CN210866196U - 一种光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构及光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构及光伏组件，光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构包括电池片主体、设置在所述电池片主体表面的第一隧穿氧化层、设置在所述隧穿氧化层表面的所述第一多晶硅薄膜层，所述电池片主体表面包括钝化接触区和吸光区，所述第一隧穿氧化层设置在所述钝化接触区，所述第一多晶硅薄膜层在所述电池片主体表面的投影在所述钝化接触区内。通过第一隧穿氧化层、第一多晶硅薄膜层仅仅覆盖钝化接触区，提高了该区域的钝化水平，降低了电池表面的复合，而第一隧穿氧化层、第一多晶硅薄膜层不在吸光区即非金属接触区，减少了对阳光的遮挡，提高了光吸收效率。

Description

一种光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构及光伏组件

技术领域

本实用新型涉及光伏电池技术领域，特别是涉及一种光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构及光伏组件。

背景技术

随着太阳能光伏市场的发展，人们对高效的晶体硅电池的需求越来越急迫。而由于光伏技术的不断发展，光伏电池的制造技术成本在不断下降，市场竞争更加激烈，高质量低成本的光伏电池是提高竞争力的主要因素。

对于晶硅太阳能而言，表面钝化技术日益成熟，钝化水平趋于饱和。限制晶硅晶硅太阳能电池开路电压和转换效率进一步提升的主要因素是金属电极与晶硅表面接触区域复合电流过大，高出非金属接触区域复合电流2个数量级。

隧穿氧化层钝化接触技术可以将金属接触区域的复合，然而该结构中的硅基薄膜对太阳光的强吸收性，限制了隧穿氧化层钝化接触技术在晶硅太阳能电池正面的使用，导致晶硅太阳电池转换效率进一步提升受到阻碍。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构以及光伏组件，与现有量产晶硅电池量产工艺兼容，能快速地投入量产，起到快速提效降本的作用。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构，包括电池片主体、设置在所述电池片主体表面的第一隧穿氧化层、设置在所述隧穿氧化层表面的第一多晶硅薄膜层，所述电池片主体表面包括钝化接触区和吸光区，所述第一隧穿氧化层设置在所述钝化接触区，所述第一多晶硅薄膜层在所述电池片主体表面的投影在所述钝化接触区内。

其中，还包括设置在所述第一隧穿氧化层与所述电池片主体之间的第二隧穿氧化层、第二多晶硅薄膜层，所述第二隧穿氧化层、所述第二多晶硅薄膜层在所述电池片主体的投影同时覆盖所述钝化接触区、所述吸光区。

其中，所述第一隧穿氧化层、第二隧穿氧化层的厚度为0.5nm～5nm。

其中，所述第一多晶硅薄膜层的厚度为20nm～300nm。

其中，所述第二多晶硅薄膜层的厚度为5nm～50nm。

其中，所述第一隧穿氧化层的厚度与所述第二隧穿氧化层的厚度相等。

其中，所述电池片主体为单面电池片主体或双面电池片主体。

除此之外，本实用新型实施例还提供了一种光伏组件，包括电池片主体以及设置在所述电池片主体的如上所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构。

本实用新型实施例所提供的光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构及光伏组件，与现有技术相比，具有以下优点：

本实用新型实施例提供的光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构及光伏组件，通过第一隧穿氧化层、第一多晶硅薄膜层仅仅覆盖钝化接触区，提高了该区域的钝化水平，降低了电池表面的复合，而第一隧穿氧化层、第一多晶硅薄膜层不在吸光区即非金属接触区，减少了对阳光的遮挡，提高了光吸收效率，且与现有量产晶硅电池量产工艺兼容，能快速地投入量产，起到快速提效降本的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型提供的光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构的一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构的另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1～图2，图1为本实用新型提供的光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构的一种实施例的结构示意图；图2为本实用新型提供的光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构的另一种实施例的结构示意图。

在一种具体实施方式中，所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构，包括电池片主体10、设置在所述电池片主体10表面的第一隧穿氧化层20、设置在所述隧穿氧化层表面的第一多晶硅薄膜层30，所述电池片主体10表面包括钝化接触区和吸光区，所述第一隧穿氧化层20设置在所述钝化接触区，所述第一多晶硅薄膜层30在所述电池片主体10表面的投影在所述钝化接触区内。

通过第一隧穿氧化层20、第一多晶硅薄膜层30仅仅覆盖钝化接触区，提高了该区域的钝化水平，降低了电池表面的复合，而第一隧穿氧化层20、第一多晶硅薄膜层30不在吸光区即非金属接触区，减少了对阳光的遮挡，提高了光吸收效率，且与现有量产晶硅电池量产工艺兼容，能快速地投入量产，起到快速提效降本的作用。

