CN218123428U - 一种p型背结钝化接触电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种P型背结钝化接触电池，其包括硅片，硅片的背面依次设置有隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层，隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层上开设有第一开槽，第一开槽内以及磷掺杂多晶硅层远离隧穿氧化层的一表面均设置有背面钝化减反射层；位于第一开槽内的背面钝化减反射层上开设有第二开槽，第二开槽内设置有电极负极；隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层上设置有电极正极；硅片为P型硅片。本实用新型提供的电池，硅片背面采用局域背面钝化减反射层与磷掺杂多晶硅层结合替代PERC电池背面氧化铝钝化单一结构，提升电池背面Voc；第二开槽内设置有电极负极，隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层上设置有电极正极，有效改善电池FF。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种P型背结钝化接触电池。
背景技术
传统的P型电池主要为现在主流的PERC电池。PERC电池主要是通过背面氧化铝良好的化学钝化和场钝化效果来降低背面钝化复合，正面通过SE(选择性发射极)激光将栅线下面形成重扩区域提高PERC电池的FF。但是目前PERC电池背面氧化铝钝化单一结构，PERC电池技术效率已经提升到了极限，再往上提升效率，通过现有机台及现有技术已经很难实现。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种改进的P型背结钝化接触电池，提升P型背结钝化接触电池的转换效率。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种P型背结钝化接触电池，其包括硅片，所述的硅片的背面依次设置有隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层，所述的隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层上开设有第一开槽，所述的第一开槽内以及所述的磷掺杂多晶硅层远离所述的隧穿氧化层的一表面均设置有背面钝化减反射层；位于所述的第一开槽内的背面钝化减反射层上开设有第二开槽，所述的第二开槽内设置有电极负极；所述的隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层上设置有电极正极；所述的硅片为P型硅片。
优选地，所述的磷掺杂多晶硅层的方阻为50-200ohm/sq。
优选地，位于所述的第一开槽内的所述的背面钝化减反射层的厚度小于所述的隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层的厚度之和。
优选地，所述的电极正极的长度大于所述的电极负极的长度。
优选地，所述的电极正极的长度为20-30μm，所述的电极负极的长度为10-30μm。
优选地，所述的隧穿氧化层的材质为SiO2，所述的隧穿氧化层的厚度为1～5nm。
优选地，所述的硅片的正面设置有正面钝化减反射层。
优选地，所述的正面钝化减反层和所述的背面钝化减反层均为AlOx层、SiNx层、SiOxNy层、SiOx层中的一层或多层构成的介质层。
优选地，所述的正面钝化减反层和所述的背面钝化减反层中，所述的AlOx的厚度为2～15nm，所述的SiNx的厚度为1～90nm，所述的SiOxNy厚度为1～90nm，所述的SiOx厚度为1～50nm。
优选地，所述的P型硅片的电阻率为0.3～5Ω·cm，所述的P型硅片的厚度为50～300um。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
本实用新型提供的P型背结钝化接触电池，硅片背面采用局域背面钝化减反射层与磷掺杂多晶硅层结合替代PERC电池背面氧化铝钝化单一结构，提升电池背面Voc；第二开槽内设置有电极负极，隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层上设置有电极正极，有效改善电池FF。
附图说明
图1是本实用新型的实施例中的P型钝化接触电池制备步骤(1)后的电池结构示意图；
图2是本实用新型的实施例中的P型钝化接触电池制备步骤(2)后的电池结构示意图；
图3是本实用新型的实施例中的P型钝化接触电池制备步骤(3)后的电池结构示意图；
图4是本实用新型的实施例中的P型钝化接触电池制备步骤(4)后的电池结构示意图；
图5是本实用新型的实施例中的P型钝化接触电池制备步骤(5)后的电池结构示意图；
图6是本实用新型的实施例中的P型钝化接触电池制备步骤(6)后的电池结构示意图；
图7是本实用新型的实施例中的P型钝化接触电池制备步骤(7)后的电池结构示意图；
图8是本实用新型的实施例中的P型钝化接触电池制备步骤(8)后的电池结构示意图；
