CN218351477U - 一种太阳能电池叠层钝化结构 - Google Patents
一种太阳能电池叠层钝化结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN218351477U CN218351477U CN202220128945.1U CN202220128945U CN218351477U CN 218351477 U CN218351477 U CN 218351477U CN 202220128945 U CN202220128945 U CN 202220128945U CN 218351477 U CN218351477 U CN 218351477U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dielectric layer
- solar cell
- film
- layer
- cell stack
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本实用新型提供了一种太阳能电池叠层钝化结构。所述太阳能电池叠层钝化结构包括P型硅衬底，以及在所述的P型硅衬底背面从里到外依次设置的第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层；所述第三介电层为氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层或碳化硅层中至少两种的组合。本实用新型提供的太阳能电池背面叠层钝化结构具有非常好的化学钝化及场钝化效果。
Description
技术领域
本实用新型属于太阳能技术领域，涉及一种太阳能电池叠层钝化结构。
背景技术
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，在太阳能的有效利用当中，太阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。对于传统P型全铝背场太阳电池，背面金属和硅接触区的复合既背表面全铝掺杂所形成全铝背场是限制效率进一步提升的关键因素，同时全铝背场的长波反射率较低，光学损失较高。为了解决此问题，国内外各大研究机构专注于高效电池表面的钝化处理及结构改进，通过引入背面钝化膜及局域铝背场技术，减少金属与硅接触界面的复合同时提高了背面长波反射，极大的提高了电池的开路电压及短路电流，太阳电池光电转换效率提升1％以上，即P型PERC电池。该工艺路径相对简单且兼容现有的电池生产线。因此得到了快速的大面积推广应用，目前PERC电池的市场占有率达到90％以上。目前量产PERC电池转换效率达到23％左右。为了进一步提高PERC电池的转换效率，必须对电池表面进行良好的钝化，降低表面缺陷复合从而提高电池的开路电压。
目前，产业化PERC电池最常见的钝化技术是正面氮化硅钝化膜，背面用氧化铝和氮化硅层进行叠层钝化。
CN111987191A公开了一种修复PERC电池激光开膜损伤的方法，包括对P型单晶硅片的正面和反面进行制绒且在正面和/或反面进行磷扩散形成磷掺杂面；使用激光器对P型单晶硅片的正面进行局域掺杂制作选择性发射极；经过背面刻蚀、热氧化、在背面沉积氧化铝与氮化硅叠层或氮化硅与氮氧化硅叠层和在正面沉积钝化减反射层，进行激光开膜和损伤修复，实现损伤区域的固相外延生长，使晶硅重新结晶恢复有序排列。
CN211929505U公开了一种晶硅太阳能电池片，其所述钝化层为氧化铝层和氮化硅层的叠层，且所述钝化层的厚度为110nm-140nm，所述氮化硅层设置在所述氧化铝层的底表面上。
目前产业化PERC电池是基于背面氧化铝和氮化硅的叠层钝化结果，氮化硅薄膜的正电荷量较高，会影响带负电荷的氧化铝薄膜的场钝化效果，同时氮化硅薄膜的沉积功率较氧化铝薄膜较高，沉积过程中会破坏氧化铝薄膜的钝化效果。另外氧化铝薄膜的折射率为1.6左右，氮化硅薄膜的折射率为2.0左右，两者相差较大，背面光反射效果欠佳。因此上述方案的化学钝化效果、场钝化效果及背面光反射能力均有待进一步提高。
实用新型内容
针对现有技术中存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种太阳能电池叠层钝化结构。本实用新型提供的太阳能电池叠层钝化结构具有良好的钝化效果。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供一种太阳能电池叠层钝化结构，所述太阳能电池叠层钝化结构包括P型硅衬底，以及在所述的P型硅衬底背面从里到外依次设置的第一介电层，第二介电层、第三介电层和第四介电层；
所述第三介电层为氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层或碳化硅层中至少两种的组合。
