CN211789034U - 一种基于钝化接触的太阳能电池片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于钝化接触的太阳能电池片法，其制备工艺较为简单。一种基于钝化接触的太阳能电池片，包括硅基体，所述太阳能电池片还包括：第一钝化层，其形成于所述硅基体的正面之上；第一多晶/非晶硅层，其形成于所述正面钝化层之上；第一掺杂氮化硅层，其形成于所述第一多晶/非晶硅层之上；第二钝化层，其形成于所述硅基体的背面之上；第二多晶/非晶硅层，其形成于所述第二钝化层之上；及第二掺杂氮化硅层，其形成于所述第二多晶/非晶硅层之上；其中，所述第一掺杂氮化硅层和所述第二掺杂氮化硅层中的一者为P型掺杂氮化硅层，另一者为N型掺杂氮化硅层。
Description
技术领域
本实用新型属于晶硅太阳能电池领域，涉及一种基于钝化接触的太阳能电池片。
背景技术
随着光伏技术的发展，PERC（passivate emitter and rear solar cell）电池转换效率逐渐达到其量产转换效率上限，而且转换效率的限制瓶颈在于正表面（n型表面）钝化不足，载流子复合占比过大。钝化接触技术能够在p型和n型表面都获得良好的钝化效果，同时因为隧穿等载流子传输机制，钝化接触层可以兼具与硅片表面低接触电阻特性，该钝化接触层即充当了表面钝化层又充当了载流子导出连接层。然而，目前该钝化接触层的制备工艺存在如下问题，限制了其产业化进度。
一、绕镀问题解决难：目前氧化硅/多晶硅层钝化接触层通常通过低压力化学气相沉积法（Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD）制备获得，但该沉积方法在制备过程中存在绕镀，会沉积到电池另一面造成短路影响电池转换效率。为解决这一问题通常会在钝化接触层制备后再进行一次湿法刻蚀工艺对边缘进行湿法刻蚀隔离；或者事先在另外一面预先沉积一层氮化硅、碳化硅、氧化硅等掩膜层；但无论哪种方法在工艺上都增加了实现难度和制造成本，极大限制良率和产业应用推进速度；
二、光学寄生吸收大：钝化接触层中多晶硅/非晶硅层光学吸收系数高，在应用于电池表面时，因寄生吸收大的问题极大限制了电池转换效率提升幅度。为解决这一问题，行业通常采用较薄的多晶硅/非晶硅层，当采用较薄多晶硅层时，后期多晶硅掺杂较难控制，掺杂源容易穿透氧化硅层，破坏氧化硅钝化效率；同时由于掺杂源渗透进入硅基体表面会造成基体掺杂浓度上升，氧化硅层两边掺杂浓度差值缩小，载流子隧穿几率降低，造成接触电阻上升。
实用新型内容
针对上述技术问题中的至少一个，本实用新型提供了一种基于钝化接触的太阳能电池片，其制备工艺较为简单。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于钝化接触的太阳能电池片，包括硅基体，所述太阳能电池片还包括：
第一钝化层，其形成于所述硅基体的正面之上；
第一多晶/非晶硅层，其形成于所述正面钝化层之上；
第一掺杂氮化硅层，其形成于所述第一多晶/非晶硅层之上；
第二钝化层，其形成于所述硅基体的背面之上；
第二多晶/非晶硅层，其形成于所述第二钝化层之上；及
第二掺杂氮化硅层，其形成于所述第二多晶/非晶硅层之上；
其中，所述第一掺杂氮化硅层和所述第二掺杂氮化硅层中的一者为P型掺杂氮化硅层，另一者为N型掺杂氮化硅层。
在一实施例中，所述P型掺杂氮化硅层为掺硼氮化硅、掺镓氮化硅、掺铟氮化硅、掺铝氮化硅、掺铊氮化硅中的一种或多种的组合。
在一实施例中，所述N型掺杂氮化硅为掺磷氮化硅。
在一实施例中，所述第一多晶/非晶硅层为与其上的所述第一掺杂氮化硅层掺杂类型相同的掺杂多晶/非晶硅层。
在一实施例中，所述第二多晶/非晶硅层为与其上的所述第二掺杂氮化硅层掺杂类型相同的掺杂多晶/非晶硅层。
进一步地，所述第一多晶/非晶硅层和/或所述第二多晶/非晶硅层在烧结工序中被其上的掺杂氮化硅层中的掺杂源掺杂。
