CN209561421U - 一种p型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池 - Google Patents

一种p型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池 Download PDF

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洪布双
张鹏
尹丙伟
王岚
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Abstract

本实用新型公开了一种P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池，属于晶体硅太阳能电池技术领域，其目的在于解决现有技术中太阳能电池背面钝化效果差的问题，本实用新型包括正面电极、减反射层一、N型重掺杂硅层、P型硅基底、Al2O3钝化层、减反射层二、背面电极，N型重掺杂硅层还层叠设置有N型重掺杂多晶硅层以及SiO2层，SiO2层与P型硅基底接触设置，正面电极穿透减反射层一与N型重掺杂多晶硅层相接触。本实用新型通过在硅片正面先形成二氧化硅层，再于二氧化硅层上形成N型重掺杂多晶硅层，进而减小了金属接触区域的复合损失，进而提升了电池的转换效率。

Description

一种P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池
技术领域
本实用新型属于晶体硅太阳能电池技术领域，具体涉及一种P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池。
背景技术
目前太阳能电池主要以晶体硅作为基底材料，由于在硅片表面周期性破坏，会产生大量垂悬键(dangling bond)，使得晶体表面存在大量位于带隙中的缺陷能级；除此之外，位错、化学残留物、表面金属的沉积均会导入缺陷能级，使得硅片表面成为复合中心，造成较大的表面复合速率，进而限制了转换效率。背钝化太阳能电池在正面镀膜SiNx，背面镀膜Al203、SiNx迭层，减小表面复合的速率效果一般。除此之外，由于太阳能电池正面为太阳光直接入射的吸光面，钝化层设计必须考虑光吸收问题，这使得正面钝化层的研究受到了很大的限制。
现有技术的背钝化(PERC)太阳能电池的主要制程为：制绒、磷扩散、背面刻蚀、退火、背面镀膜Al203、背面镀膜SiNx、正面镀膜SiNx、背面钝化层激光开槽、印刷正背面电极电场、高温烧结，最后形成背钝化太阳能电池。由于在电池背面，沉积了绝缘的钝化层，必须通过激光刻蚀，选择性刻蚀掉部分钝化层，让硅层裸露，再将背电场铝浆印刷在激光刻蚀区，与硅层形成直接接触，从而实现导电。因此，背面激光刻蚀区，由于部分钝化层被去除，钝化能力下降，直接影响了整体的背面钝化的效果，导致降低了电池的转换效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：解决现有技术中太阳能电池背面钝化效果差的问题，提供一种钝化效果更好、转换效率更高的P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池，包括正面电极、减反射层一、N型重掺杂硅层、P型硅基底、Al2O3钝化层、减反射层二、背面电极，所述减反射层一、N型重掺杂硅层、P型硅基底、Al2O3钝化层、减反射层二、背面电极依次层叠设置，N型重掺杂硅层还层叠设置有N型重掺杂多晶硅层以及SiO2层，SiO2层与P型硅基底接触设置，正面电极穿透减反射层一与N型重掺杂多晶硅层相接触。
作为优选的，P型硅基底靠近Al2O3钝化层的背面嵌设有P型重掺杂硅层，背面电极依次穿过减反射层二、Al2O3钝化层与P型重掺杂硅层相接触。
作为优选的，所述Al2O3钝化层的厚度为3-10nm，所述减反射层一以及减反射层二均为SiNx减反射层，SiNx减反射层的厚度为100-150nm。
作为优选的，所述N型重掺杂多晶硅层的厚度为15-300nm，SiO2层的厚度为0.3-3nm。
作为优选的，所述正面电极采用Ag栅指电极，背面电极采用Al电极。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型中，P型隧穿氧化物钝化接触(Tunnel Oxide Passivated Contact，TOPCon)太阳能电池结构，由隧穿氧化物结合重掺杂硅薄膜形成的钝化接触结构，取代原先的整面掺杂背表面区域(full area doped back surface region)。具体来说，在钝化接触结构中，隧穿氧化物层形成于硅基板的表面，采用氧化硅(SiOx，x≤2)作为钝化隧穿层。氧化硅具有优良的界面钝化效果，有利于显着降低整个硅片表面的复合速度，而重掺杂硅薄膜可透过低压化学气相沈积(LPCVD)或电浆辅助化学气相沈积(PECVD)覆盖于隧穿氧化物层的表面。当然，此处硅基板以及硅片均为如图1所示的P型硅基底。因此，如上所述设置的TOPCon太阳能电池结构可结合现有异质接面结构以及传统多晶硅接面结构的优点，即具有高载子选择性、高温度稳定性，优良的界面钝化效果，从而实现高转换效率，高稳定性的太阳能电池。