本实用新型提供的太阳能电池叠层钝化结构中，第一介电层的作用为该薄膜可降低悬挂键的密度，能够很好地控制界面陷阱，起到化学钝化作用；第二介电层的作用为该薄膜沉积的过程中，薄膜中有大量的氢存在，可以对硅片表面形成化学钝化。另外，薄膜与硅接触面具有高的固定负电荷密度，可以通过屏蔽p型硅表面的少数载流子–电子表现出良好的场钝化特性；第三介电层和第四介电层的作用类似，但是第三介电层的折射率介于第二介电层和第四介电层之间，这样的膜层设计能更好的增加背面的光反射，提升电流；另外第三介电层的正电荷密度低于第四介电层，可以减弱对第二介电层的负电荷的影响，即减弱对场钝化效果的影响。第三介电层和第四介电层中具有大量游离的氢原子及氢离子，其可以扩散到硅-氧化硅界面处，与界面处的硅悬挂键结合，降低表面的界面态密度以达到降低表面复合速率的效果，对电池表面进行钝化，同时氢也会扩散到硅片体内，对硅片体内的缺陷及杂质进行钝化。
本实用新型提供的背面叠层钝化结构中，P型硅衬底背面的叠层膜中含有大量的氢离子或者原子，会在后续退火工艺或是烧结工艺中注入硅片表面和内部，对复合中心进行钝化。该叠层钝化膜场钝化效应强。因此本实用新型的太阳能电池钝化结构具有良好的钝化效果。
以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为对本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。
优选地，所述第一介电层为氧化硅层和/或氮氧化硅层。
优选地，所述第一介电层的厚度为1-10nm，例如1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm等。
本实用新型中，如果第一介电层的厚度过薄，会导致化学钝化效果不稳定；如果第一介电层的厚度过厚，会屏蔽第二介电层的负电荷，导致其场钝化效应减弱。
优选地，所述第二介电层为氧化铝层。
优选地，所述第二介电层的厚度为1-60nm，例如1nm、5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm或60nm等。
本实用新型中，如果第二介电层的厚度过薄，会导致场钝化效果减弱或者不稳定；如果第二介电层的厚度过厚，会导致叠层膜背反射效果减弱，同时也增加生产成本。
优选地，所述第三介电层的厚度为1-80nm，例如1nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm或80nm等。
本实用新型中，如果第三介电层的厚度过厚，则导致背面激光开槽时需要用高能量激光才能打开，激光的高能量导致硅片体寿命降低，降低电池转换效率；第三介电层的厚度过厚或者过薄，同时也会导致背反射效果减弱。
优选地，所述第三介电层的折射率为1.5-2.4，例如1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3或2.4等。
优选地，所述第三介电层为不同折射率的叠层膜结构。
优选地，所述第三介电层为折射率范围为1.5-2.35的氮氧化硅层与折射率范围为1.6-2.4的碳化硅层的叠层膜结构。
优选地，所述第三介电层的叠层膜结构中，沿着远离P型硅衬底的方向，所述叠层膜的各膜折射率依次升高。
本实用新型中，在第三介电层中采用折射率这样排布的叠层膜，可以提升短路电流，这是因为高低折射率排布的叠层膜结构可以增强背面光的反射，保证长波段光的吸收利用。
示例性地，第三介电层的叠层膜结构可以为3层膜结构，沿着远离P型硅衬底的方向分别为第三介电层第一膜、第三介电层第二膜和第三介电层第三膜，所述第三介电层第一膜的折射率为1.5-2.2，所述第三介电层第二膜的折射率为1.6-2.3，所述第三介电层第三膜的折射率为1.7-2.4。
优选地，所述第四介电层为氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层及碳化硅层中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述第四介电层的厚度为1-200nm，例如1nm、20nm、50nm、70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、150nm、180nm或200nm等。
本实用新型中，如果第四介电层厚度过薄，会导致薄膜对背面铝浆或者银浆的腐蚀性的阻挡作用减弱，影响叠层膜的钝化效果。如果第四介电层厚度过厚，则导致背面激光开槽时需要用高能量激光才能打开，激光的高能量导致硅片体寿命降低，降低电池转换效率。薄膜过厚或者过薄同时也会导致背反射效果减弱。
优选地，所述第四介电层的折射率为1.5-2.4，例如1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3或2.4等。
优选地，所述第四介电层为不同折射率的叠层膜结构。
优选地，所述第四介电层为折射率范围为1.5-2.35的氮化硅层与折射率范围为1.6-2.4的氮化硅层的叠层膜结构。
优选地，所述第四介电层为折射率范围为1.6-2.2的氮氧化硅层与折射率范围为1.9-2.4的氮化硅层的叠层膜结构。
优选地，所述第四介电层的叠层膜结构中，沿着远离P型硅衬底的方向，所述叠层膜的各膜折射率依次升高。
本实用新型中，在第四介电层中采用折射率这样排布的叠层膜，可以提升短路电流，这是因为高低折射率排布的叠层膜结构可以增强背面光的反射，保证长波段光的吸收利用。
示例性地，第四介电层的叠层膜结构可以为3层膜结构，沿着远离P型硅衬底的方向分别为第四介电层第一膜、第四介电层第二膜和第四介电层第三膜，所述第四介电层第一膜的折射率为1.5-2.2，所述第四介电层第二膜的折射率为1.6-2.3，所述第四介电层第三膜的折射率为1.7-2.4。