在一实施例中，所述第一钝化层和/或所述第二钝化层为氧化硅层。
在一实施例中，所述第一掺杂氮化硅层、所述第一多晶/非晶硅层、所述第一钝化层、所述硅基体、所述第二钝化层、所述第二多晶/非晶硅层及所述第二掺镓氮化硅层依次层叠。
在一实施例中，所述硅基体为N型硅基体或P型硅基体。
在一实施例中，所述第一钝化层和所述第二钝化层的厚度分别为1~3nm。
在一实施例中，所述第一多晶/非晶硅层和所述第二多晶/非晶硅层的厚度分别为10~90nm。
在一实施例中，所述第一掺杂氮化硅层和所述第二掺杂氮化硅层的厚度分比为50~200nm。
在一特定且优选的实施例中，所述第一掺杂氮化硅层、所述第一多晶/非晶硅层、所述第一钝化层、所述硅基体、所述第二钝化层、所述第二多晶/非晶硅层及所述第二掺镓氮化硅层依次层叠；所述硅基体为N型硅基体或P型硅基体；所述第一钝化层和所述第二钝化层的厚度分别为1~3nm；所述第一多晶/非晶硅层和所述第二多晶/非晶硅层的厚度分别为10~90nm；所述第一掺杂氮化硅层和所述第二掺杂氮化硅层的厚度分比为50~200nm。
本实用新型采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
本实用新型的基于钝化接触的太阳能电池片结构，通过采用掺杂氮化硅层的膜层掺杂技术，避免了绕镀，使得工艺简化，由原来的10-14步以上的工艺步骤，简化至5-6步，产能提升良率提升，成本大幅降低。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本实用新型实施例的一种太阳能电池片的截面示意图。
其中，
1、第一掺杂氮化硅层；2、第一多晶/非晶硅层；3、第一钝化层；4、硅基体；5、第二钝化层；6、第二多晶/非晶硅层；7、第二掺杂氮化硅层。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
本实施例提供一种基于钝化接触的太阳能电池片，具体是一种PERC太阳能电池片。该太阳能电池片包括依次层叠的第一掺杂氮化硅层1、第一多晶/非晶硅层2、第一钝化层3、硅基体4、第二钝化层5、第二多晶/非晶硅层6及第二掺镓氮化硅层7，该太阳能电池片还包括正面电极和背面电极，其中正面电极印刷在位于正面的第一掺杂氮化硅层1上并经烧结形成，背面电极印刷在位于背面的第二掺杂氮化硅层7上并经烧结形成。图1示出了该太阳能电池片局部的截面示意图，其中没有示出正面电极和背面电极。如图1所示，第一钝化层3形成于硅基体4的正面之上；第一多晶/非晶硅层2形成于正面的第一钝化层3之上；第一掺杂氮化硅层1形成于第一多晶/非晶硅层2之上；第二钝化层5形成于硅基体4的背面之上；第二多晶/非晶硅层6形成于第二钝化层5之上；第二掺杂氮化硅层7形成于第二多晶/非晶硅层6之上。进一步地，该太阳能电池片由层叠的第一掺杂氮化硅层1、第一多晶/非晶硅层2、第一钝化层3、硅基体4、第二钝化层5、第二多晶/非晶硅层6及第二掺镓氮化硅层7这七层结构及正面电极和背面电极组成。
硅基体4可以N型硅基体或P型硅基体。在一些实施方式中，硅基体4为N型硅基体，硅基体4的掺杂元素为磷元素。在另一些实施方式中，硅基体4为P型硅基体，其掺杂元素为硼、铝、镓、铟等元素中的一种或多种。
第一钝化层3和第二钝化层5具体为氧化硅层，二者可以同步生成，也可以分步生成，厚度分别为1-3nm。
第一掺杂氮化硅层1和第二掺杂氮化硅层7的掺杂类型相反，从而第一掺杂氮化硅层1和第二掺杂氮化硅层7中的一者为P型掺杂氮化硅层，另一者为N型掺杂氮化硅层。P型掺杂氮化硅层为掺硼氮化硅、掺镓氮化硅、掺铟氮化硅、掺铝氮化硅、掺铊氮化硅中的一种或多种的组合。N型掺杂氮化硅为掺磷氮化硅。如本实施例中，第一掺杂氮化硅层1为P型掺杂氮化硅层，即氮化硅掺硼（SiN:B）、氮化硅掺镓（SiN:Ga）、氮化硅掺铟（SiN:In）、氮化硅掺铟（SiN:Al）、氮化硅掺铊（SiN:Tl）时，则第二掺杂氮化硅层7为N型掺杂氮化硅层，即氮化硅掺磷（SiN:P）。反之亦然。在后续电池片金属化栅线印刷烧结中，膜层中的掺杂源部分分别扩散进入下层的第一多晶/非晶硅层2、第二多晶/非晶硅层6中。第一掺杂氮化硅层1和第二掺杂氮化硅层7分步采用PECVD法制备，厚度分别为50~200nm。