图9是本实用新型的实施例中的P型钝化接触电池制备步骤(9)后的电池结构示意图；
图10是本实用新型的实施例中的P型钝化接触电池制备步骤(10)后的电池结构示意图。
以上附图中：1-P型硅片，2-掩膜层，3-隧穿氧化层，4-磷掺杂多晶硅层，5-正面钝化减反射层，6-背面钝化减反射层，7-电极负极，8-电极正极，9-第一开槽，10-第二开槽。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图10，本实施例中的P型背结钝化接触电池包括硅片1，硅片1为P型硅片。本实施例中选取的P型晶体硅基体的电阻率为1.8Ω·cm，厚度为160um。
硅片1的正面设置有正面钝化减反射层5，正面钝化减反射层5为AlOx层、SiNx层、SiOxNy层、SiOx层中的一种或多种构成的介质层，即为单独的AlOx层、SiNx层、SiOxNy层、SiOx层，或者为AlOx层、SiNx层、SiOxNy层、SiOx层中两个或两个以上叠加的多层介质膜，若为多层时，沉积不分先后顺序。AlOx可为Al2O3。
正面钝化减反射层5中，AlOx层的厚度为2～15nm，SiNx层的厚度为1～90nm，SiOxNy层的厚度为1～90nm，SiOx厚度为1～50nm。
硅片1的背面设置有隧穿氧化层3、磷掺杂多晶硅层4、背面钝化减反射层6、电极正极8和电极负极7，具体地：
硅片1的背面依次设置有隧穿氧化层3、磷掺杂多晶硅层4，隧穿氧化层3、磷掺杂多晶硅层4上开设有第一开槽9，第一开槽9的底壁为硅片1的背表面，即第一开槽9穿透隧穿氧化层3。第一开槽9内以及磷掺杂多晶硅层4远离隧穿氧化层3的一表面设置有背面钝化减反射层6，背面采用局域背面钝化减反射层6与磷掺杂多晶硅层4结合的高开压钝化层替代PERC电池背面氧化铝钝化单一结构，可提升电池背面Voc。第一开槽9设置多个，多个第一开槽9间隔设置。
进一步地，参见图10，位于第一开槽9内的背面钝化减反射层6的厚度小于隧穿氧化层3、磷掺杂多晶硅层4的厚度之和，即位于第一开槽9内的背面钝化减反射层6未从第一开槽9延伸至外部。
位于第一开槽9内的背面钝化减反射层6上开设有第二开槽10，第二开槽10内设置有电极正极8，电极正极8的一端向第二开槽10外部延伸，即伸出第二开槽10一段距离；隧穿氧化层3、磷掺杂多晶硅层4上设置有电极正极8，电极正极8通过浆料在隧穿氧化层3、磷掺杂多晶硅层4上烧穿形成，电极正极8穿透隧穿氧化层3、磷掺杂多晶硅层4。
电极正极8与电极负极7间隔设置，即电极正极8与电极负极7相邻设置，设置关系是负极、正极、负极、正极、负极等这种交叉方式。
进一步地，电极负极7的长度大于隧穿氧化层3、磷掺杂多晶硅层4和背面钝化减反射层6的厚度之和。
本例中，电极正极8的长度为20-30μm，电极负极7的长度为10-30μm。从防止电池隐裂碎片来讲，电极负极7的长度大于电极正极8的长度。
本例中，第一开槽9设置多个，多个第一开槽9间隔设置，相应地，第二开槽10设置多个，多个第二开槽10间隔设置，电极负极7与电极正极8间隔设置，即P型硅片1背面采用交叉指状的电极分布图形，有效改善电池FF。
本例中，隧穿氧化层3的材质为SiO2，隧穿氧化层3的厚度为1～5nm。背面钝化减反射层6为AlOx层、SiNx层、SiOxNy层、SiOx层中的一种或多种构成的介质层，即为单独的AlOx层、SiNx层、SiOxNy层、SiOx层，或者为AlOx层、SiNx层、SiOxNy层、SiOx层中两个或两个以上叠加的多层介质膜，若为多层时，沉积不分先后顺序。
背面钝化减反射层6中，AlOx层的厚度为2～15nm，SiNx层的厚度为1～90nm，SiOxNy层的厚度为1～90nm，SiOx厚度为1～50nm。
在一个优选的实施例中，隧穿氧化层3的厚度为2.5nm，正面钝化减反射层5中AlOx厚度为8nm，SiNx厚度为35nm，SiOxNy厚度为25nm，SiOx厚度为15nm；背面钝化减反射层6中，AlOx厚度为5nm，SiNx厚度为30nm，SiOxNy厚度为30nm，SiOx厚度为12nm。
本例的P型背结钝化接触电池的制备步骤如下：
(1)将P型硅片1进行预处理
预处理包括去损伤、制绒、清洗处理，选择P型硅基底，具体包括碱溶液去除机械损伤层和油污后，进行常规制绒清洗，如图1所示。
(2)制备掩膜层
如图2所示，在步骤(1)处理后的P型晶体硅基体的正面，掩膜层2的材质可以为SiOx、SiNx、SiOxNy、SiCx中的一种，掩膜层2的厚度为20-150nm，其厚度优选为120nm。
(3)背面碱抛光
如图3所示，在步骤(2)处理后的P型晶体硅基体的背面，采用KOH+添加剂碱性抛光或HF+HNO3进行酸性抛光，将硅片1没有设置掩膜层的一面进行化学抛光，可减重，减重为0.35g。
(4)制备隧穿氧化和本征非晶硅
如图4所示，在步骤(3)处理后的P型晶体硅基体进行隧穿氧化和非晶硅沉积，隧穿氧化和本征非晶硅层(即隧穿氧化层3)，其中隧穿氧化的优选厚度为2.5nm。
本征非晶硅采用PECVD、LPCVD、PEALD或者PVD生长，采用SiH4、N2作为反应气体，SiH4的流量为100～1000sccm、N2的流量为100～10000sccm，本征非晶硅的优选厚度为200nm。
(5)磷掺杂