优选地，第三介电层的折射率小于第四介电层的折射率。
作为本实用新型优选的技术方案，所述太阳能电池叠层钝化结构还包括在P型硅衬底正面从里到外依次设置的N++重扩散区和N+轻扩散区、第五介电层和第六介电层。
本实用新型中，所述N+轻扩散区是指通过磷掺杂形成的磷浓度相对比较低的区域，所述N++重扩散区是指为了得到较好的金属接触电阻及较低的金属区复合电流而通过激光掺杂或者高温扩散形成的磷掺杂浓度比较高的区域。
优选地，所述第五介电层为氧化硅层。
优选地，所述第五介电层的厚度为1-10nm，例如1nm、2nm、5nm、8nm或10nm等。
优选地，所述第六介电层为氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层或碳化硅层中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述第六介电层的厚度为50-150nm，例如50nm、100nm或150nm等。
优选地，所述太阳能电池叠层钝化结构还包括穿过第六介电层、第五介电层和N++重扩散区接触的正面Ag电极。
优选地，所述太阳能电池叠层钝化结构还包括依次穿过第四介电层、第三介电层、第二介电层和第一介电层后连接P型硅衬底的铝背场。
本实用新型提供的所述太阳能电池叠层钝化结构可以按照如下方法进行制备，所述方法包括以下步骤：
在P型硅衬底背面氧化生成第一介电层，再在所述第一介电层上依次沉积第二介电层，第三介电层及第四介电层。
本实用新型提供的方法操作简单，流程短，成本低廉，易于进行大规模产业化生产，可以使得本实用新型提供的太阳能电池叠层钝化结构具有良好的产业化前景。
所述第一介电层的生长方法包括热氧化法，溶液法或等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)中的任意一种或至少两种的组合。
第一介电层如为氧化硅膜，其生长方法可以为热氧化法，溶液法或等离子体增强化学气相沉积法；若第一介电层含有氧化硅膜的氧化硅/氮氧化硅，氧化硅膜的生长方法可以为热氧化法，溶液法或者等离子体增强化学气相沉积法；氮氧化硅膜的生长方法为等离子体增强化学气相沉积法。
优选地，沉积第二介电层的方法为等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)或原子层沉积法(ALD)。
优选地，沉积第三介电层的方法为等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)或原子层沉积法(ALD)。
优选地，沉积第四介电层的方法为等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)或原子层沉积法(ALD)。
优选地，所述方法还包括：制备N++重扩散区和N+轻扩散区以及沉积第五介电层和第六介电层。
优选地，沉积第五介电层的方法为等离子体增强化学气相沉积法。
优选地，沉积第六介电层的方法为等离子体增强化学气相沉积法。
作为上述制备方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
所述方法包括以下步骤：用碱性腐蚀液去除P型硅衬底的机械损伤层，再用所述碱性腐蚀液对所述硅衬底的表面进行腐蚀，在所述P型硅衬底正面形成金字塔结构，之后在P型硅衬底正面扩散形成N+轻扩散区，进行激光掺杂得到N++重扩散区，去除所述P型硅衬底的背结，对所述P型硅衬底的背面进行抛光，在所述P型硅衬底上氧化生成第一介电层和第五介电层，再在所述第一介电层上依次沉积第二介电层、第三介电层和第四介电层，在所述第五介电层上沉积第六介电层，印刷背面Ag电极烘干后，再印刷背面Al浆料，形成铝背场，印刷正面Ag电极。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型提供的太阳能电池背面叠层钝化结构能有效发挥薄膜负电荷的场钝化效果，界面薄膜化学钝化效果好，同时通过各介质膜折射率的优化大大增强了电池背面光反射效果，所述太阳能电池背面叠层钝化结构的开路电压可以达到694mV以上，短路电流在40.80mA/cm2以上，转换效率高达23.08％以上。因此本实用新型的太阳能电池钝化结构具有良好的钝化效果及光反射效果。
附图说明
图1示出实施例1提供的太阳能电池叠层钝化结构的截面示意图(电池正面为绒面结构，为简单示意特画为平面)
其中：
1-P型硅衬底，
2-第一介电层，
3-第二介电层，
4-第三介电层，
5-第四介电层，
6-铝背场，
7-第六介电层，
8-N++重扩散区，
9-N+轻扩散区，
10-第五介电层，
11-正面Ag电极。
图2示出利用实施例1提供的太阳能电池的背面叠层钝化结构截面示意图(电池正面为绒面结构，为简单示意特画为平面)
其中：
1-P型硅衬底，
2-第一介电层，
3-第二介电层，
4-第三介电层，
5-第四介电层。
具体实施方式
为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。
本实用新型中，作为一种具体实施方式，所述太阳能电池叠层钝化结构，包括P型硅衬底，所述的P型硅衬底背面从里到外依次设有第一SiO2膜、Al2O3层、SiOxNy膜和第一SiNx膜。铝背场依次穿过第一SiNx膜、SiOxNy膜、Al2O3层和第一SiO2膜后连接P型硅衬底。
