述隧穿氧化层与所述磷掺杂多晶硅层之间的氮掺杂多晶硅层。
通过采用上述技术方案，在光伏电池的隧穿氧化层(通常为SiO2层)和掺磷的多晶硅层之间(n+poly-Si)加上一层掺氮的多晶硅层(N-Doped poly Si)，中间的氮掺杂层可以抑制n+poly-Si层中的磷的活化，降低寄生吸收，并解决氢溢出引起爆膜的问题，达到了提高钝化效果和增加电池良率的技术效果。
在其中一个实施例中，所述氮掺杂多晶硅层的厚度为1-30nm。
在其中一个实施例中，所述磷掺杂多晶硅层的厚度为60-120nm。
在其中一个实施例中，所述隧穿氧化层厚度为1-3nm。
在其中一个实施例中，所述光伏电池叠层结构还包括背面钝化层，所述背面钝化层设置在所述磷掺杂多晶硅层远离所述氮掺杂多晶硅层的表面。
在其中一个实施例中，所述背面钝化层为氮化硅，所述背面钝化层的厚度为60-70nm。
在其中一个实施例中，所述背面钝化层远离所述磷掺杂多晶硅层的表面设置有背电极，所述背电极通过高温烧结穿过所述背面钝化层与所述磷掺杂多晶硅层接触。
在其中一个实施例中，所述氮掺杂多晶硅层中氮的掺杂浓度为6×1018-8×1019cm-2，和/或，所述磷掺杂多晶硅层中磷的掺杂浓度为1×1020-4×1020cm-2。
本申请的第二方面提供一种光伏电池，包括晶硅衬底，所述晶硅衬底正面从内往外设置有p+发射极、第一钝化层和第二钝化层，所述晶硅衬底背面设置有如上所述的光伏电池叠层结构。
在其中一个实施例中，所述光伏电池还包括正电极，所述正电极穿过所述第二钝化层和所述第一钝化层与所述p+发射极接触。
在其中一个实施例中，所述晶硅衬底为晶向为100的n型Cz单晶硅，厚度为110mm-150mm。
本申请的第三方面提供一种光伏电池的制备方法，用于制备如上所述的光伏电池，包括：
S1：在晶硅衬底硅片的背面制备隧穿氧化层；
S2：采用等离子体化学气相沉积工艺在S1后的晶硅衬底背面沉积非晶硅层，并对所述非晶硅层先进行氮扩散掺杂形成掺氮非晶硅层，再进行磷扩散掺杂形成掺磷非晶硅层；
S3：对S2后的晶硅衬底进行退火处理，使所述掺氮非晶硅层转变为氮掺杂多晶硅层，所述掺磷非晶硅层转变为磷掺杂多晶硅层；
S4：在所述晶硅衬底的正面从内往外制备p+发射极、第一钝化层和第二钝化层。
本申请的第四方面提供一种光伏组件，包括如上所述的光伏电池。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。
图1为根据本申请一些实施方式的光伏电池叠层结构示意图。
图2为根据本申请一些实施方式的光伏电池的结构示意图。
图3为根据本申请一些实施方式的TOPCON电池的制备方法流程图。
图4为根据本申请对比例1的TOPCON电池的结构示意图。
图5为根据本申请对比例2的TOPCON电池的结构示意图。
图6为根据本申请对比例3的TOPCON电池的结构示意图。
图7为根据本申请对比例4的TOPCON电池的结构示意图。