2、本实用新型中，P型硅基底正面设置的二氧化硅层以及N型重掺杂多晶硅层可减小金属接触区域的复合损失，而硅片背面设置的三氧化二铝层以及氮化硅层增加了原子态的氢饱和基体表面悬挂键提供大量的固定电荷场钝化效应，进而保持较高的短路电流，增加开路电压，提升填充因子，提升电池转换效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图中标记：1-正面电极、2-减反射层一、3-N型重掺杂多晶硅层、4-SiO2层、5-N型重掺杂硅层、6-P型硅基底、7-P型重掺杂硅层、8-AI2O3钝化层、9-减反射层二、10-背面电极。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
一种P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池，包括正面电极、减反射层一、N型重掺杂硅层、P型硅基底、Al2O3钝化层、减反射层二、背面电极，所述减反射层一、N型重掺杂硅层、P型硅基底、Al2O3钝化层、减反射层二、背面电极依次层叠设置，N型重掺杂硅层还层叠设置有N型重掺杂多晶硅层以及SiO2层，SiO2层与P型硅基底接触设置，正面电极穿透减反射层一与N型重掺杂多晶硅层相接触。
其中，正面电极采用Ag栅指电极，背面电极采用Al电极。
其中，P型硅基底靠近Al2O3钝化层的背面嵌设有P型重掺杂硅层，背面电极依次穿过减反射层二、Al2O3钝化层与P型重掺杂硅层相接触。
其中，所述Al2O3钝化层的厚度设置为3nm，减反射层一、减反射层二均为SiNx减反射层，SiNx减反射层的厚度设置为100nm；所述N型重掺杂多晶硅层的厚度设置为15nm，Si02层的厚度设置为0.3nm。
实施例2
在本实施例中，P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池包括正面电极、减反射层一、N型重掺杂硅层、P型硅基底、Al2O3钝化层、减反射层二、背面电极，所述减反射层一、N型重掺杂硅层、P型硅基底、Al2O3钝化层、减反射层二、背面电极依次层叠设置，N型重掺杂硅层还层叠设置有N型重掺杂多晶硅层以及SiO2层，SiO2层与P型硅基底接触设置，正面电极穿透减反射层一与N型重掺杂多晶硅层相接触。
其中，正面电极采用Ag栅指电极，背面电极采用Al电极。
其中，P型硅基底靠近Al2O3钝化层的背面嵌设有P型重掺杂硅层，背面电极依次穿过减反射层二、Al2O3钝化层与P型重掺杂硅层相接触。
其中，所述Al2O3钝化层的厚度设置为7nm，减反射层一、减反射层二均为SiNx减反射层，SiNx减反射层的厚度设置为125nm；所述N型重掺杂多晶硅层的厚度设置为158nm，SiO2层的厚度设置为1.6nm。
实施例3
在本实施例中，P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池包括正面电极、减反射层一、N型重掺杂硅层、P型硅基底、AI2O3钝化层、减反射层二、背面电极，所述减反射层一、N型重掺杂硅层、P型硅基底、AI2O3钝化层、减反射层二、背面电极依次层叠设置，N型重掺杂硅层还层叠设置有N型重掺杂多晶硅层以及SiO2层，SiO2层与P型硅基底接触设置，正面电极穿透减反射层一与N型重掺杂多晶硅层相接触。
其中，正面电极采用Ag栅指电极，背面电极采用AI电极。
其中，P型硅基底靠近Al2O3钝化层的背面嵌设有P型重掺杂硅层，背面电极依次穿过减反射层二、Al2O3钝化层与P型重掺杂硅层相接触。
其中，所述Al2O3钝化层的厚度设置为10nm，减反射层一、减反射层二均为SiNx减反射层，SiNx减反射层的厚度设置为150nm；所述N型重掺杂多晶硅层的厚度设置为300nm，SiO2层的厚度设置为3nm。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池，其特征在于：包括正面电极(1)、减反射层一(2)、N型重掺杂硅层(5)、P型硅基底(6)、Al2O3钝化层(8)、减反射层二(9)、背面电极(10)，所述减反射层一(2)、N型重掺杂硅层(5)、P型硅基底(6)、Al2O3钝化层(8)、减反射层二(9)、背面电极(10)依次层叠设置，N型重掺杂硅层(5)还层叠设置有N型重掺杂多晶硅层(3)以及SiO2层(4)，SiO2层(4)与P型硅基底(6)接触设置，正面电极(1)穿透减反射层一(2)与N型重掺杂多晶硅层(3)相接触。
2.如权利要求1所述的一种P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池，其特征在于：P型硅基底(6)靠近Al2O3钝化层(8)的背面嵌设有P型重掺杂硅层(7)，背面电极(10)依次穿过减反射层二(9)、Al2O3钝化层(8)与P型重掺杂硅层(7)相接触。
3.如权利要求1或2所述的一种P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池，其特征在于：所述Al2O3钝化层(8)的厚度为3-10nm，减反射层一(2)、减反射层二(9)均为SiNx减反射层，SiNx减反射层的厚度为100-150nm。
4.如权利要求1所述的一种P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池，其特征在于：所述N型重掺杂多晶硅层(3)的厚度为15-300nm，SiO2层(4)的厚度为0.3-3nm。
5.如权利要求1所述的一种P型隧穿氧化物钝化接触太阳能电池，其特征在于：所述正面电极(1)采用Ag栅指电极，背面电极(10)采用Al电极。
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