第一SiO2膜厚度为1-10nm，Al2O3层为PECVD法沉积或是ALD法沉积，厚度为1-50nm，SiOxNy膜为PECVD法沉，厚度为1-80nm，第一SiNx膜为PECVD法沉积的SiNx膜，厚度为20-150nm。
作为优选方案，第一SiO2膜厚度为1-5nm，Al2O3层为PECVD法沉积或是ALD法沉积，厚度为1-50nm，SiOxNy膜为PECVD法沉，厚度为1-80nm，第一SiNx膜为PECVD法沉积的SiNx膜，厚度为20-150nm。
P型硅衬底正面从里到外依次设有N++重扩散区、N+轻扩散区、第二SiO2膜和第二SiNx膜。
在本实施方式中，P型硅衬底背面的叠层膜中含有大量的H+，会在后续退火工艺或是烧结工艺中注入硅片表面和内部，对复合中心进行钝化。该叠层钝化膜场效应钝化强，两者叠加具有非常好的钝化效果。
作为另一具体实施方式，所述太阳能电池叠层钝化结构，包括P型硅衬底，所述的P型硅衬底背面从里到外依次设有第一SiO2膜、Al2O3层、SiOxNy膜和第一SiNx膜。铝背场依次穿过第一SiNx膜、SiOxNy膜、Al2O3层和第一SiO2膜后连接P型硅衬底。
具体的说，用体积比为47％的KOH溶液去除P型硅片的机械损伤层2-3μm，然后用体积比47％的KOH溶液对硅片表面进行腐蚀，形成2-3μm的金字塔结构。
采用POCL3液态低压扩散进行扩散，形成轻扩散区，扩散温度为810℃，工艺时长为90min，扩散方阻控制在120-170ohm/sq之间。
激光SE掺杂，通过激光高温将扩散后磷硅玻璃中的磷原子进行激光掺杂，形成局部N++重扩散区，扩散方阻为50-100ohm/sq。
链式清洗机去除背结，并对硅片背面进行3-4μm的抛光，去除周边的p-n结。
氧化在硅片的背面正面和边缘生成薄的SiO2膜，为第一SiO2膜和第二SiO2膜，厚度分别为1-5nm。
PECVD沉积背面Al2O3层，厚度为1-50nm。
PECVD沉积背面SiOxNy膜，厚度为5-30nm。
PECVD沉积背面第一SiNx膜，厚度为4-100nm。
PECVD法沉积正面第二SiNx膜，厚度为50-100nm。
采用532nm的ns激光器在背面叠层膜上进行局部开槽，打开叠层钝化膜。
印刷背面Ag电极烘干后，再印刷背面Al浆料，形成铝背场。印刷正面Ag电池并在875℃快速烧结，形成良好的欧姆接触。测试并分选。
作为再一具体实施方式，所述太阳能电池叠层钝化结构，包括P型硅衬底，所述的P型硅衬底背面从里到外依次设有第一SiO2膜、Al2O3层、SiOxNy膜和第一SiNx膜。铝背场依次穿过第一SiNx膜、SiOxNy膜、Al2O3层和第一SiO2膜后连接P型硅衬底1。
具体的说，用体积比为47％的KOH溶液去除P型硅片的机械损伤层3μm，然后用体积比为47％的KOH溶液对硅片表面进行腐蚀，形成2-3μm的金字塔结构。
采用POCL3液态低压扩散进行扩散，形成p-n结，即为N+轻扩散区，扩散温度为810℃，工艺时长为90min，扩散方阻控制在150-170ohm/sq之间。
激光SE掺杂，通过激光高温将扩散后磷硅玻璃中的磷原子进行激光掺杂，形成局部重掺杂区域，扩散方阻为40-100ohm/sq。
链式清洗机去除背结，并对硅片背面进行3-4μm的抛光，去除周边的p-n结。
氧化在硅片的背面正面和边缘生成薄的SiO2膜，为第一SiO2膜和第二SiO2膜，厚度分别为1-10nm。
ALD法沉积背面Al2O3层，厚度为5-50nm。
PECVD依次沉积背面SiOxNy膜和第一SiNx膜，厚度分别为5-50nm和40-100nm。
PECVD法沉积正面SiNx薄膜，厚度为20-120nm。
采用532nm的ns激光器在背面叠层膜上进行局部开槽，打开叠层钝化膜。
印刷背面Ag电极烘干后，再印刷背面Al浆料，形成铝背场。印刷正面Ag电池并在875℃快速烧结，形成良好的欧姆接触。
测试并分选。
作为再一具体实施方式，所述太阳能电池叠层钝化结构，包括P型硅衬底，所述的P型硅衬底背面从里到外依次设有第一SiO2膜、Al2O3层、SiOxNy膜、碳化硅膜和第一SiNx膜。铝背场依次穿过第一SiNx膜、碳化硅膜、SiOxNy膜、Al2O3层和第一SiO2膜后连接P型硅衬底1。
具体的说，用体积比为47％的KOH溶液去除P型硅片的机械损伤层3μm，然后用体积比为47％的KOH溶液对硅片表面进行腐蚀，形成2-3μm的金字塔结构。
采用POCL3液态低压扩散进行扩散，形成p-n结，即为N+轻扩散区，扩散温度为810℃，工艺时长为90min，扩散方阻控制在150-170ohm/sq之间。
激光SE掺杂，通过激光高温将扩散后磷硅玻璃中的磷原子进行激光掺杂，形成局部重掺杂区域，扩散方阻为40-100ohm/sq。
链式清洗机去除背结，并对硅片背面进行3-4μm的抛光，去除周边的p-n结。
氧化在硅片的背面正面和边缘生成薄的SiO2膜，为第一SiO2膜和第二SiO2膜，厚度分别为1-10nm。
ALD法沉积背面Al2O3层，厚度为5-50nm。
PECVD依次沉积背面SiOxNy膜、碳化硅膜和第一SiNx膜，厚度分别为5-50nm、5-10nm和40-100nm。
PECVD法沉积正面SiNx薄膜，厚度为20-120nm。