图中：1、晶硅衬底；2、隧穿氧化层；3、氮掺杂多晶硅层；4、磷掺杂多晶硅层；5、背面钝化层；6、背电极；7、p+发射极；8、第一钝化层；9、第二钝化层；10、正电极；11、氮磷混合掺杂的多晶硅层；12、掺杂有氮元素的隧穿氧化层。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合显示出根据本申请的多个实施方式的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当可以理解的是，所描述的实施方式仅是本申请的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中记载的实施方式，本领域普通技术人员在不用花费创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都将属于本申请保护的范围。
除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1为根据本申请一些实施方式的光伏电池叠层结构示意图。
本申请的一个或者多个实施例公开一种光伏电池叠层结构，用于设置在晶硅衬底1表面，包括在所述晶硅衬底1背面从内往外设置的隧穿氧化层2和磷掺杂多晶硅层4，还包括设置在所述隧穿氧化层2与所述磷掺杂多晶硅层4之间的氮掺杂多晶硅层3。
所述的叠层结构包括隧穿氧化层2和叠层多晶硅结构，其中，叠层多晶硅结构包括依次设置在隧穿氧化层2表面的氮掺杂多晶硅层3和磷掺杂多晶硅层4。相关技术中普遍采用的是隧穿氧化层2与磷掺杂多晶硅层4组成的结构(SiO2/n+poly-Si)，本申请实施例通过在隧穿隧穿层(SiO2)和掺杂多晶硅层(n+poly-Si)之间再加入一层掺氮的多晶硅层(N-Doped poly Si)，组成SiO2/N-Doped poly Si/n+poly-Si的钝化结构，该钝化结构可以抑制n+poly-Si中P的活化，防止过掺到晶硅衬底1表面，且能控制多晶硅层的晶化程度，防止氢溢出引起爆膜，从而提高电池片的良率。
具体地，SiO2隧穿氧化层2可以钝化晶硅衬底1(c-Si)表面的缺陷，且具有选择性隧穿作用，使电子通过SiO2层并排斥空穴，避免了载流子在c-Si和SiO2接触界面复合；N-Doped poly Si解决了传统TOPCON电池中n+poly-Si层中的磷过掺到c-Si中引起的寄生吸收，以及氢溢出引起的多晶硅爆膜的问题，达到了提高钝化效果和增加电池良率的技术效果；外层高掺杂的n+poly-Si可以保证良好的金属接触，降低接触电阻率ρc，形成良好的欧姆接触。
其中，N-Doped poly Si解决掺杂多晶硅中P过掺到硅晶硅衬底1中的问题的原理为：高温退火过程中，N和P原子分别与Si成键，且二者是竞争反应，然而反应过程中更多的电子占据了Si-N键的键合轨道，导致Si-N之间的键和作用更强，即在此竞争反应中Si-N占据优势，抑制P的活化，且更强的Si-N充当势垒，阻止P进一步掺杂进入晶硅衬底1。
N-Doped poly Si解决传统多晶硅爆膜的问题的原理为：在高温退火过程中，过多的H会溢出，使多晶硅层爆膜，而N-Doped poly Si中Si-N具有较好的稳定性，因此N能够更好的捕捉H，防止其溢出，从而解决爆膜问题；另一方面，掺杂的N可以降低多晶硅层的晶化程度，降低其应力，进一步解决爆膜问题。
可以理解，多晶硅是由非晶硅退火形成的，沉积非晶硅时，由于氢气为前驱体之一，参与到硅氢化反应中，形成硅氢键，因此非晶硅中含有氢，在退火过程中，硅氢键断裂，导致非晶硅中的氢会溢出，易产生爆膜的问题。而若在多晶硅形成过程中引入氮元素，由于硅与氮的结合能力更强，能够一定程度上抑制硅和氢成键，由此在后续进行退火处理时，不会因硅氢键断裂而释放过多的氢气，进而解决过多氢溢出产生的薄膜问题。