如图5所示，在步骤(4)处理后的P型晶体硅基体的背面，隧穿氧化和本征非晶硅上进行磷掺杂多晶硅层4(磷掺杂poly层)。
磷掺杂采用低压扩散炉进行制备，采用POCl3、O2、N2作为反应气体，POCl3的流量为200-3000sccm、N2的流量为100～20000sccm，O2的流量为500～3000sccm，磷掺杂温度为500-900℃，磷掺杂多晶硅层4的方阻为50-200ohm/sq。
(6)激光消融
如图6所示，在步骤(5)处理后的P型晶体硅基体的磷掺杂多晶硅层4远离隧穿氧化层3的一侧进行激光消融形成第一开槽9(局域图形化)。激光设备可以采用纳秒、皮秒、飞秒激光制备，激光器可以使用532nm或者355nm中的任何一种。激光功率30-70W，激光光斑宽度为50～450nm。
(7)BOE化学腐蚀
如图7所示，在步骤(6)处理后的P型晶体硅进行BOE化学腐蚀，实现去除正面非晶硅层和mask掩膜层，并且去除激光消融区域的npoly层，该步骤减重优选为0.3g，湿法化学腐蚀的生长方法为碱溶液+添加剂，此步骤后，第一开槽9的底壁为硅片1的背表面。
(8)正面、背面镀钝化减反射膜
如图8所示，在步骤(7)处理后的P型晶体硅基体的正面沉积正面钝化减反射层5，背面沉积背面钝化减反射层6。
(9)激光开槽
如图9所示，在步骤(8)处理后的P型晶体硅的背面采用激光进行开槽，位于第一开槽9内的背面钝化减反射层6上开设第二开槽10，第二开槽10的底壁为硅片1的背表面。
激光设备可以采用纳秒，皮秒激光制备，激光器可以使用532nm或者355nm中的任何一种。激光功率20-50W，激光光斑宽度为10～100nm。
(10)制备电极
如图10所示，在步骤(9)处理后的P型晶体硅基体进行金属电极制备，制备方法为印刷金属浆料、激光转印、电镀的其中一种。其中，位于第一开槽9内的背面钝化减反射层6上开设有第二开槽10，硅基体背面的第二开槽10内形成电极负极7，电极负极7的一端伸出第二开槽10一段距离；隧穿氧化层3、磷掺杂多晶硅层4上设置有电极正极8，电极正极8通过浆料在隧穿氧化层3、磷掺杂多晶硅层4上烧穿形成。电极正极8和电极负极7的浆料不局限于银浆、铝浆、银铝浆中的一种。电极制备后形成欧姆接触，完成电池的制作。
上述制备步骤中，在硅片1正面工序中增加掩膜层，可有效避免磷掺杂造成的边缘漏电和电池失效风险，另外可有效保护绒面，阻挡BOE清洗对绒面的破坏。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让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，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种P型背结钝化接触电池，其特征在于，包括硅片，所述的硅片的背面依次设置有隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层，所述的隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层上开设有第一开槽，所述的第一开槽内以及所述的磷掺杂多晶硅层远离所述的隧穿氧化层的一表面均设置有背面钝化减反射层；位于所述的第一开槽内的背面钝化减反射层上开设有第二开槽，所述的第二开槽内设置有电极负极；所述的隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层上设置有电极正极；所述的硅片为P型硅片。
2.根据权利要求1所述的P型背结钝化接触电池，其特征在于，所述的磷掺杂多晶硅层的方阻为50-200ohm/sq。
3.根据权利要求1所述的P型背结钝化接触电池，其特征在于，位于所述的第一开槽内的所述的背面钝化减反射层的厚度小于所述的隧穿氧化层、磷掺杂多晶硅层的厚度之和。
4.根据权利要求1所述的P型背结钝化接触电池，其特征在于，所述的电极正极的长度大于所述的电极负极的长度。
5.根据权利要求1或4所述的P型背结钝化接触电池，其特征在于，所述的电极正极的长度为20-30μm，所述的电极负极的长度为10-30μm。
6.根据权利要求1所述的P型背结钝化接触电池，其特征在于，所述的隧穿氧化层的材质为SiO2，所述的隧穿氧化层的厚度为1～5nm。
7.根据权利要求1所述的P型背结钝化接触电池，其特征在于，所述的硅片的正面设置有正面钝化减反射层。
8.根据权利要求7所述的P型背结钝化接触电池，其特征在于，所述的正面钝化减反射层和所述的背面钝化减反射层均为AlOx层、SiNx层、SiOxNy层、SiOx层中的一层或多层构成的介质层。
9.根据权利要求8所述的P型背结钝化接触电池，其特征在于，所述的正面钝化减反射层和所述的背面钝化减反射层中，所述的AlOx的厚度为2～15nm，所述的SiNx的厚度为1～90nm，所述的SiOxNy厚度为1～90nm，所述的SiOx厚度为1～50nm。
10.根据权利要求1所述的P型背结钝化接触电池，其特征在于，所述的P型硅片的电阻率为0.3～5Ω·cm，所述的P型硅片的厚度为50～300um。
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