采用532nm的ns激光器在背面叠层膜上进行局部开槽，打开叠层钝化膜。
印刷背面Ag电极烘干后，再印刷背面Al浆料，形成铝背场。印刷正面Ag电池并在875℃快速烧结，形成良好的欧姆接触。
测试并分选。
以下为本实用新型典型但非限制性实施例：
实施例1
本实施例提供了一种太阳能电池叠层钝化结构，如图1和图2所示，该太阳能电池钝化结构包括P型硅衬底1，在P型硅衬底1背面从里到外依次设置第一介电层2、第二介电层3、第三介电层4和第四介电层5，依次穿过第四介电层5、第三介电层4、第二介电层3和第一介电层2后连接P型硅衬底1的铝背场6，在P型硅衬底1正面从里到外依次设置的N++重扩散区8、N+轻扩散区9、第五介电层10和第六介电层7。本实施例提供的一种太阳能电池叠层钝化结构中还包括正面Ag电极11，所述正面Ag电极11穿过第六介电层7及第五介电层10进入N++重扩散区8中。
本实施例提供的太阳能电池叠层钝化结构中，第一介电层2为氧化硅膜，膜的厚度为2nm，第二介电层3为氧化铝膜，厚度为10nm，第三介电层4为氮氧化硅叠层膜，叠层膜总厚度为8nm，折射率为1.8，第四介电层5为氮化硅叠层膜，叠层膜总厚度为60nm，折射率为2.1，N+轻扩散区9的扩散方阻为150ohm/sq，N++重扩散区8的扩散方阻为75ohm/sq，第五介电层10为氧化硅膜，厚度为2nm，第六介电层7为氮化硅膜，厚度为75nm，折射率为2.0。
所述第三介电层4为三层氮氧化硅叠层膜，沿着远离P型硅衬底1的方向分别为第三介电层4第一膜、第三介电层4第二膜和第三介电层4第三膜，所述第三介电层4第一膜的折射率为1.7，所述第三介电层4第二膜的折射率为1.8，所述第三介电层4第三膜的折射率为1.9。
所述第四介电层5为三层氮化硅叠层膜，沿着远离P型硅衬底1的方向分别为第四介电层5第一膜、第四介电层5第二膜和第四介电层5第三膜，所述第四介电层5第一膜的折射率为2.0，所述第四介电层5第二膜的折射率为2.1，所述第四介电层5第三膜的折射率为2.2。
本实施例提供的太阳能电池叠层钝化结构中，N+轻扩散区9的为管式液态磷源扩散，N++重扩散区8为激光掺杂得到。
一种制备本实施例提供的电池叠层钝化结构的方法，其具体步骤为：
(1)用质量比为2％KOH溶液去除P型硅片的机械损伤层1.5μm，然后用质量比为3％的KOH溶液对硅片表面进行腐蚀，形成尺寸为1.5μm的金字塔结构。
(2)采用POCl3液态扩散进行扩散，形成N+轻扩散区9，扩散温度为810℃，工艺时长为90min。
(3)激光SE掺杂，通过激光高温将扩散后磷硅玻璃中的磷原子进行激光掺杂，形成局部N++重扩散区8。
(4)链式清洗机去除背结，并对硅片背面进行3.5μm的抛光，去除周边的p-n结。
(5)热氧化在硅片的背面正面和边缘生成薄的氧化硅膜，为第一介电层2和第五介电层10，厚度为2nm。
(6)PECVD沉积背面氧化铝薄膜，为第二介电层3。PECVD沉积背面氮氧化硅膜，为第三介电层4。PECVD沉积背面氮化硅膜，为第四介电层5。
(7)PECVD法沉积正面氮化硅膜，为第六介电层7。
(8)采用532nm的ns激光器在背面叠层膜上进行局部开槽，打开叠层钝化膜。
(9)印刷背面Ag浆料烘干后，再印刷背面Al浆料6烘干后，印刷正面Ag浆料11并在875℃快速烧结，形成良好的欧姆接触。
实施例2
本实施例提供的太阳能电池叠层钝化结构参照实施例1，区别在于，第一介电层2为氧化硅/氮氧化硅叠层膜，膜的厚度为3nm，第二介电层3为氧化铝膜，厚度为10nm，第三介电层4为氮氧化硅膜、氮化硅、碳化硅膜组成的叠层膜，叠层膜总厚度为20nm，折射率为1.8，第四介电层为碳化硅膜、氮氧化硅和氮化硅膜组成的叠层膜，叠层膜总厚度为60nm，折射率为2.1，N+轻扩散区9的扩散方阻为150ohm/sq，N++重扩散区8的扩散方阻为75ohm/sq，第五介电层10为氧化硅膜，厚度为2.5nm，第六介电层7为氮化硅膜，厚度为75nm，折射率为2.0。
所述第三介电层4为氮氧化硅膜、氮化硅膜和碳化硅膜组成的叠层膜，沿着远离P型硅衬底1的方向分别为第三介电层4第一膜(氮氧化硅膜)、第三介电层4第二膜(氮化硅膜)和第三介电层4第三膜(碳化硅膜)，所述第三介电层4第一膜的折射率为1.7，所述第三介电层4第二膜的折射率为1.9，所述第三介电层4第三膜的折射率为2.0。
所述第四介电层5为碳化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜组成的叠层膜，沿着远离P型硅衬底1的方向分别为第四介电层5第一膜(碳化硅膜)、第四介电层5第二膜(氮氧化硅膜)和第四介电层5第三膜(氮化硅膜)，所述第四介电层5第一膜的折射率为2.05，所述第四介电层5第二膜的折射率为2.1，所述第四介电层5第三膜的折射率为2.15。
一种制备本实施例提供的电池叠层钝化结构的方法，其具体步骤为：
(1)用质量比为2％KOH溶液去除P型硅片的机械损伤层1.5μm，然后用质量比为3％的KOH溶液对硅片表面进行腐蚀，形成尺寸为1.5μm的金字塔结构。
(2)采用POCl3液态扩散进行扩散，形成N+轻扩散区9，扩散温度为810℃，工艺时长为90min。
(3)激光SE掺杂，通过激光高温将扩散后磷硅玻璃中的磷原子进行激光掺杂，形成局部N++重扩散区8。
(4)链式清洗机去除背结，并对硅片背面进行3.5μm的抛光，去除周边的p-n结。
