CN219371038U - 一种太阳能电池背面结构及n-tbc背接触太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能电池背面结构及N‑TBC背接触太阳能电池，N型硅片的背面依次覆盖有第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层、第二掺杂多晶硅层和背面介质膜，第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层上局部开设有第一开槽和第二开槽；第一开槽内依次设置有第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层；第二开槽位于第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层靠近所第一开槽的一侧，第二开槽内设置有背面介质膜。本实用新型的一种太阳能电池背面结构具备更好的钝化效果，能更大程度地降低金属复合，提升电池的开路电压、短路电流及转换效率。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池背面结构及包括了该太阳能电池背面结构的N-TBC背接触太阳能电池。
背景技术
当今世界，能源和环境问题是全球共同关注的主题。太阳能作为一种清洁、安全、便利的可再生能源，已被广泛利用，如今，PERC(Passivated Emitter and Rear Cell的缩写，发射极和背面钝化电池)电池的效率已接近瓶颈，继PERC之后，TOPCon(Tunnel OxidePassivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)、HJT和IBC(Interdigitated Back Contact，交叉背接触)成为最具竞争力的三大电池新技术。其中，Topcon可沿用部分PERC产线，投入最少，其钝化接触结构提供较高的开路电压，IBC电池因其正面无栅线遮挡，短路电流表现优异，Topcon叠加IBC可提供兼具高开路电压和高短路电流的太阳能电池，效率上限可达29.1％。基于此，申请号为202120936860.1的中国专利公开了一种极性相异的钝化接触结构及电池、组件和系统，该钝化接触结构能显著降低金属接触复合及接触电阻，应用于TBC电池后还能提高电池的短路电流和双面率，但此结构中的背结(SiO2-P+poly，即该专利中所述电介质层与第二多晶硅掺杂层及第四多晶硅掺杂层之间构成的结构)的钝化性能较差。
实用新型内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种太阳能电池背面结构及N-TBC背接触太阳能电池，其具有较好的钝化性能，有利于降低电池的接触复合，提升电池的开路电压及短路电流。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：
一种太阳能电池背面结构，硅片的背面依次覆盖有第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层、第二掺杂多晶硅层和背面介质膜，所述第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层上局部开设有第一开槽和第二开槽；
所述第一开槽内依次设置有所述第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层，所述第一开槽内的第二隧穿氧化层靠近所述硅片的背面；
所述第二开槽位于所述第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层靠近所述第一开槽的一侧，所述第二开槽内设置有所述背面介质膜；所述硅片为N型硅。