由于现有钝化接触区为正面覆盖，而在本实用新型中仅仅在金属接触区进行覆盖，通过这种方式实现了电池效率的提升。

由于在最后需要在第一隧穿氧化层20表面进行金属电极的烧结，而第一隧穿氧化层20以及第一多晶硅薄膜层30的厚度极小，在金属电极的设置过程中，很容易将第一晶硅薄膜层烧穿到达电池片主体10形成损伤，为了避免这种情况的发生，进一步降低金属接触区的复合，提升电池的性能，在本实用新型的一个实施例中，所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构还包括设置在所述第一隧穿氧化层20与所述电池片主体10之间的第二隧穿氧化层 40、第二多晶硅薄膜层50，所述第二隧穿氧化层40、所述第二多晶硅薄膜层 50在所述电池片主体10的投影同时覆盖所述钝化接触区、所述吸光区。

在这种结构中，第一多晶硅薄膜层30的掺杂浓度大于第二多晶硅薄膜层 50的掺杂浓度，形成高低结结构，利用钝化接触“高低结”结构，解决了钝化接触结构全面钝化与光吸收以及金属电极穿透损伤之间的不兼容问题，提升了电池的转换效率。

本实用新型中对隧穿氧化层的厚度以及形成方式不做限定，一般所述第一隧穿氧化层20、第二隧穿氧化层40的厚度为0.5nm～5nm。

本实用新型中对于晶硅薄膜层的厚度以及沉积方式不做限定，一般所述第一多晶硅薄膜层30、所述第二多晶硅薄膜层50的厚度为20nm～300nm。

优选的，所述第一隧穿氧化层20的厚度与所述第二隧穿氧化层40的厚度相等。

优选的，所述第一多晶硅薄膜层30的厚度与所述第二多晶硅薄膜层50 厚度相等。

本实用新型中的所述电池片主体10可以为单面电池片主体10，也可以为双面电池片主体10。

在一个实施方式中，上述的光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构工艺如下：

(1)、在硅片表面形成第一隧穿氧化层20。该硅片可以为单晶或者多晶硅片，硅片表面掺杂类型可以为P型或者N型，硅片表面可以为去损伤、抛光或者制绒之后的硅片，而其中第一隧穿氧化层20可以采用热氧化、热HNO3 氧化或者CVD方法沉积形成，厚度在0.5-5nm之间。

(2)、在第一隧穿氧化层20上面制备第一多晶硅薄膜。具体的，多晶硅薄膜可以为掺杂或者本征多晶硅薄膜，制备方法可以为CVD沉积、PVD沉积以及化学旋涂中的一种，可以包含或者不包含后续退火工艺，第一多晶硅薄膜的厚度在20nm-300nm之间。

(3)、在第一多晶硅薄膜表面沉积局部抗腐蚀保护层，保护需保留隧穿氧化层钝化接触区域。具体的，可以是有机物或者无机物，局部图形化可以采用喷墨打印或者丝网印刷的方式实现。

(4)、利用第一化学液体刻蚀非保护区域的多晶硅薄膜。具体的，第一化学液可以为碱或者碱混合液体，该液体可以刻蚀第一多晶硅薄膜层30，但不腐蚀第一隧穿氧化层20，可以将刻蚀控制到停留在第一隧穿氧化层20表面，保护电池片主体10表面形貌；

(5)、利用第二化学液体去除抗腐蚀保护层。具体的，可以为酸或者碱的混合液体，该液体刻蚀环境，可以去除抗腐蚀保护层，但不会损伤电池片主体10表面；

(6)、利用第三化学液体，去除刻蚀区域的第一隧穿氧化层20。具体的，第三化学液体为HF溶液，通过控制反应时间以及溶液浓度可以控制腐蚀速度。

在另一个实施方式中，上述的光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构工艺如下：

(1)、在硅片表面形成第二隧穿氧化层40。硅片可以为单晶或者多晶硅片，硅片表面掺杂类型可以为P型或者N型，硅片表面可以为去损伤、抛光或者制绒之后。第二隧穿氧化层40可以采用热氧化、热HNO3氧化或者CVD 方法沉积形成，厚度在0.5-5nm之间。

(2)、在第二隧穿氧化层40上面制备第二多晶硅薄膜。第二多晶硅薄膜可以为掺杂或者本征多晶硅薄膜，制备方法包括CVD沉积、PVD沉积以及化学旋涂等，可以包含或者不包含后续退火工艺，第二多晶硅薄膜的厚度在 5nm-50nm之间。

(3)、在第二多晶硅薄膜表面形成第一隧穿氧化层20。在具体实施案例中硅片可以为单晶或者多晶硅片，硅片表面掺杂类型可以为P型或者N型，硅片表面可以为去损伤、抛光或者制绒之后。隧穿氧化层可以采用热氧化、热HNO3氧化或者CVD方法沉积形成，厚度在0.5-5nm之间。