(5)湿法氧化在硅片的背面正面和边缘生成薄的氧化硅膜，为第一介电层2和第五介电层10，厚度为1nm，PECVD沉积背面氮氧化硅膜，为第一介电层2，厚度为2nm。
(6)PECVD沉积背面氧化铝薄膜，为第二介电层3。PECVD沉积背面氮氧化硅膜、氮化硅膜和碳化硅膜，为第三介电层4。PECVD沉积背面碳化硅膜、氮氧化硅膜和氮化硅膜，为第四介电层5。
(7)PECVD法沉积正面氮化硅膜，为第六介电层7。
(8)采用532nm的ns激光器在背面叠层膜上进行局部开槽，打开叠层钝化膜。
(9)印刷背面Ag浆料烘干后，再印刷背面Al浆料6烘干后，印刷正面Ag浆料11并在875℃快速烧结，形成良好的欧姆接触。
实施例3
本实施例提供的太阳能电池叠层钝化结构参照实施例1，区别在于，第一介电层2为氧化硅膜，膜的厚度为2nm，第二介电层3为氧化铝膜，厚度为10nm，第三介电层4为氮氧化硅膜，厚度为20nm，折射率为1.9，第四介电层为两层氮化硅膜，厚度分别为20nm及40nm，折射率分别为2.0及2.1，N+轻扩散区9的扩散方阻为150ohm/sq，N++重扩散区8的扩散方阻为75ohm/sq，第五介电层10为氧化硅膜，厚度为2.5nm，第六介电层7为氮化硅膜，厚度为75nm，折射率为2.0。
实施例4
本实施例提供的太阳能电池叠层钝化结构参照实施例2，区别仅在于改变第三介电层的叠层膜结构，具体是将第三介电层设置为氮氧化硅膜和碳化硅膜组成的叠层膜，叠层膜总厚度为60nm，折射率为2.1。
相应地，所述第三介电层4为氮氧化硅膜和碳化硅膜组成的叠层膜，沿着远离P型硅衬底1的方向分别为第三介电层4第一膜(氮氧化硅膜)和第三介电层4第二膜(碳化硅膜)，所述第三介电层4第一膜的折射率为1.7，所述第三介电层4第二膜的折射率为2.0。
制备本实施例所述太阳能电池叠层钝化结构的方法，与实施例2的区别仅在于：步骤(6)中PECVD沉积背面氮氧化硅膜和碳化硅膜，为第三介电层4。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例提供的太阳能电池叠层钝化结构中不设有第一介电层2。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例提供的太阳能电池叠层钝化结构中不设有第三介电层4。
对比例3
本对比例与实施例2的区别在于，本对比例提供的太阳能电池叠层钝化结构中第一介电层2中不设有氮氧化硅层，从而不形成叠层结构。
对比例4
本对比例与实施例3的区别在于，本对比例提供的太阳能电池叠层钝化结构中不设有叠层结构的第四介电层5，第四介电层为一层氮化硅膜，厚度为60nm，折射率为2.1。
不同方案电池的结果如下表所示：
表1
上述电池效率测试为标准测试条件:辐照度(Irradiance)1000W/m2，电池温度(Cell Temperature)25℃，大气质量(Air Mass)AM1.5。
对比例1相比实施例1因为不设有第一介电层2，导致其化学钝化效果减弱，电池Voc偏低2mV，效率偏低0.1％。
对比例2相比实施例1因为不设有第三介电层4，导致第二介电层的场钝化效应减弱，同时背面光反射效果也减弱，电池开路电压偏低3mV，电流密度偏低0.1mA/cm2，效率偏低0.18％。
对比例3相比实施例2因为不设有叠层结构的第一介电层2，导致其化学钝化效果不稳定，电池Voc偏低1.5mV，效率偏低0.1％。
对比例4相比实施例3因为不设有叠层结构的第四介电层5，背面光反射效果也减弱，电流密度偏低0.09mA/cm2，效率偏低0.05％。
综合上述结果可知，实施例1-4提供的太阳能电池背面叠层钝化结构具有非常好的化学钝化及场钝化效果。
申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细方法，但本实用新型并不局限于上述详细方法，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
Claims (25)
1.一种太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述太阳能电池叠层钝化结构包括P型硅衬底(1)，以及在所述的P型硅衬底(1)背面从里到外依次设置的第一介电层(2)，第二介电层(3)、第三介电层(4)和第四介电层(5)；
所述第三介电层(4)为氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层或碳化硅层中至少两种的组合。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第一介电层(2)为氧化硅层和/或氮氧化硅层。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第一介电层(2)的厚度为1-10nm。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第二介电层(3)为氧化铝层。