第一多晶/非晶硅层2和第二多晶/非晶硅层6均为掺杂层，且二者的掺杂类型相反。具体地，第一多晶/非晶硅层2为与其上的第一掺杂氮化硅层1掺杂类型相同的掺杂多晶/非晶硅层；第二多晶/非晶硅层6为与其上的第二掺杂氮化硅层7掺杂类型相同的掺杂多晶/非晶硅层。第一多晶/非晶硅层2和第二多晶/非晶硅层6在制备是为本证多晶/非晶硅层，可以同步生成或分步生成，厚度分别为10~90nm。在电池金属化烧结工艺中，第一多晶/非晶硅层2和第二多晶/非晶硅层6分别被其上的掺杂氮化硅层中的掺杂源掺杂，当其上为P型掺杂氮化硅层时其形成P型多晶/非晶硅层，当其上为N型掺杂氮化硅时其形成N型多晶硅/非晶硅层。如具体到本实施例中，第一掺杂氮化硅层1为P型掺杂氮化硅层，则其下方的第一多晶/非晶硅层2也为P型掺杂多晶/非晶硅层；第二掺杂氮化硅层7为N型掺杂氮化硅层，则其下方的第二多晶/非晶硅层6也为N型掺杂多晶/非晶硅层。反之亦然。
上述太阳能电池片的制备方法，只要包括如下步骤：
A、在硅片的正面制备第一钝化层3，在硅片的背面制备第二钝化层5；
B、在第一钝化层3上沉积第一多晶/非晶硅层2，在第二钝化层5上沉积第二多晶/非晶硅层6；
C、在第一多晶/非晶硅层2上和第二多晶/非晶硅层6中的一者上沉积P型掺杂氮化硅层；
D、在第一多晶/非晶硅层2上和第二多晶/非晶硅层6中的另一者上沉积N型掺杂氮化硅层；
E、烧结制备电极。
所述步骤A具体实施如下：对制绒后的硅片进行双面热氧化，石英舟中将硅片进行单片插片，在管式热氧化炉中通入氧气和氮气混合气体，流量比为1:0.1至1:15，时间为5~30min，温度为650-800℃，从而在硅片的正面和背面分别形成氧化硅层。
所述步骤B具体实施如下：管式LPCVD炉中，石英舟中将经步骤A处理后的硅片进行单片插片，压强50mtorr~20torr，通入硅烷氩气混合气体，流量比为1:0至1:1，时间为5~30min，温度为650~800℃，在硅片的正面和背面分别沉积厚度为20~200nm的多晶/非晶硅层。
所述步骤C具体实施如下：在管式PECVD设备中沉积掺杂氮化硅层，反应气体为硅烷、氨气，二者流量比为1:6:~1:15，沉积温度440℃至700℃，气压范围1600 Torr至1800Torr，功率范围13000 W至25000 W，在经步骤B处理后的硅片的其中一面沉积折射率1.9 ~2.4、膜厚50 ~ 200 nm的掺杂氮化硅层；在沉积过程中通入掺杂源气，P型掺杂源为含硼、AL、Ga、In的IIIA族元素的气体，可为硼烷、三氯化硼等气体，以实现该层氮化硅层的P型掺杂。
所述步骤D具体实施如下：在管式PECVD设备中沉积掺杂氮化硅层，反应气体为硅烷、氨气，二者流量比为1:6:至1:15，沉积温度440℃至700℃，气压范围1600 Torr至1800Torr，功率范围13000 W至25000 W，在经步骤C处理后的硅片的另一面沉积折射率1.9 ~2.4、膜厚50 ~ 200 nm的掺杂氮化硅膜；在沉积过程中通入掺杂源气，N型掺杂源为磷等VA族匀速的气体，可为磷烷、三氯氧磷等气体，以实现该层氮化硅层的N型掺杂。
所述步骤E具体实施如下：采用丝网印刷技术在步骤D处理后的硅片的双面印刷金属电极并烧结，金属化烧结过程中氮化硅层中的掺杂杂质同步掺杂进入下方的多晶/非晶硅层中，形成氧化硅/掺杂多晶硅层的钝化接触结构。
该制备方法还包括位于步骤D之后的退火步骤。该退火步骤具体实施如下：在退火炉中，700-1100℃中退火5~30min，使掺杂更加充分。
