CN220672591U - 一种双面TOPcon电池结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双面TOPcon电池结构，属于TOPcon电池技术领域，包括N型单晶硅片，N型单晶硅片背面依次设置有背面隧穿氧化层、P型掺杂多晶硅层、背面钝化层和背面金属电极；N型单晶硅片正面包括金属区和非金属区，金属区依次设置有正面隧穿氧化层、N型掺杂多晶硅层、正面钝化层和正面金属电极，非金属区设置有正面钝化层；位于背面的所述背面金属电极穿过背面钝化层与所述P型掺杂多晶硅层形成欧姆接触；位于正面的正面金属电极穿过正面钝化层与N型掺杂多晶硅层形成欧姆接触。本实用新型的有益效果是：采用双面TOPcon电池结构，并在正面金属区形成局部TOPcon结构，相比于单面TOPcon电池和正面采用TOPcon结构的电池，转换效率均有所提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及TOPcon电池技术领域，具体而言，涉及一种双面TOPcon电池结构。
背景技术
TOPCon全称隧穿氧化硅钝化接触，是用一层超薄的氧化硅层加上一层重掺杂的多晶硅层共同钝化电池的背表面，此结构的钝化机理是：超薄氧化硅直接与硅基体接触，中和硅表面的悬挂键，进行优异的化学钝化；重掺杂的多晶硅层因与硅基体存在费米能级的差异，在硅基体表面造成能带弯曲，可以更加有效的阻挡少子的通过，而不会影响多子的传输，实现载流子的选择性收集。
TOPCon结构用于晶硅电池时，与传统PERC电池相比，有如下优点：全面积钝化背表面，没有金属和硅的直接接触，有利于提升电池的Voc。全面积收集载流子，降低了寿命敏感度，有利于提升FF。
TOPcon电池已渐渐成为取代PERC电池的下一代电池，由于目前TOPcon电池转换效率主要受限于正面的载流子复合，因此，在现有基础上，正面也采用TOPcon结构成为一种突破效率的一种选项，然而，当TOPcon结构置于正面受光面时，由于其寄身吸收较高，会使电池的光利用降低，从而使得电池效率降低。
有鉴于此，本发明人针对这一需求展开深入研究，遂有本案产生。
实用新型内容
为克服现有技术中TOPcon电池效率主要受限于正面的复合，而当正面采用TOPcon结构时，其存在寄身吸收较高，会使电池的光利用降低，从而使得电池效率降低的问题，本实用新型提供了一种双面TOPcon电池结构，包括N型单晶硅片，
所述N型单晶硅片背面依次设置有背面隧穿氧化层、P型掺杂多晶硅层、背面钝化层和背面金属电极；
所述N型单晶硅片正面包括金属区和非金属区，所述金属区依次设置有正面隧穿氧化层、N型掺杂多晶硅层、正面钝化层和正面金属电极，所述非金属区设置有正面钝化层；
位于背面的所述背面金属电极穿过所述背面钝化层与所述P型掺杂多晶硅层形成欧姆接触；位于正面的所述正面金属电极穿过所述正面钝化层与所述N型掺杂多晶硅层形成欧姆接触。
采用双面TOPcon电池结构，并在正面金属区形成局部TOPcon结构，相比于单面TOPcon电池和正面采用TOPcon结构的电池，电池转换效率均有所提高。
优选地，所述N型掺杂多晶硅层靠近所述正面钝化层一侧形成有N型掺杂非晶硅层，且所述N型掺杂多晶硅层的厚度为50-200mm；所述位于正面的所述正面金属电极穿过所述正面钝化层与所述N型掺杂非晶硅层形成欧姆接触。
这里，通过将金属区中的N型掺杂多晶硅层进行非晶化处理，在N型掺杂多晶硅层表面形成厚度为10-50nm的N型掺杂非晶硅层，这样在碱刻处理时，金属区和非金属区刻蚀速率不一致，从而在电池正面形成局部TOPcon结构。
优选地，所述N型单晶硅片正面为金字塔绒面，其金字塔绒面大小为2-8微米。