5.根据权利要求1或4所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第二介电层(3)的厚度为1-60nm。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第三介电层(4)的厚度为1-80nm。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第三介电层(4)的折射率为1.5-2.4。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第三介电层(4)为不同折射率的叠层膜结构。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第三介电层(4)为折射率范围为1.5-2.35的氮氧化硅层与折射率范围为1.6-2.4的碳化硅层的叠层膜结构。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第三介电层(4)的叠层膜结构中，沿着远离P型硅衬底(1)的方向，所述叠层膜的各膜折射率依次升高。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第四介电层(5)为氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层及碳化硅层中的任意一种或至少两种的组合。
12.根据权利要求1或11所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第四介电层(5)的厚度为1-200nm。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第四介电层(5)的折射率为1.5-2.4。
14.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第四介电层(5)为不同折射率的叠层膜结构。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第四介电层(5)为折射率范围为1.5-2.35的氮化硅层与折射率范围为1.6-2.4的氮化硅层的叠层膜结构。
16.根据权利要求14所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第四介电层(5)为折射率范围为1.6-2.2的氮氧化硅层与折射率范围为1.9-2.4的氮化硅层的叠层膜结构。
17.根据权利要求14所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第四介电层(5)的叠层膜结构中，沿着远离P型硅衬底(1)的方向，所述叠层膜的各膜折射率依次升高。
18.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第三介电层(4)的折射率小于第四介电层(5)的折射率。
19.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述太阳能电池叠层钝化结构还包括在P型硅衬底(1)正面从里到外依次设置的N++重扩散区(8)、N+轻扩散区(9)、第五介电层(10)和第六介电层(7)。
20.根据权利要求19所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第五介电层(10)为氧化硅层。
21.根据权利要求19所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第五介电层(10)的厚度为1-10nm。
22.根据权利要求19所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第六介电层(7)为氧化硅层、氮氧化硅层、氮化硅层或碳化硅层中的任意一种或至少两种的组合。
23.根据权利要求19所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述第六介电层(7)的厚度为50-150nm。
24.根据权利要求19所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述太阳能电池叠层钝化结构还包括穿过第六介电层(7)、第五介电层(10)与N++重扩散区(8)接触的正面Ag电极(11)。
25.根据权利要求1所述的太阳能电池叠层钝化结构，其特征在于，所述太阳能电池叠层钝化结构还包括依次穿过第一介电层(2)、第二介电层(3)、第三介电层(4)和第四介电层(5)后连接P型硅衬底(1)的铝背场(6)。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2021201476275 | 2021-01-19 | ||
| CN202120147627 | 2021-01-19 | ||
| CN202110396613.1A CN112838132A (zh) | 2021-01-19 | 2021-04-14 | 一种太阳能电池叠层钝化结构及其制备方法 |
| CN2021103966131 | 2021-04-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218351477U true CN218351477U (zh) | 2023-01-20 |