由上可知，本申请的一个或多个实施例通过在光伏电池的SiO2层和掺磷的多晶硅层之间(n+poly-Si)加上一层掺氮的多晶硅层(N-Doped poly Si)，中间的氮掺杂层可以抑制n+poly-Si层中的磷的活化，降低寄生吸收，并解决氢溢出引起爆膜的问题，达到了提高钝化效果和增加电池良率的技术效果。
本申请的一个或多个实施例的叠层结构可用于TOPCON电池、叠层电池等，由于TOPCon太阳能电池是一种高效的太阳能电池技术，其通常在电池的背面设置有氧化层，氧化层在电池的电子传输过程中起到隧穿效应，有助于减小电子的传输阻力，提高电池的效率，因此本申请的一个或多个实施例的叠层结构尤其适用于TOPCON电池中。
在一些实施方式中，所述氮掺杂多晶硅层3的厚度为1nm-30nm。
在一些实施方式中，所述磷掺杂多晶硅层4的厚度为60nm-120nm。
较薄的多晶硅层通常具有更好的电子传输性能，因为电子可以更容易地在较短的距离内移动，然而，较厚的多晶硅层可能会提供更好的光学性能。因此，权衡考虑将氮掺杂多晶硅层3和磷掺杂多晶硅层4的厚度分别设置在上述范围。
在一些实施方式中，所述氮掺杂多晶硅层3中氮的掺杂浓度为6×1018-8×1019cm-2，和/或，所述磷掺杂多晶硅层4中磷的掺杂浓度为1×1020-4×1020cm-2。
氮、磷可提供额外的自由电子，增加载流子的浓度，有助于提高导电性能，但掺杂浓度过高可能导致材料的能带结构发生变化，影响材料的光学特性和电学性能等，因此将氮、磷的掺杂浓度设置在上述范围内。
在一些实施方式中，所述叠层结构光伏电池叠层结构还包括背面钝化层5，所述背面钝化层5设置在所述磷掺杂多晶硅层4远离所述氮掺杂多晶硅层3的表面。
在一些实施方式中，所述背面钝化层5为氮化硅，所述背面钝化层5的厚度为60nm-70nm，折射率为1.9-2.1。
通过形成钝化层，可以有效地保护衬底背表面，减少其与外界环境的接触，提高电池的稳定性和长期可靠性；背面的钝化层可以有效地减少电子在衬底背表面的反向表面复合，提高电池的开路电压和填充因子；且钝化层可以减小电子在衬底背表面的传输阻力，使得电子更容易通过背面电极传输到电路中，从而提高电池的响应速度和效率；此外，还可以减少电池对太阳光的反射，提高光的吸收率，进而提高光电转换效率。
在一些实施方式中，所述隧穿氧化层2的厚度为1nm-3nm。
在一些实施方式中，所述背面钝化层5远离所述磷掺杂多晶硅层4的表面设置有背电极6，所述背电极6通过高温烧结穿过所述背面钝化层5与所述磷掺杂多晶硅层4接触。
如图2所示，本申请的一个或者多个实施例还公开一种光伏电池，包括晶硅衬底1，所述晶硅衬底1正面从内往外设置有p+发射极7、第一钝化层8和第二钝化层9，所述晶硅衬底背面设置有如上所述的光伏电池叠层结构。
在至少一个实施例中，所述晶硅衬底1为晶向为(100)的n型Cz单晶硅，厚度为110mm-150mm，电阻率为0.6-1.2Ω·cm。在其它一些实施例中，也可以采用其它的衬底，例如多晶硅衬底或玻璃基板等，可以根据具体的应用需求，选择不同类型的衬底材料，以实现最佳的光电转换效率和成本效益。
在一些实施方式中，光伏电池为TOPCON电池。
在至少一个实施例中，所述p+发射极7方阻为100-150Ω/□，结深为0.6-1.4μm。Ω/□是方阻的单位，表示薄层材料上的一个正方形(边长任意)的一个边到对边之间的电阻。