通过第二开槽内的背面介质膜的设置，以及依次覆盖在硅片背面的第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层，形成背场和背结交替分布的背面结构，且背场和背结之间具有钝化作用的背面介质膜实现绝缘，具有较好的钝化作用，可显著降低接触复合，提升电池的开路电压及短路电流。本实用新型的一些实施例中，背面介质膜的材质为SiNx或SiNx与SiOxNy的组合，或SiNx与SiOx的组合，或SiNx与SiOxNy及SiOx的组合。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第一开槽内的所述第二隧穿氧化层的厚度等于所述第一隧穿氧化层的厚度。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第二开槽内的背面介质膜和所述第一开槽内的第二掺杂多晶硅层远离所述硅片背面的一端与所述背面介质膜相连接。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第一隧穿氧化层和第二隧穿氧化层的材质为SiO2，所述第一隧穿氧化层和第二隧穿氧化层的厚度为1-3nm。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第一掺杂多晶硅层为硼掺杂多晶硅层，所述第二掺杂多晶硅层为磷掺杂多晶硅层，所述第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层的厚度为50-300nm。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第一开槽的宽度大于所述第二开槽的宽度，所述第一开槽和第二开槽的宽度为30-300μm。本实用新型的一些实施例中，第一开槽通过激光形成，激光波长为355nm或532nm；第二开槽也通过激光形成，激光波长为532nm。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第一开槽内的第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层形成背场，相邻两个所述第一开槽之间的依次覆盖的所述第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层形成背结。
根据本实用新型的一些优选实施方面，还包括金属电极，所述金属电极对应所述背场和背结设置。
根据本实用新型的一些优选实施方面，多个所述金属电极靠近所述硅片背面的端部与所述背面介质膜连接，多个所述金属电极远离所述硅片背面的端部位于同一高度。
本实用新型还提供了一种N-TBC背接触太阳能电池，其包括了如上所述的太阳能电池背面结构，该N-TBC背接触太阳能电池的正面具有正面钝化减反膜。
与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：本实用新型的一种太阳能电池背面结构具备更好的钝化效果，能更大程度地降低金属复合，提升N-TBC背接触太阳能电池的开路电压和短路电流，进而提升电池的转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例中的N-TBC背接触太阳能电池制备方法步骤(1)后的电池结构示意图；
图2是本实用新型实施例中的N-TBC背接触太阳能电池制备方法步骤(2)后的电池结构示意图；
图3是本实用新型实施例中的N-TBC背接触太阳能电池制备方法步骤(3)后的电池结构示意图；
图4是本实用新型实施例中的N-TBC背接触太阳能电池制备方法步骤(4)后的电池结构示意图；
图5是本实用新型实施例中的N-TBC背接触太阳能电池制备方法步骤(5)后的电池结构示意图；
图6是本实用新型实施例中的N-TBC背接触太阳能电池制备方法步骤(6)后的电池结构示意图；
图7是本实用新型实施例中的N-TBC背接触太阳能电池制备方法步骤(7)后的电池结构示意图；
图8是本实用新型实施例中的N-TBC背接触太阳能电池制备方法步骤(8)后的电池结构示意图；
图9是本实用新型实施例中的N-TBC背接触太阳能电池制备方法步骤(9)后的电池结构示意图；
图10是本实用新型实施例中的N-TBC背接触太阳能电池的结构示意图；
其中，附图标记包括：硅片-1，第一隧穿氧化层-2，第一掺杂多晶硅层-3，硼硅玻璃层-4，第一开槽-5，第二隧穿氧化层-6，第二掺杂多晶硅层-7，磷硅玻璃层-8，第二开槽-9，背面介质膜-10，正面钝化减反膜-11，金属电极-12。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
实施例1N-TBC背接触太阳能电池
如图1至图10所示，本实施例中的N-TBC背接触太阳能电池包括N型硅片1，沉积在硅片1正面的正面钝化减反膜11、设置在硅片1背面的第一隧穿氧化层2、第一多晶硅掺杂层、第二隧穿氧化层6、第二多晶硅掺杂层、背面介质膜10以及金属电极12。
