CN213520011U - 具有隧穿钝化接触的高效p型晶体硅太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，包括硅基体(1)，其特征在于，在硅基体(1)的正面依次沉积有掺磷N型扩散层(2)、隧穿氧化硅薄膜(3)、透明导电薄膜(4)和减反膜(5)，在硅基体(1)的背面沉积有钝化膜(6)，在硅基体(1)的正面设置有正面电极(7)，在硅基体(1)的背面设置有背面电极(8)。本实用新型解决了电池正面的发射极及金属接触区的复合电流密度偏高，同时减弱多晶硅薄膜正面吸光性问题，提供了一种兼顾吸光性及钝化性能的高效P型电池。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体技术领域，涉及一种具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池。
背景技术
近年来，光伏产业化技术发展迅速，各个制造环节均有技术更新。新技术、新工艺带来的是更低的成本及更优的产品性能。最近几年国内晶体硅太阳电池技术的进展仍旧主要集中在PERC 电池的产业导入上，虽然P-型PERC电池的产能一直在增长，但是其产业化效率增长或许已接近饱，因此迫切需要开发下一代的PERC电池，希望能在原有产线的基础上，尽量减少工艺改动而实现产品性能及成本的突破。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池。
为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
一种具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，包括硅基体(1)，其特征在于，在硅基体(1)的正面依次沉积有掺磷 N型扩散层(2)、隧穿氧化硅薄膜(3)、透明导电薄膜(4)和减反膜(5)，在硅基体(1)的背面沉积有钝化膜(6)，在硅基体(1) 的正面设置有正面电极(7)，在硅基体(1)的背面设置有背面电极(8)。
进一步的，在掺磷N型扩散层(2)与透明导电薄膜(4)之间还设置有隧穿氧化硅薄膜(3)。
进一步的，掺磷N型扩散层(2)通过单独的磷掺杂工艺、多晶硅薄膜的薄膜掺杂工艺得到，隧穿氧化硅薄膜(3)通过热氧化、湿法氧化或者暴露于强氧化性气体中得到。
进一步的，所述的透明导电薄膜(4)为含铟、锡、锌、镉、钛的其中一种的金属氧化物和/或氮化物薄膜。
进一步的，所述的减反膜(5)为多层SiNx薄膜、SiOxNy薄膜、SiOx薄膜或AlOx薄膜，或者为SiNx薄膜SiOxNy薄膜、SiOx 薄膜和AlOx薄膜两种及以上的组合。
进一步的，所述的钝化膜(6)为多层SiNx薄膜、SiOxNy薄膜、SiOx薄膜或AlOx薄膜，或者为SiNx薄膜、SiOxNy薄膜、SiOx 薄膜和AlOx薄膜两种及以上的组合
进一步的，隧穿氧化硅薄膜(3)的厚度为0.3-10nm，透明导电薄膜(4)的厚度为10-300nm，减反膜(5)的厚度为30-300nm，钝化膜(6)的厚度为10-300nm。
进一步的，所述正面电极(7)的浆料为烧穿型，浆料烧穿减反膜(5)后直接与透明导电薄膜(4)形成接触。
进一步的，所述正面电极(7)的浆料为非烧穿型，通过激光、刻蚀或者阻挡线的方式将减反膜(5)打开后浆料与透明导电薄膜 (4)形成接触。
进一步的，所述背面电极(8)的浆料为烧穿型，浆料烧穿钝化膜(6)后直接与硅基体(1)接触；或者，所述背面电极(8) 的浆料为非烧穿型，浆料通过激光、刻蚀或者阻挡线的方式将钝化膜(6)打开后与硅基体(1)形成接触。
本实用新型的具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，可以通过下述步骤制备得到：
1)硅基体经过清洗后，通过管式磷扩散形成掺磷N型扩散层，
2)在掺磷N型扩散层表面生长一层隧穿氧化硅薄膜；
3)在隧穿氧化硅薄膜上沉积透明导电薄膜；
4)在透明导电薄膜上沉积减反膜；
5)去掉硅基体背面的减反膜、透明导电薄膜和掺杂型多晶硅薄膜；
6)硅基体背面进行抛光或制绒处理；
7)在硅基体背面沉积钝化膜；
8)激光布局开孔；
9)印刷金属浆料、烧结及退火。
在步骤2)中，生长隧穿氧化硅薄膜为湿法氧化或热氧化工艺，当选择热氧化工艺时，步骤2)和3)同时进行；
在步骤3)中，沉积方式为溅射、ALD、LPCVD、PECVD、MOCVD 或PVD；
在步骤4)中，沉积方式为ALD或PECVD；
在步骤5)中，采用干法或者湿法方式，干法方式为等离子体刻蚀，湿法用酸液或者碱液腐蚀。
在步骤9)中，印刷金属浆料为烧穿型或非烧穿型，当为非烧穿型时，用激光、刻蚀浆料或者阻挡线浆料的方式将硅基体表面的相应的膜打开，烧结后形成接触。
与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：解决了电池正面的发射极及金属接触区的复合电流密度偏高，同时减弱多晶硅薄膜正面吸光性问题，提供了一种兼顾吸光性及钝化性能的高效 P型电池。同时，本实用新型的正面结构中，减少了一层多晶硅薄膜，而多晶硅薄膜具有吸光性，因此，去掉多晶硅薄膜可以提高太阳能电池的光电转换效率。通过精确的模拟计算，该新型结构的高效电池效率可以达到24％，较传统PERC电池结构的电池效率提升1.5％-2％abs。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本实用新型具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池的示意图。
图中：硅基体1、掺磷N型扩散层2、隧穿氧化硅薄膜3、透明导电薄膜4、减反膜5、钝化膜6、正面电极7、背面电极8。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步说明。