与现有技术相比，该太阳能电池片结构和制备方法，通过采用掺杂氮化硅层的膜层掺杂技术，避免了绕镀，使得工艺简化，由原来的10-14步以上的工艺步骤，简化至5-6步，产能提升良率提升，成本大幅降低。同时掺杂过程适用于更低厚度的多晶硅/非晶硅层。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于钝化接触的太阳能电池片，包括硅基体，其特征在于：所述太阳能电池片还包括：
第一钝化层，其形成于所述硅基体的正面之上；
第一多晶/非晶硅层，其形成于所述正面钝化层之上；
第一掺杂氮化硅层，其形成于所述第一多晶/非晶硅层之上；
第二钝化层，其形成于所述硅基体的背面之上；
第二多晶/非晶硅层，其形成于所述第二钝化层之上；及
第二掺杂氮化硅层，其形成于所述第二多晶/非晶硅层之上；
其中，所述第一掺杂氮化硅层和所述第二掺杂氮化硅层中的一者为P型掺杂氮化硅层，另一者为N型掺杂氮化硅层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述P型掺杂氮化硅层为掺硼氮化硅、掺镓氮化硅、掺铟氮化硅、掺铝氮化硅或掺铊氮化硅。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述N型掺杂氮化硅为掺磷氮化硅。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述第一多晶/非晶硅层为与其上的所述第一掺杂氮化硅层掺杂类型相同的掺杂多晶/非晶硅层。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述第二多晶/非晶硅层为与其上的所述第二掺杂氮化硅层掺杂类型相同的掺杂多晶/非晶硅层。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述第一钝化层和/或所述第二钝化层为厚度为1~3nm的氧化硅层。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述第一掺杂氮化硅层、所述第一多晶/非晶硅层、所述第一钝化层、所述硅基体、所述第二钝化层、所述第二多晶/非晶硅层及所述第二掺镓氮化硅层依次层叠。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述硅基体为N型硅基体或P型硅基体。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述第一多晶/非晶硅层和所述第二多晶/非晶硅层的厚度分别为10~90nm。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池片，其特征在于：所述第一掺杂氮化硅层和所述第二掺杂氮化硅层的厚度分比为50~200nm。
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| CN202020490147.4U CN211789034U (zh) | 2020-04-07 | 2020-04-07 | 一种基于钝化接触的太阳能电池片 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111477696A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-31 | 苏州腾晖光伏技术有限公司 | 一种基于钝化接触的太阳能电池片及其制备方法 |
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2020
- 2020-04-07 CN CN202020490147.4U patent/CN211789034U/zh active Active
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