CN216213500U - 一种新型异质结晶硅电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于光伏技术领域，涉及一种新型异质结晶硅电池，包括N型硅基体，N型硅基体的背面由内向外依次包括隧穿氧化层、N型非晶硅层、背场和背电极；N型硅基体的正面由内向外依次包括本征非晶硅层、P型非晶硅层、减反射层和正面电极。本实用新型继承了异质结晶硅电池的P‑i‑N结构的二极管特性，发挥了异质结电池和隧穿氧化层、非晶硅钝化接触具有高开路电压和不经受高温工艺的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏技术领域，涉及一种光伏电池，尤其是涉及一种新型异质结晶硅电池。
背景技术
由于PERC电池的效率进步缓慢，对于以N型电池为主的高效电池，如TOPCon和HIT等的研究越来越多，新的电池结构和电池工艺方法开始涌现。
目前，异质结电池中通常由P型非晶硅层与N型单晶硅片之间形成P-N异质结，P-N异质结位于电池背面。其作为背结硅异质结太阳电池，适用范围窄。PERC电池的制作工艺步骤较多，需激光SE、热氧化、刻蚀、背面激光开孔等工艺，生产工序复杂且包含高温工艺，对电池效率和电池寿命产生负面影响。
实用新型内容
本申请的目的是针对上述问题，提供了一种新型异质结晶硅电池。
为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
本申请创造性地提供了一种新型异质结晶硅电池，包括N型硅基体，所述N型硅基体的背面由内向外依次包括隧穿氧化层、N型非晶硅层、背场和背电极；所述N型硅基体的正面由内向外依次包括本征非晶硅层、P型非晶硅层、减反射层和正面电极。
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，如权利要求1所述的一种新型异质结晶硅电池，所述N型硅基体为双面制绒的N型硅基体。
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，所述减反射层由内向外依次包括氮化硅层和氧化硅层。
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，所述氮化硅层包括折射率由内向外依次减小的两层以上氮化硅膜。
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，所述氮化硅层的厚度为50-80nm.
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，所述氧化硅层的厚度为10-20nm。
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，所述隧穿氧化层为二氧化硅隧穿氧化层，其厚度为0.5-2nm。
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，所述N型非晶硅层的厚度为60-110nm。
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，所述本征非晶硅层的厚度为4-10nm。
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，所述P型非晶硅层的厚度为8-15nm。
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，背场包括以第五主族元素中一种或两种以上为掺杂源的N型掺杂铝背场。
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，P型非晶硅层中P型非晶硅为微米级或纳米级P型非晶硅，该P型非晶硅层以第三主族元素中一种或两种以上为掺杂源。
在上述的一种新型异质结晶硅电池中，N型非晶硅层的材料可以是N型掺杂非晶硅，N型掺杂非晶硅以第五主族元素中一种或两种以上为掺杂源进行掺杂。
与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型继承了异质结晶硅电池的P-i-N结构的二极管特性，发挥异质结电池和隧穿氧化层、非晶硅钝化接触具有高开路电压和不经受高温工艺的优点，开路电压表现优异，制作工艺温度低，有利于提高电池LID性能，突破了背结电池的使用限制。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种新型异质结晶硅电池结构示意图。
图中，1-N型硅基体，2-隧穿氧化层，3-N型非晶硅层，4-背场，5-背电极，6-本征非晶硅层，7-P型非晶硅层，8-减反射层，9-正面电极。
具体实施方式
通过以下具体实施例进一步阐述；
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示是本实用新型提供的一种新型异质结晶硅电池结构示意图，新型异质结晶硅电池包括由上至下依次设置的正面电极9、减反射层8、P型非晶硅层7、本征非晶硅层6、N型硅基体1、隧穿氧化层2、N型非晶硅层3、背场4和背电极5。
背面隧穿氧化层2和N型非晶硅层3能较好的对硅基表面悬挂键进行钝化，减少复合损失，增大载流子传输，降低接触电阻，提高电池效率。
N型硅基体1双面制绒，所得形貌包括正、倒金字塔或其他陷光结构。作为优选，N型硅基体1的厚度为150-180μm。
隧穿氧化层2的材料可以是二氧化硅。作为优选，隧穿氧化层2的厚度为0.5-2nm。进一步，隧穿氧化层2的厚度可以为0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2nm。
N型非晶硅层3的材料可以是N型掺杂非晶硅，N型掺杂非晶硅以含第五主族元素中一种或两种以上的气态化合物或单质为掺杂原料进行掺杂，掺杂浓度为1e20-1e21。作为优选，N型非晶硅层3的厚度为60-110nm。