Family
ID=78602528
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202120749821.0U Active CN214753783U (zh) | 2021-01-19 | 2021-04-14 | 一种太阳能电池叠层钝化结构 |
| CN202220128952.1U Active CN218498078U (zh) | 2021-01-19 | 2022-01-18 | 一种太阳能电池叠层钝化结构 |
| CN202220128945.1U Active CN218351477U (zh) | 2021-01-19 | 2022-01-18 | 一种太阳能电池叠层钝化结构 |
Family Applications Before (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202120749821.0U Active CN214753783U (zh) | 2021-01-19 | 2021-04-14 | 一种太阳能电池叠层钝化结构 |
| CN202220128952.1U Active CN218498078U (zh) | 2021-01-19 | 2022-01-18 | 一种太阳能电池叠层钝化结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (3) | CN214753783U (zh) |
-
2021
- 2021-04-14 CN CN202120749821.0U patent/CN214753783U/zh active Active
-
2022
- 2022-01-18 CN CN202220128952.1U patent/CN218498078U/zh active Active
- 2022-01-18 CN CN202220128945.1U patent/CN218351477U/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN218498078U (zh) | 2023-02-17 |
| CN214753783U (zh) | 2021-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6975368B1 (ja) | 太陽電池及び太陽電池モジュール | |
| CN111668317B (zh) | 一种光伏组件、太阳能电池及其制备方法 | |
| CN109728103B (zh) | 太阳能电池 | |
| CN111668318A (zh) | 一种光伏组件、太阳能电池及其制备方法 | |
| CN109585578A (zh) | 一种背结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN209471975U (zh) | 一种背结太阳能电池 | |
| WO2022156101A1 (zh) | 一种太阳能电池叠层钝化结构及其制备方法 | |
| CN114050105A (zh) | 一种TopCon电池的制备方法 | |
| CN114497237A (zh) | 一种TOPCon电池的叠层钝化结构和TOPCon电池 | |
| WO2024060933A1 (zh) | 太阳电池及其制备方法 | |
| CN219696463U (zh) | 太阳能电池 | |
| WO2022156102A1 (zh) | 太阳能电池叠层钝化结构及制备方法 | |
| CN106653923A (zh) | 一种适合薄片化的n型pert双面电池结构及其制备方法 | |
| CN116469945A (zh) | 一种TOPCon电池及其制备方法 | |
| CN214753787U (zh) | 一种晶体硅太阳电池及包含其的光伏组件 | |
| CN218351477U (zh) | 一种太阳能电池叠层钝化结构 | |
| CN115101621A (zh) | 一种P-topcon电池及其制备方法 | |
| CN108389928B (zh) | 太阳能电池及其制备方法 | |
| CN214898453U (zh) | 太阳能电池叠层钝化结构 | |
| CN214753784U (zh) | 一种太阳能电池叠层钝化结构以及太阳能电池 | |
| CN116072741B (zh) | 太阳电池及其制备方法、光伏组件、用电装置 | |
| CN219371038U (zh) | 一种太阳能电池背面结构及n-tbc背接触太阳能电池 | |
| CN216528903U (zh) | 一种TOPCon电池的叠层钝化结构和TOPCon电池 | |
| Schultz et al. | Dielectric rear surface passivation for industrial multicrystalline silicon solar cells | |
| TWI705572B (zh) | 具有氮氧化矽鈍化層的太陽電池及其製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |