CN217280796U - 一种TOPCon电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种TOPCon电池，所述TOPCon电池包括依次层叠设置的电极层、至少一层氮化硅层、钝化层、掺杂层、硅基底、隧穿氧化层、第一本征多晶硅层、掺杂多晶硅层、含硅层、至少一层氮化硅层和电极层；所述含硅层为第二本征多晶硅层或氧化硅层；本实用新型所述掺杂多晶硅层一侧设置第一本征多晶硅层，能大大改善后续原位掺杂的均匀性，提高TOPCon电池的转换效率，同时能缩减整体的工艺时间；掺杂多晶硅层的另一侧设置含硅层，所述含硅层为第二本征多晶硅层或氧化硅层，该层能够起到保护掺杂多晶硅层的作用，同时能进一步缩短整体的工艺时间。
Description
技术领域
本实用新型属于太阳能电池技术领域，涉及一种电池，尤其涉及一种TOPCon电池。
背景技术
随着光伏技术的快速发展，晶体硅太阳电池的转换效率逐年提高。目前，主流的P型双面PERC电池(钝化发射区背面电池)的研究已经遇到效率瓶颈，TOPCon(隧穿氧化钝化接触)电池是一种高效的太阳能电池，其通过在器件背面设置一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构，能有效地阻挡少子空穴复合，从而提升电池开路电压及短路电流；与PERC电池相比，TOPCon电池目前拥有更高的器件效率及效率提升空间，并且其电池制备与现有量产工艺兼容。
在TOPCon电池的制备过程中，目前主流是选择LPCVD(低压化学气相沉积)的方式去制备隧穿氧化层和多晶硅层，再通过扩散的方式去进行背面的掺杂。但是，利用这种结构进行背面掺杂的设备集成度较差，且受制于LPCVD和磷扩的工艺匹配，对于两道工序均提出较高的要求。因此，部分研究集中在利用原位掺杂的方式直接完成隧穿氧化层和多晶硅层的制备以及多晶硅层的掺杂。
CN 112349816A公开了一种基于PECVD技术的高效低成本N型TOPCon电池的制备方法，包括(1)裸硅片去损伤并进行表面形貌处理：(2)采用板式PECVD沉积隧穿氧化层、本征多晶硅层和原位掺杂非晶硅层，穿氧化层的厚度为1-2nm，本征多晶层厚为10-60nm；制备工艺基于PECVD技术，采用先制备背面的隧穿氧化层叠加掺杂多晶硅层，然后通过后续硼扩高温工艺实现晶化，再制备正面PN结，然后再钝化、印刷电极；但是得到的TOPCon电池原位掺杂多晶硅层厚度不均匀，很难通过调节原位掺杂的工艺参数而使该缺陷发生实质性改变。
CN 110634996A公开了一种钝化结构的制作方法，包括：提供一N型制绒硅片；在N型制线硅片的正面形成隧穿氧化层；形成覆盖隧穿氧化层的本征多晶硅层；在本征多晶硅层的目标部分进行硼掺杂，得到掺硼多晶硅，并去除本征多晶硅层中除目标部分之外的部分：去除隧穿氧化层的除被掺硼多晶硅覆盖部分之外的部分；在N型制绒硅片未覆盖部分进行硼扩散，得到硼扩散层，以便得到钝化结构；其提供的应用于TopCon太阳能电池的钝化结构同样具有掺杂多晶硅层厚度不均匀的缺陷。
基于以上研究，需要提供一种TOPCon电池，所述TOPCon电池的原位掺杂多晶硅层厚度均匀，相对普通原位掺杂能减少制备工艺时间，提升TOPCon电池的转换效率。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种TOPCon电池，所述TOPCon电池的原位掺杂Poly(多晶硅)结构，能解决原位掺杂Poly层厚度不均匀的问题，能改善原位掺杂的均匀性和稳定性，缩减整体的工艺时间，提升TOPCon电池的转换效率。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供了一种TOPCon电池，所述TOPCon电池包括依次层叠设置的电极层、至少一层氮化硅层、钝化层、掺杂层、硅基底、隧穿氧化层、第一本征多晶硅层、掺杂多晶硅层、含硅层、至少一层氮化硅层和电极层；
所述含硅层为第二本征多晶硅层或氧化硅层。
本实用新型隧穿氧化层上设置第一本征多晶硅层，再进行设置掺杂多晶硅层，第一本征多晶硅层的设置能大大改善后续原位掺杂的均匀性，同时第一本征多晶硅层的生长速率也比原位掺杂层的生长速度快得多，可以缩减整体的工艺时间；设置掺杂多晶硅层后再进行设置含硅层，该层能够起到掺杂多晶硅层的保护作用，同时能进一步缩短整体的工艺时间。
所述TOPCon电池包括至少一层氮化硅层，例如可以是1层、2层、3层或4层，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的整数值同样适用。
优选地，所述含硅层为第二本征多晶硅层。
示例性的，所述TOPCon电池包括依次层叠设置的电极层、氮化硅层、钝化层、掺杂层、硅基底、隧穿氧化层、第一本征多晶硅层、掺杂多晶硅层、第二本征多晶硅层、氮化硅层和电极层。
优选地，所述掺杂层为硼掺杂层。
优选地，所述钝化层为氧化铝层。
本领域技术人员对于TOPCon电池包括的各层厚度能够进行合理选择。
优选地，所述第一本征多晶硅层和含硅层的厚度分别独立地小于掺杂多晶硅层的厚度。