背场4可以是N型掺杂铝背场，采用掺杂型铝浆，以含第五主族元素中一种或两种以上的气态化合物或单质为掺杂原料进行掺杂，掺杂浓度为1e21-8e21。
背电极5可以采用烧结温度为350-500℃的银浆料，使生产全程采用低于500℃的工艺流程，有利于提高电池LID性能。
背电极5至少一部分穿过背场4与N型非晶硅层3接触。
作为优选，本征非晶硅层6的厚度为4-10nm。
P型非晶硅层7中P型非晶硅为微米级或纳米级P型非晶硅，该P型非晶硅层7以含第三主族元素中一种或两种以上的气态化合物或单质为掺杂原料，掺杂浓度为5e20-8e21。作为优选，P型非晶硅层7的厚度为8-15nm。
在本实用新型的一种实施例中，减反射层8包括氮化硅层81和氧化硅层82中的一种或两种的组合。
在本实用新型的一种实施例中，减反射层8由内向外依次包括氮化硅层81和氧化硅层82。
在本实用新型的一种实施例中，氮化硅层81包括单层氮化硅(SiNx)膜。
在本实用新型的一种实施例中，氮化硅层81包括折射率由内向外依次减小的两层以上氮化硅膜,最内层氮化硅折射率为2.05-2.15，最外层氮化硅折射率为1.95-2.05,作为优选，氮化硅层81的厚度为50-80nm。
氧化硅层82可以采用氧化硅(SiOx)，作为优选，厚度为10-20nm。
正面使用优化的减反射层8结构，采用折射率渐变式氮化硅层81，顶层再叠加低折射率的和低界面态的氧化硅层82，以氮化硅叠加氧化硅，能进一步增强光吸收，增大短路电流。
上述新型异质结晶硅电池的制作方法的具体步骤如下：
S1提供双面制绒的N型硅基体1，其形貌包括正、倒金字塔或其他陷光结构。
S2先在N型硅基体1的背面沉积二氧化硅作为隧穿氧化层2，沉积厚度为0.5-2nm。
之后，在隧穿氧化层2上沉积N型掺杂非晶硅作为N型非晶硅层3。N型掺杂非晶硅以RHx或R为掺杂原料进行掺杂，R为N、P、As、Sb或Bi。
上述在N型硅基体1上沉积隧穿氧化层2及在隧穿氧化层2上沉积N型非晶硅层3的方法可以为等离子增强化学气相沉积(PECVD)、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)中的任一种或多种。
S3采用PECVD、PVD、CVD或其他沉积设备，先在N型硅基体1的正面沉积本征非晶硅层6，沉积厚度为4-10nm。
之后，在N型硅基体1上沉积P型非晶硅的P型非晶硅层7，P型非晶硅为微米级或纳米级P型非晶硅，该P型非晶硅层7以含B、Al、Ga、In和Tl中一种或两种以上的离子或单质为掺杂原料，沉积厚度为8-15nm。
之后，在P型非晶硅层7上沉积两层以上SiNx作为氮化硅层81，沉积厚度为50-80nm。
之后，在氮化硅层81上沉积SiO2作为氧化硅层82，沉积厚度为10-20nm。
上述在N型硅基体1上沉积P型非晶硅层7、在N型硅基体1上沉积P型非晶硅层7、在P型非晶硅层7上沉积氮化硅层81以及在氮化硅层81上沉积氧化硅层82的方法可以为PECVD、PVD和CVD中的任一种或多种。
S4在N型非晶硅层3上用烧结温度为350-500℃的银浆料印刷背银作为背电极5，并用掺杂型铝浆制作N型掺杂铝背场，掺杂型铝浆以RHx或R为掺杂原料进行掺杂，R为N、P、As、Sb或Bi。
之后，在正面用烧结温度为350-500℃的银浆料印刷银电极作为正面电极9。
异质结晶硅电池的P-i-N结构的二极管特性，发挥异质结电池和隧穿氧化层2、N型非晶硅层3钝化接触具有高开路电压和不经受高温工艺的优点，开路电压表现优异，制作工艺温度低，有利于提高电池LID性能，突破了背结电池的使用限制。
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或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了N型硅基体，隧穿氧化层、N型非晶硅层、背场、背电极、本征非晶硅层、P型非晶硅层、减反射层、正面电极等术语。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
Claims (10)
1.一种新型异质结晶硅电池，包括N型硅基体(1)，其特征在于：所述N型硅基体(1)的背面由内向外依次包括隧穿氧化层(2)、N型非晶硅层(3)、背场(4)和背电极(5)；所述N型硅基体(1)的正面由内向外依次包括本征非晶硅层(6)、P型非晶硅层(7)、减反射层(8)和正面电极(9)。
2.如权利要求1所述的一种新型异质结晶硅电池，其特征在于：所述N型硅基体(1)为双面制绒的N型硅基体(1)。
3.如权利要求1所述的一种新型异质结晶硅电池，其特征在于：所述减反射层(8)由内向外依次包括氮化硅层(81)和氧化硅层(82)。
4.如权利要求3所述的一种新型异质结晶硅电池，其特征在于：所述氮化硅层(81)包括折射率由内向外依次减小的两层以上氮化硅膜。
5.如权利要求3所述的一种新型异质结晶硅电池，其特征在于：所述氮化硅层(81)的厚度为50-80nm。
6.如权利要求3所述的一种新型异质结晶硅电池，其特征在于：所述氧化硅层(82)的厚度为10-20nm。
7.如权利要求1所述的一种新型异质结晶硅电池，其特征在于：所述隧穿氧化层(2)为二氧化硅隧穿氧化层，其厚度为0.5-2nm。
8.如权利要求1所述的一种新型异质结晶硅电池，其特征在于：所述N型非晶硅层(3)的厚度为60-110nm。
9.如权利要求1所述的一种新型异质结晶硅电池，其特征在于：所述本征非晶硅层(6)的厚度为4-10nm。
10.如权利要求1所述的一种新型异质结晶硅电池，其特征在于：所述P型非晶硅层(7)的厚度为8-15nm。
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Cited By (1)
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