其中，第一隧穿氧化层2和第二隧穿氧化层6的材质均为SiO2，第一隧穿氧化层2和第二隧穿氧化层6的厚度均为1-3nm，第一隧穿氧化层2和第二隧穿氧化层6的生长方式为高温热氧化或原子层沉积或臭氧氧化或热HNO3氧化。本实施例的第一掺杂多晶硅层3为硼掺杂多晶硅层，第二掺杂多晶硅层7为磷掺杂多晶硅层，且第一掺杂多晶硅层3和第二掺杂多晶硅层7的厚度为50-300nm；第一掺杂多晶硅层3和第二掺杂多晶硅层7的沉积方式为LPCVD或PECVD或PVD，掺杂方式为扩散或离子注入或旋涂。此外，背面介质膜10的材质为SiNx或SiNx与SiOxNy的组合，或SiNx与SiOx的组合，或SiNx与SiOxNy及SiOx的组合。
本实施例中的正面钝化减反膜11的材质为Al2O3或SiNx。
本实施例中硅片1的背面结构具体如下：
N型硅片1的背面依次覆盖有第一隧穿氧化层2、第一掺杂多晶硅层3、第二隧穿氧化层6、第二掺杂多晶硅层7和背面介质膜10。其中，在第一隧穿氧化层2、第一掺杂多晶硅层3、第二隧穿氧化层6和第二掺杂多晶硅层7上局部开设有第一开槽5和第二开槽9。且第一开槽5的宽度大于第二开槽9的宽度，本实施例中的第一开槽5的宽度为240μm，第二开槽9的宽度为30μm。
具体地，第一开槽5内依次设置有第二隧穿氧化层6和第二掺杂多晶硅层7，第一开槽5内的第二隧穿氧化层6靠近硅片1的背面；第二开槽9位于第一隧穿氧化层2、第一掺杂多晶硅层3、第二隧穿氧化层6和第二掺杂多晶硅层7靠近第一开槽5的一侧，第二开槽9内设置有背面介质膜10。第一开槽5内的第二隧穿氧化层6的厚度等于第一隧穿氧化层2的厚度，第二开槽9内的背面介质膜10和第一开槽5内的第二掺杂多晶硅层7远离硅片1背面的一端与硅片1背面最外侧的背面介质膜10相连接。本实施例中，第一隧穿氧化层2和第二隧穿氧化层6的材质均为SiO2，且第一隧穿氧化层2和第二隧穿氧化层6的厚度均为1.6nm。
具体地，本实施例的第一掺杂多晶硅层3为硼掺杂多晶硅层，第二掺杂多晶硅层7为磷掺杂多晶硅层，且第一掺杂多晶硅层3和第二掺杂多晶硅层7的厚度均为110nm。
第一开槽5内的第二隧穿氧化层6和第二掺杂多晶硅层7形成背场，相邻两个第一开槽5之间的依次覆盖的第一隧穿氧化层2、第一掺杂多晶硅层3、第二隧穿氧化层6和第二掺杂多晶硅层7形成背结。本实施例中，背场和背结在硅片1背面交替排布，且相邻背场和背结之间设置有背面介质膜10。金属电极12对应背场和背结设置，多个金属电极12靠近硅片1背面的端部与背面介质膜10连接，多个金属电极12远离硅片1背面的端部位于同一高度。
实施例2N-TBC背接触太阳能电池的制备方法
本实施例提供一种基于实施例1中的N-TBC背接触太阳能电池的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1：对硅片1进行清洗和双面抛光，如图1所示。
步骤2：在步骤1处理后的硅片1背面生长第一隧穿氧化层2，沉积本征多晶硅层后硼扩散形成第一掺杂多晶硅层3，如图2所示。
第一隧穿氧化层2的厚度为1.6nm，第一掺杂多晶硅层3的厚度为110nm。
第一隧穿氧化层2的生长方式为高温热氧化或原子层沉积或臭氧氧化或热HNO3氧化；第一掺杂多晶硅层3的沉积方式为LPCVD或PECVD或PVD；掺杂方式还可采用离子注入或旋涂。
步骤3：如图3所示，对步骤2处理后的硅片1背面进行局部激光开槽得到第一开槽5，激光波长为532nm，第一开槽5宽度为30μm。
步骤4：清洗步骤3处理后的硅片1，依次去除正面硼硅玻璃层4、正面绕镀的第一掺杂多晶硅层3和背面第一开槽5中残留的第一掺杂多晶硅层3、背面第一开槽5中残留的第一隧穿氧化层2和背面硼硅玻璃层4，得到如图4所示的结构。
步骤5：对步骤4处理后的硅片1进行第一开槽5及第一掺杂多晶硅层3上的第二隧穿氧化层6的生长，并沉积本征多晶硅层后磷扩散形成第二掺杂多晶硅层7，如图5所示。
第二隧穿氧化层6的厚度为1.6nm，第二掺杂多晶硅层7的厚度为110nm。
第二隧穿氧化层6的生长方式为高温热氧化或原子层沉积或臭氧氧化或热HNO3氧化；第二掺杂多晶硅层7的沉积方式为LPCVD或PECVD或PVD；掺杂方式还可采用离子注入或旋涂。
步骤6：对步骤5处理后的硅片1进行清洗并制绒，先清洗依次去除正面磷硅玻璃层8、正面绕镀的第二掺杂多晶硅层7，再以背面的磷硅玻璃层8作为掩膜对硅片1正面制绒，最后清洗去除背面磷硅玻璃层8，得到如图6所示的结构。
步骤7：如图7所示，对步骤6处理后的硅片1的背场和背结之间进行激光开槽得到第二开槽9，激光波长为532nm，第二开槽9宽度为240μm，并清洗去除损伤。
步骤8：如图8所示，在步骤7处理后的硅片1的正面沉积正面钝化减反膜11，其材质为Al2O3或SiNx。