本实用新型所述第一本征多晶硅层和含硅层的厚度分别独立地小于所述掺杂多晶硅层的厚度，所述第一本征多晶硅层和含硅层的厚度太厚时，会对TOPCon电池的效率造成影响。
优选地，所述第一本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:(3-4)，例如可以是1:3、1:3.25、1:3.5、1:3.75或1:4，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述含硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:(3-4)，例如可以是1:3、1:3.25、1:3.5、1:3.75或1:4，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述掺杂多晶硅层的厚度为50-150nm，例如可以是50nm、70nm、90nm、110nm、130nm或150nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述电极层包括至少一个金属电极，例如可以是1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或9个，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的整数值同样适用。
优选地，所述金属电极为银电极。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型通过掺杂多晶硅层两侧第一本征多晶硅层和含硅层的设置，能大大改善掺杂多晶硅层的均匀性，缩减整体的工艺时间，保护所述掺杂多晶硅层，提升TOPCon电池的转换效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例1-3所述TOPCon电池的结构示意图；
其中，1-硅基底，2-硼掺杂层，3-隧穿氧化层，4-氧化铝层，5-氮化硅层，6-第一本征多晶硅层，7-掺杂多晶硅层，8-第二本征多晶硅层，9-银电极。
具体实施方式
需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种如图1所示的TOPCon电池，所述TOPCon电池包括依次层叠设置的电极层、两层氮化硅层5、氧化铝层4、硼掺杂层2、硅基底1、隧穿氧化层3、第一本征多晶硅层6、掺杂多晶硅层7、第二本征多晶硅层8、氮化硅层5和电极层；
所述电极层包括5个银电极9；
所述第一本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:3.5，所述第二本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:3.5，所述掺杂多晶硅层的厚度为100nm。
实施例2
本实施例提供了一种如图1所示的TOPCon电池，所述TOPCon电池包括依次层叠设置的电极层、两层氮化硅层5、氧化铝层4、硼掺杂层2、硅基底1、隧穿氧化层3、第一本征多晶硅层6、掺杂多晶硅层7、第二本征多晶硅层8、氮化硅层5和电极层；
所述电极层包括5个银电极9；
所述第一本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:3，所述第二本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:3，所述掺杂多晶硅层的厚度为50nm。
实施例3
本实施例提供了一种如图1所示的TOPCon电池，所述TOPCon电池包括依次层叠设置的电极层、两层氮化硅层5、氧化铝层4、硼掺杂层2、硅基底1、隧穿氧化层3、第一本征多晶硅层6、掺杂多晶硅层7、第二本征多晶硅层8、氮化硅层5和电极层；
所述电极层包括5个银电极9；
所述第一本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:4，所述第二本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:4，所述掺杂多晶硅层的厚度为150nm。
实施例4
本实施例提供了一种TOPCon电池，所述TOPCon电池包括依次层叠设置的电极层、单层氮化硅层、氧化铝层、硼掺杂层、硅基底、隧穿氧化层、第一本征多晶硅层、掺杂多晶硅层、第二本征多晶硅层、单层氮化硅层和电极层；
所述电极层包括5个银电极；
所述第一本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:3.5，所述第二本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:3.5，所述掺杂多晶硅层的厚度为100nm。
本实施例所述TOPCon电池与实施例1的区别在于，氧化铝层一侧设置为单层氮化硅层，本实施例得到的TOPCon电池同样具有较高的转换效率，掺杂多晶硅层具有较高的均匀性。
实施例5