在至少一个实施例中，所述第一钝化层8为氧化铝，所述第一钝化层8的厚度为2nm-7nm，所述第二钝化层9为氮化硅，所述第二钝化层9的厚度为70nm-80nm，折射率为1.9-2.1。
在一些实施方式中，所述光伏电池还包括正电极10，所述正电极10穿过所述第二钝化层9和所述第一钝化层8与所述p+发射极7接触。
在至少一个实施例中，正电极10通过丝网印刷以及高温烧结穿过第二钝化层9、第一钝化层8与p+发射极7直接接触，背电极6通过丝网印刷以及高温烧结穿过背面钝化层5与磷掺杂多晶硅层4(n+poly Si)接触。
在至少一个实施例中，所述正电极10为银铝电极，其是由银铝浆高温烧结而成，烧结温度为700℃-850℃。所述背电极6为银电极，其是由银浆高温烧结而成，烧结温度为700℃-800℃。
本申请的一个或者多个实施例还公开一种光伏电池的制备方法，用于制备如上所述的光伏电池，包括：
S1：在晶硅衬底1硅片的背面制备隧穿氧化层2；
S2：采用等离子体化学气相沉积工艺在S1后的硅片背面沉积非晶硅层，并对所述非晶硅层先进行氮扩散掺杂形成掺氮非晶硅层，再进行磷扩散掺杂形成掺磷非晶硅层；
S3：对S2后的硅片进行退火处理，使所述掺氮非晶硅层转变为氮掺杂多晶硅层3，所述掺磷非晶硅层转变为磷掺杂多晶硅层4；
S4：在所述晶硅衬底1的正面从内往外制备p+发射极7、第一钝化层8和第二钝化层9。
在一些实施方式中，S2具体包括：先利用第一气体混合物进行等离子体化学气相沉积，形成掺氮非晶硅层，再利用第二气体混合物进行等离子体化学气相沉积，形成掺磷非晶硅层；其中，所述第一气体混合物包括流量比为SiH4:H2＝1:2的前驱气体、氩气及NH3，所述第二气体混合物包括流量比为SiH4:H2＝1:2的前驱气体、氩气及PH3。
在至少一个实施例中，采用原位氧化的方法，在c-Si表面生成一层超薄SiO2隧穿氧化层2；在上述隧穿后的硅片背表面采用PECVD工艺沉积非晶硅层，通入流量比为SiH4:H2＝1:2前驱气体，Ar气作为稀释气体和载气，再通入一定流量比的NH3、PH3，分别掺杂氮、磷元素，控制射频功率为3-15W，进行等离子化学气相沉积；掺杂过后，进行退火处理，退火温度在300-1000℃，使掺杂的非晶硅转变为掺杂的多晶硅层。
在至少一个实施例中，光伏电池为TOPCON电池，如图3所示，TOPCON电池的制备工艺流程如下：清洗、制绒；硼扩；去PSG，背面刻蚀；原位氧化制备SiO2层，PECVD法制备N-Doped poly Si/n+poly Si，图3中a-Si:H表示氢化非晶硅；高温退火、绕镀清洗；采用原子层沉积法(ALD)制备正面氧化铝；采用PECVD法制备正面氮化硅、背面氮化硅；金属化/光注入，制备电极。
本申请的一个或者多个实施例还公开一种光伏组件，包括如上所述的光伏电池。
综上，本申请的一个或者多个实施例通过PECVD的方法，在SiO2表面先沉积含氢的非晶硅层，再在非晶硅层的内层掺杂氮、外层掺杂磷，经高温退火转变为多晶硅，共同组成SiO2/N-Doped poly Si/n+poly-Si的钝化结构，所谓内层是指靠近隧穿氧化层2的一侧为内，反之为外。
相比于在SiO2中掺杂氮，以使部分SiO2转化为氮氧化硅层，共同形成SiO2/SiONx/n+poly-Si的钝化结构，其通过在二氧化硅层中掺氮，以抑制磷离子或硼离子的扩散，降低平带电压的漂移，以期提高光电转换效率。而本申请的一个或者多个实施例的叠层结构，氮掺杂多晶硅层3一方面能够抑制磷的激活，防止进入c-Si引起额外的寄生吸收，另一方面还能抑制氢溢出解决爆膜的问题。
下面通过具体实施例对本申请进行详细说明。
实施例1
如图2所示，本实施例制备了一种具有叠层结构的TOPCON电池，包括n型c-Si晶硅衬底1，以及依次设置在晶硅衬底1正面的p+发射极7、第一钝化层8、第二钝化层9和正电极10，以及依次设置在晶硅衬底1背面的超薄SiO2隧穿氧化层2、氮掺杂多晶硅层3(N-Dopedpoly Si)、磷掺杂多晶硅层4(n+poly Si)、背面钝化层5和背电极6，其中，正电极10通过丝网印刷并高温烧结穿过上述的第一、第二钝化层与p+发射极7接触，背电极6通过丝网印刷及高温烧结穿过背面钝化层5与n+poly Si接触。
该实施例中TOPCON电池的制备工艺流程如下：清洗、制绒；硼扩；去PSG，背面刻蚀；原位氧化制备SiO2层，PECVD法制备N-Doped poly Si/n+poly Si；高温退火、绕镀清洗；正面氧化铝；正面氮化硅、背面氮化硅；金属化/光注入。
对比例1
如图4所示，本对比例的TOPCON电池结构包括：n型c-Si晶硅衬底1，以及依次设置在晶硅衬底1正面的p+发射极7、第一钝化层8、第二钝化层9和正电极10，以及依次设置在晶硅衬底1背面的超薄SiO2隧穿氧化层2、磷掺杂多晶硅层4(n+poly Si)、背面钝化层5和背电极6，其中，正电极10通过丝网印刷并高温烧结穿过上述的第一、第二钝化层与p+发射极7接触，背电极6通过丝网印刷及高温烧结穿过背面钝化层5与n+poly Si接触。
该对比例中TOPCON电池的制备工艺流程如下：清洗、制绒；硼扩；去PSG，背面刻蚀；原位氧化制备SiO2层，PECVD法制备n+poly Si；高温退火、绕镀清洗；正面氧化铝；正面氮化硅、背面氮化硅；金属化/光注入。
对比例2
如图5所示，本对比例的TOPCON电池结构包括：n型c-Si晶硅衬底1，以及依次设置在晶硅衬底1正面的p+发射极7、第一钝化层8、第二钝化层9和正电极10，以及依次设置在晶硅衬底1背面的超薄SiO2隧穿氧化层2、氮掺杂多晶硅层3(N-Doped poly Si)、背面钝化层5和背电极6，其中，正电极10通过丝网印刷并高温烧结穿过上述的第一、第二钝化层与p+发射极7接触；背电极6通过丝网印刷并高温烧结穿过背面钝化层5与N-Doped poly Si接触。
该对比例中TOPCON电池的制备工艺流程如下：清洗、制绒；硼扩；去PSG，背面刻蚀；原位氧化制备SiO2层，PECVD法制备N-Doped poly Si；高温退火、绕镀清洗；正面氧化铝；正面氮化硅、背面氮化硅；金属化/光注入。
对比例3
如图6所示，本对比例的TOPCON电池结构包括：n型c-Si晶硅衬底1，以及依次设置在晶硅衬底1正面的p+发射极7、第一钝化层8、第二钝化层9和正电极10，以及依次设置在晶硅衬底1背面的超薄SiO2隧穿氧化层2、氮磷混合掺杂的多晶硅层11、背面钝化层5和背电极6，其中，正电极10通过丝网印刷并高温烧结穿过上述的第一、第二钝化层与p+发射极7接触；背电极6通过丝网印刷并高温烧结穿过背面钝化层5与氮磷混合掺杂的多晶硅层11接触。