步骤9：对步骤8处理后的硅片1的第二多晶硅层和第二开槽9处沉积背面介质膜10，其厚度为80nm，如图9所示。
步骤10：对步骤9处理后的硅片1的背场和背结处同时形成金属电极12，金属化方式可采用丝网印刷或激光转印或喷墨法，本实施例中，采用丝网印刷银电极，形成欧姆接触，完成N-TBC背接触太阳能电池的制作，如图10所示。
本实用新型的N-TBC背接触结构太阳能电池，包括N型硅基体，N型硅基体的正面为Al2O3或SiNx的正面钝化减反膜11；N型硅基体的背面包括交替排布的背结和背场，相邻的背结和背场之间具有背面介质膜10，N型硅基体背面的最外部为金属银电极。
本实用新型的一种N-TBC背接触太阳能电池的背面结构具备更好的钝化效果，能更大程度地降低金属复合，从而提升了电池的开路电压和短路电流，进而提升电池的转换效率。
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)
1.一种太阳能电池背面结构，其特征在于，硅片的背面依次覆盖有第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层、第二掺杂多晶硅层和背面介质膜，所述第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层上局部开设有第一开槽和第二开槽；
所述第一开槽内依次设置有所述第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层，所述第一开槽内的第二隧穿氧化层靠近所述硅片的背面；
所述第二开槽位于所述第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层靠近所述第一开槽的一侧，所述第二开槽内设置有所述背面介质膜；所述硅片为N型硅。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背面结构，其特征在于，所述第一开槽内的所述第二隧穿氧化层的厚度等于所述第一隧穿氧化层的厚度。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池背面结构，其特征在于，所述第二开槽内的背面介质膜和所述第一开槽内的第二掺杂多晶硅层远离所述硅片背面的一端与所述背面介质膜相连接。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池背面结构，其特征在于，所述第一隧穿氧化层和第二隧穿氧化层的材质为SiO2，所述第一隧穿氧化层和第二隧穿氧化层的厚度为1-3nm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池背面结构，其特征在于，所述第一掺杂多晶硅层为硼掺杂多晶硅层，所述第二掺杂多晶硅层为磷掺杂多晶硅层，所述第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层的厚度为50-300nm。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池背面结构，其特征在于，所述第一开槽的宽度大于所述第二开槽的宽度，所述第一开槽和第二开槽的宽度为30-300μm。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池背面结构，其特征在于，所述第一开槽内的第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层形成背场，相邻两个所述第一开槽之间的依次覆盖的所述第一隧穿氧化层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿氧化层和第二掺杂多晶硅层形成背结。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池背面结构，其特征在于，还包括金属电极，所述金属电极对应所述背场和背结设置。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池背面结构，其特征在于，多个所述金属电极靠近所述硅片背面的端部与所述背面介质膜连接，多个所述金属电极远离所述硅片背面的端部位于同一高度。
10.一种N-TBC背接触太阳能电池，其特征在于，包括了如权利要求1-9任意一项所述的太阳能电池背面结构。
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