如图1所示，一种具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，包括硅基体1，在硅基体1的正面依次沉积有掺磷N型扩散层2、隧穿氧化硅薄膜3、透明导电薄膜4和减反膜5，在硅基体1的背面沉积有钝化膜6。
具体地，掺磷N型扩散层2通过单独的磷掺杂工艺、隧穿氧化硅薄膜3通过热氧化、湿法氧化或者暴露于强氧化性气体中得到。透明导电薄膜4为含铟、锡、锌、镉、钛的其中一种或多种的金属氧化物和/或氮化物薄膜。减反膜5为多层SiNx薄膜、 SiOxNy薄膜、SiOx薄膜或AlOx薄膜，或者为SiNx薄膜、SiOxNy 薄膜、SiOx薄膜和AlOx薄膜两种及以上的组合。钝化膜6为多层SiNx薄膜、SiOxNy薄膜、SiOx薄膜或AlOx薄膜，或者为SiNx 薄膜、SiOxNy薄膜、SiOx薄膜和AlOx薄膜两种及以上的组合。
隧穿氧化硅薄膜3的厚度为0.3-10nm，透明导电薄膜4的厚度为2-300nm，减反膜5的厚度为2-300nm，钝化膜6的厚度为 10-300nm，掺磷N型扩散层方块电阻为50-500ohm/◇。
减反膜5连接有正面电极7，硅基体1背面及钝化膜6连接有背面电极8，正面电极7和背面电极8分别用金属浆料烧结制成。
本实用新型的具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，可以通过以下步骤制备得到：
1)采用P型单晶硅衬底，经过抛光制绒后，在管式扩散炉进行磷掺杂，方块电阻为150ohm/sq；
2)去除表面磷硅玻璃，并进行清洗，然后热氧化生长隧穿氧化硅薄膜，膜厚为1.5nm；
3)在隧穿氧化硅薄膜上用LPCVD沉积掺硼的氧化锌薄膜，厚度为50nm；
4)在氧化锌薄膜上用PECVD沉积AlOx/SiNx减反膜，氧化铝薄膜厚度为10nm，氮化硅薄膜厚度为50nm；
5)采用单面刻蚀设备，用5％HF溶液依次刻蚀掉背面绕镀的 AlOx/SiNx薄膜，氧化锌薄膜；
6)用5％的KOH溶液刻掉掉背面的磷扩散层，同时对硅基体背面进行抛光处理；
7)用PECVD在硅基体背面沉积AlOx/SiNx薄膜；
8)激光局部开孔；
9)印刷背银并烘干，印刷背面铝浆并烘干，印刷正面银浆，共烧，退火。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神。
Claims (8)
1.一种具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，包括硅基体(1)，其特征在于，在硅基体(1)的正面依次沉积有掺磷N型扩散层(2)、隧穿氧化硅薄膜(3)、透明导电薄膜(4)和减反膜(5)，在硅基体(1)的背面沉积有钝化膜(6)，在硅基体(1)的正面设置有正面电极(7)，在硅基体(1)的背面设置有背面电极(8)。
2.根据权利要求1所述的具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述的透明导电薄膜(4)为含铟、锡、锌、镉、钛的其中一种的金属氧化物和/或氮化物薄膜。
3.根据权利要求1所述的具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述的减反膜(5)为多层SiNx薄膜、SiOxNy薄膜、SiOx薄膜或AlOx薄膜，或者为SiNx薄膜、SiOxNy薄膜、SiOx薄膜和AlOx薄膜两种及以上的组合。
4.根据权利要求1所述的具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述的钝化膜(6)为多层SiNx薄膜、SiOxNy薄膜、SiOx薄膜或AlOx薄膜，或者为SiNx薄膜、SiOxNy薄膜、SiOx薄膜和AlOx薄膜两种及以上的组合。
5.根据权利要求1所述的具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，隧穿氧化硅薄膜(3)的厚度为0.3-10nm，透明导电薄膜(4)的厚度为10-300nm，减反膜(5)的厚度为30-300nm，钝化膜(6)的厚度为10-300nm。
6.根据权利要求1-5任一所述的具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述正面电极(7)的浆料为烧穿型，浆料烧穿减反膜(5)后直接与透明导电薄膜(4)形成接触。
7.根据权利要求1-5任一所述的具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述正面电极(7)的浆料为非烧穿型，通过激光、刻蚀或者阻挡线的方式将减反膜(5)打开后浆料与透明导电薄膜(4)形成接触。
8.根据权利要求1-5任一所述的具有隧穿钝化接触的高效P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述背面电极(8)的浆料为烧穿型，浆料烧穿钝化膜(6)后直接与硅基体(1)接触；或者，所述背面电极(8)的浆料为非烧穿型，浆料通过激光、刻蚀或者阻挡线的方式将钝化膜(6)打开后与硅基体(1)形成接触。
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| CN115125510A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-30 | 中威新能源(成都)有限公司 | 化学气相沉积方法、载具、电池片及异质结电池 |
| WO2023011653A1 (zh) * | 2021-08-05 | 2023-02-09 | 天合光能股份有限公司 | 钝化接触结构、其制备方法以及其应用的太阳能电池 |
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- 2020-08-28 CN CN202021850162.1U patent/CN213520011U/zh active Active
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