该对比例中TOPCON电池的制备工艺流程如下：清洗、制绒；硼扩；去PSG，背面刻蚀；原位氧化制备SiO2层，PECVD法制备氮磷混合掺杂的多晶硅层；高温退火、绕镀清洗；正面氧化铝；正面氮化硅、背面氮化硅；金属化/光注入。
对比例4
如图7所示，本对比例的TOPCON电池结构包括：n型c-Si晶硅衬底1，以及依次设置在晶硅衬底1正面的p+发射极7、第一钝化层8、第二钝化层9和正电极10，以及依次设置在晶硅衬底1背面的掺杂有氮元素的隧穿氧化层12、磷掺杂多晶硅层4(n+poly Si)、背面钝化层5和背电极6，其中，正电极10通过丝网印刷并高温烧结穿过上述的第一、第二钝化层与p+发射极7接触；背电极6通过丝网印刷并高温烧结穿过背面钝化层5与n+poly Si接触。
该对比例中TOPCON电池的制备工艺流程如下：清洗、制绒；硼扩；去PSG，背面刻蚀；原位氧化制备SiO2层，并在氧化过程中，对氧化物进行氮扩散，形成掺杂氮元素的氧化层；PECVD法制备磷掺杂的多晶硅层；高温退火、绕镀清洗；正面氧化铝；正面氮化硅、背面氮化硅；金属化/光注入。
效果例
对比例1、对比例2与实施例1的区别在于：实施例1中，背面的多晶硅层为氮掺杂多晶硅层3(N-Doped poly Si)和磷掺杂多晶硅层4(n+poly Si)；对比例1中，背面的多晶硅层为磷掺杂多晶硅层4(n+poly Si)；对比例2中，背面的多晶硅层为氮掺杂多晶硅层3(N-Doped poly Si)。
实施例1与对比例1、对比例2所得电池的电性能参数及接触电阻率ρc如表1所示：
表1
其中，Uoc为开路电压，单位为伏特(V)，Isc为短路电流，单位为安培(A)，Rs为串联电阻，单位为欧姆(Ω)，Rsh为并联电阻，单位为欧姆(Ω)，FF为填充因子，Eta为光电转换效率。
对比例1-3与实施例1相比，区别在于实施例1的多晶硅层为两层，分别为氮掺杂多晶硅层和磷掺杂多晶硅层，而对比例1-3均仅设置一层多晶硅层，其中，对比例1未设置氮掺杂多晶硅层，对比例2未设置磷掺杂多晶硅层，对比例3为氮磷混合的多晶硅层。由表1可以看出，实施例1的Eta最高，可以理解，在光伏电池中，寄生吸收会导致光子能量被非活性区域吸收，而不产生电荷载流子，从而降低光电转换效率。而实施例1通过在背面隧穿氧化层2与掺杂多晶硅层之间增加一层氮掺杂的多晶硅层，一方面降低了氢溢出导致爆膜的风险，另一方面，通过硅氮键的强结合作用，抑制了多晶硅层中磷的活化，防止磷掺杂至晶硅衬底1，从而实现减少寄生吸收并提高钝化效果，进而提高光电转换效率。
此外，由于掺氮会导致导电性变差，因此，对比例1的接触电阻率相对较低，而全部掺杂氮元素的对比例2的接触电阻率最高，氮磷混合掺杂的对比例4的接触电阻率次之，这主要是因为：若氮磷混合掺杂，由于氮与硅的结合能力强于磷与硅的结合能力，二者是竞争反应，因此混合掺杂会影响磷的有效掺杂浓度，可以理解，磷的掺杂包括替位掺杂和间位掺杂，所谓替位掺杂是指P原子替代了原本Si原子的位置，间位掺杂一般是指P原子掺杂至两个Si原子之间。替位掺杂为有效掺杂，间位掺杂为无效掺杂，由于氮磷与硅的竞争反应，使磷的有效掺杂浓度降低，导致背面金属化时磷掺杂多晶硅与金属栅线接触变差，从而导致接触电阻率升高，因此对比例3的接触电阻率为87mΩ·cm-2，仅次于对比例2。而实施例1中，由于是氮磷分层掺杂，氮的掺杂不会影响外层多晶硅层中磷的有效掺杂浓度，保证了背面的接触，同时内层多晶硅层中掺杂的氮又能够改善氢溢出导致的爆膜问题，同时还防止外层的磷过掺杂至晶硅衬底。