本实施例提供了一种TOPCon电池，所述TOPCon电池包括依次层叠设置的电极层、两层氮化硅层、氧化铝层、硼掺杂层、硅基底、隧穿氧化层、第一本征多晶硅层、掺杂多晶硅层、氧化硅层、氮化硅层和电极层；
所述电极层包括5个银电极；
所述第一本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:3.5，所述氧化硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:3.5，所述掺杂多晶硅层的厚度为100nm。
本实施例所述TOPCon电池与实施例1的区别在于，采用氧化硅层替换第二本征多晶硅层；相较于实施例1，本实施例提供的TOPCon电池中掺杂多晶硅层的均匀性有所下降。
实施例6
本实施例提供了一种TOPCon电池，所述TOPCon电池包括依次层叠设置的电极层、两层氮化硅层、氧化铝层、硼掺杂层、硅基底、隧穿氧化层、第一本征多晶硅层、掺杂多晶硅层、第二本征多晶硅层、氮化硅层和电极层；
所述电极层包括5个银电极；
所述第一本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:2，所述第二本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:3.5，所述掺杂多晶硅层的厚度为100nm。
本实施例所述TOPCon电池与实施例1的区别在于，第一本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:2；相较于实施例1，本实施例所述提供的第一本征多晶硅层的厚度过大，增加了成本，降低了TOPCon电池的效率。
实施例7
本实施例提供了一种TOPCon电池，所述TOPCon电池包括依次层叠设置的电极层、两层氮化硅层、氧化铝层、硼掺杂层、硅基底、隧穿氧化层、第一本征多晶硅层、掺杂多晶硅层、第二本征多晶硅层、氮化硅层和电极层；
所述电极层包括5个银电极；
所述第一本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:3.5，所述第二本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:2，所述掺杂多晶硅层的厚度为100nm。
本实施例所述TOPCon电池与实施例1的区别在于，第二本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:2；相较于实施例1，本实施例所述提供的第二本征多晶硅层，虽然能够更好的保护掺杂多晶硅层，但是也增加了成本，降低了TOPCon电池的效率。
综上所述，本实用新型提供了一种TOPCon电池，所述TOPCon电池的掺杂多晶硅层一侧设置第一本征多晶硅层，能大大改善后续原位掺杂的均匀性，提高TOPCon电池的转换效率，同时能缩减整体的工艺时间；掺杂多晶硅层的另一侧设置含硅层，所述含硅层为第二本征多晶硅层或氧化硅层，该层能够起到掺杂多晶硅层的保护作用，同时能进一步缩短整体的工艺时间。
以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种TOPCon电池，其特征在于，所述TOPCon电池包括依次层叠设置的电极层、至少一层氮化硅层、钝化层、掺杂层、硅基底、隧穿氧化层、第一本征多晶硅层、掺杂多晶硅层、含硅层、至少一层氮化硅层和电极层；
所述含硅层为第二本征多晶硅层或氧化硅层。
2.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述含硅层为第二本征多晶硅层。
3.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述掺杂层为硼掺杂层。
4.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述钝化层为氧化铝层。
5.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述第一本征多晶硅层和含硅层的厚度分别独立地小于掺杂多晶硅层的厚度。
6.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述第一本征多晶硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:(3-4)。
7.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述含硅层与掺杂多晶硅层的厚度比为1:(3-4)。
8.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述掺杂多晶硅层的厚度为50-150nm。
9.根据权利要求1所述的TOPCon电池，其特征在于，所述电极层包括至少一个金属电极。
10.根据权利要求9所述的TOPCon电池，其特征在于，所述金属电极为银电极。
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