(4)、在第一隧穿氧化层20上面制备第一层多晶硅薄膜。在具体实施案例中，多晶硅薄膜可以为掺杂或者本征多晶硅薄膜，制备方法包括CVD沉积、 PVD沉积以及化学旋涂等，可以包含或者不包含后续退火工艺，第一晶硅薄膜的厚度在20-300nm之间。

(5)、在第一多晶硅薄膜表面形成局部抗腐蚀保护层，保护需保留隧穿氧化层钝化接触区域。可以是有机物或者无机物，局部图形化可以采用喷墨打印或者丝网印刷的方式实现。

(6)、采用第一化学液体刻蚀非保护区域的第一多晶硅薄膜层30。第一刻蚀化学液为碱或者碱混合液体，该液体可以刻蚀第一多晶硅薄膜层30，但不腐蚀第一隧穿氧化层20，将刻蚀控制到停留在第一隧穿氧化层20表面，保护第一隧穿氧化层20；

(7)、利用第二化学液体去除抗腐蚀保护层。第二化学液体可以为酸或者碱的混合液体，该液体刻蚀环境，可以去除抗腐蚀保护层，但不会损伤第二多晶硅薄膜层50、第一多晶硅薄膜层30；

(8)、利用第三化学液体，去除刻蚀区域的第一层隧穿氧化层，第三化学液体一般为HF溶液。

采用上述工艺，局部隧穿氧化层钝化接触结构工艺方法不需要用到 PECVD掩膜工艺，工艺简单；局部隧穿氧化层钝化接触结构工艺方法不会用到激光刻蚀工艺，避免了激光造成的硅片基底损伤；局部隧穿氧化层钝化接触结构工艺方法可以将多晶硅刻蚀控制在隧穿氧化层表面，可以保护硅基底表面形貌，避免二次制绒工艺；局部隧穿氧化层钝化接触升级结构，利用钝化接触“高低结”结构，解决了钝化接触结构全面钝化与光吸收以及金属电极穿透损伤之间的不兼容问题，提升了电池的转换效率；局部隧穿氧化层钝化接触升级结构工艺方法，不需要用到PECVD掩膜工艺，工艺简单；局部隧穿氧化层钝化接触结构工艺方法不会用到激光刻蚀工艺，避免了激光对超薄钝化接触结构和硅基底的损伤；局部隧穿氧化层钝化接触结构工艺方法可以将多晶硅刻蚀控制在隧穿氧化层表面，可以在非金属接触区域保留超薄钝化接触结构。

除此之外，本实用新型实施例还提供了一种光伏组件，包括电池片主体以及设置在所述电池片主体的如上所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构。

由于所述光伏组件包括如上所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构，具有相同的有益效果，本实用新型在此不再赘述。

综上所述，本实用新型实施例提供的光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构及光伏组件，通过第一隧穿氧化层、第一多晶硅薄膜层仅仅覆盖钝化接触区，提高了该区域的钝化水平，降低了电池表面的复合，而第一隧穿氧化层、第一多晶硅薄膜层不在吸光区即非金属接触区，减少了对阳光的遮挡，提高了光吸收效率，且与现有量产晶硅电池量产工艺兼容，能快速地投入量产，起到快速提效降本的作用。

以上对本实用新型所提供的光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构及光伏组件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构，其特征在于，包括电池片主体、设置在所述电池片主体表面的第一隧穿氧化层、设置在所述隧穿氧化层表面的第一多晶硅薄膜层，所述电池片主体表面包括钝化接触区和吸光区，所述第一隧穿氧化层设置在所述钝化接触区，所述第一多晶硅薄膜层在所述电池片主体表面的投影在所述钝化接触区内。

2.如权利要求1所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构，其特征在于，还包括设置在所述第一隧穿氧化层与所述电池片主体之间的第二隧穿氧化层、第二多晶硅薄膜层，所述第二隧穿氧化层、所述第二多晶硅薄膜层在所述电池片主体的投影同时覆盖所述钝化接触区、所述吸光区。

3.如权利要求2所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构，其特征在于，所述第一隧穿氧化层、第二隧穿氧化层的厚度为5nm～50nm。

4.如权利要求3所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构，其特征在于，所述第一多晶硅薄膜层的厚度为20nm～300nm。

5.如权利要求3所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构，其特征在于，所述第二多晶硅薄膜层的厚度为5nm～50nm。

6.如权利要求5所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构，其特征在于，所述第一隧穿氧化层的厚度与所述第二隧穿氧化层的厚度相等。

7.如权利要求6所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构，其特征在于，所述电池片主体为单面电池片主体或双面电池片主体。

8.一种光伏组件，其特征在于，包括电池片主体以及设置在所述电池片主体的如权利要求1-7任意一项所述光伏电池局部隧穿氧化层钝化接触结构。

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