对比例4与实施例1相比，对比例4是在氧化层中掺杂氮元素，其掺杂元素的作用与实施例1中在多晶硅层中掺杂氮元素有所不同，对比例4是通过掺杂抑制磷离子或硼离子的扩散，以降低平带电压的漂移，从而提高转换效率。而实施例1是通过抑制磷的激活防止其进入c-Si引起额外的寄生吸收，以及抑制氢溢出防止其爆膜等作用实现光电转换效率的提升，且通过表1可以看出，实施例1的Eta高于对比例4，且接触电阻率也较低。
以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (13)
1.一种光伏电池叠层结构，用于设置在晶硅衬底表面，包括在所述晶硅衬底背面从内往外设置的隧穿氧化层和磷掺杂多晶硅层，其特征在于：还包括设置在所述隧穿氧化层与所述磷掺杂多晶硅层之间的氮掺杂多晶硅层。
2.如权利要求1所述的光伏电池叠层结构，其特征在于：所述氮掺杂多晶硅层的厚度为1nm-30nm。
3.如权利要求1所述的光伏电池叠层结构，其特征在于：所述磷掺杂多晶硅层的厚度为60nm-120nm。
4.如权利要求1所述的光伏电池叠层结构，其特征在于：所述隧穿氧化层厚度为1nm-3nm。
5.如权利要求1所述的光伏电池叠层结构，其特征在于：还包括背面钝化层，所述背面钝化层设置在所述磷掺杂多晶硅层远离所述氮掺杂多晶硅层的表面。
6.如权利要求5所述的光伏电池叠层结构，其特征在于：所述背面钝化层为氮化硅，所述背面钝化层的厚度为60nm-70nm。
7.如权利要求6所述的光伏电池叠层结构，其特征在于：所述背面钝化层远离所述磷掺杂多晶硅层的表面设置有背电极，所述背电极通过高温烧结穿过所述背面钝化层与所述磷掺杂多晶硅层接触。
8.如权利要求1-3任一条所述的光伏电池叠层结构，其特征在于：所述氮掺杂多晶硅层中氮的掺杂浓度为6×1018-8×1019cm-2，和/或，所述磷掺杂多晶硅层中磷的掺杂浓度为1×1020-4×1020cm-2。
9.一种光伏电池，其特征在于，包括晶硅衬底，所述晶硅衬底正面从内往外设置有p+发射极、第一钝化层和第二钝化层，所述晶硅衬底背面设置有如权利要求1-8任一项所述的光伏电池叠层结构。
10.如权利要求9所述的光伏电池，其特征在于，还包括正电极，所述正电极穿过所述第二钝化层和所述第一钝化层与所述p+发射极接触。
11.如权利要求9所述的一种光伏电池，其特征在于：所述晶硅衬底为晶向为100的n型Cz单晶硅，厚度为110mm-150mm。
12.一种光伏电池的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求9-11任一项所述的光伏电池，包括：
S1：在晶硅衬底的背面制备隧穿氧化层；
S2：采用等离子体化学气相沉积工艺在S1后的晶硅衬底背面沉积非晶硅层，并对所述非晶硅层先进行氮扩散掺杂形成掺氮非晶硅层，再进行磷扩散掺杂形成掺磷非晶硅层；
S3：对S2后的晶硅衬底进行退火处理，使所述掺氮非晶硅层转变为氮掺杂多晶硅层，所述掺磷非晶硅层转变为磷掺杂多晶硅层；
S4：在所述晶硅衬底的正面从内往外制备p+发射极、第一钝化层和第二钝化层。
13.一种光伏组件，其特征在于：包括如权利要求9-11任一项所述的光伏电池。
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