优选地，所述N型单晶硅片正面的金属区为平面结构或绒面结构；
若所述N型单晶硅片正面的金属区为绒面结构，其金字塔绒面大小为2-8微米。
优选地，所述正面钝化层为叠层结构，其从内到外依次包括Al2O3薄膜层、SiNx薄膜层和SiOx薄膜层；所述背面钝化层为叠层结构，其从内到外依次包括Al2O3薄膜层和SiNx薄膜层。
优选地，所述正面钝化层的厚度为70-150mm，其中所述Al2O3薄膜层的厚度为4-12mm；所述SiNx薄膜层的厚度为35-75mm，所述SiOx薄膜层的厚度为35-75nm。
优选地，所述背面钝化层的厚度为70-150mm，其中所述Al2O3薄膜层的厚度为4-12mm；所述SiNx薄膜层的厚度为70-140mm。
优选地，所述N型单晶硅片为磷掺杂N型单晶硅片，其电阻率0.1-10.0Ωcm，厚度100-200um。
优选地，所述背面隧穿氧化层和正面隧穿氧化层的厚度为1-3nm，背面的P型掺杂多晶硅层厚度为50-300mm。
优选地，所述正面金属电极的宽度为30-100mm。
有益效果：
采用本实用新型技术方案产生的有益效果如下：
(1)采用双面TOPcon电池结构，并在正面金属区形成局部TOPcon结构，相比于单面TOPcon电池和正面采用TOPcon结构的电池，转换效率均有所提高。
(2)通过将金属区中的N型掺杂多晶硅层进行非晶化处理，在N型掺杂多晶硅层表面形成N型掺杂非晶硅层，这样在碱刻处理时，金属区和非金属区刻蚀速率不一致，金属区的TOPcon结构保留，从而在电池正面形成了局部TOPcon结构。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本实用新型较佳之双面TOPcon电池层结构示意图。
其中，1、N型单晶硅片；2、背面隧穿氧化层；3、P型掺杂多晶硅层；4、背面钝化层；5、背面金属电极；6、正面隧穿氧化层；
7、N型掺杂多晶硅层；71、N型掺杂非晶硅层；8、正面钝化层；
9、正面金属电极；10、金属区；20、非金属区。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
本实施方式采用双面TOPcon电池结构，并在正面金属区形成局部TOPcon结构，相比于单面TOPcon电池和正面采用TOPcon结构的电池，转换效率均有所提高。具体实施方式如下：
如图1所示，一种双面TOPcon电池结构，包括N型单晶硅片1，
所述N型单晶硅片1背面依次设置有背面隧穿氧化层2、P型掺杂多晶硅层3、背面钝化层4和背面金属电极5；
所述N型单晶硅片1正面包括金属区10和非金属区20，所述金属区10依次设置有正面隧穿氧化层6、N型掺杂多晶硅层7、正面钝化层8和正面金属电极9，所述非金属区20设置有正面钝化层8；
位于背面的所述背面金属电极5穿过所述背面钝化层4与所述P型掺杂多晶硅层3形成欧姆接触；位于正面的所述正面金属电极9穿过所述正面钝化层8与所述N型掺杂多晶硅层7形成欧姆接触。
采用双面TOPcon电池结构，并在正面金属区形成局部TOPcon结构，相比于单面TOPcon电池和正面采用TOPcon结构的电池，电池转换效率均有所提高。
作为一种优选的实施方式，N型掺杂多晶硅层7靠近所述正面钝化层8一侧形成有N型掺杂非晶硅层71，且所述N型掺杂多晶硅层7的厚度为50-200mm，所述N型掺杂非晶硅层71的厚度为10-50nm。所述位于正面的所述正面金属电极穿过所述正面钝化层与所述N型掺杂非晶硅层形成欧姆接触。
这里，通过将金属区中的N型掺杂多晶硅层进行非晶化处理，在N型掺杂多晶硅层表面形成厚度为10-50nm的N型掺杂非晶硅层，这样在碱刻处理时，金属区和非金属区刻蚀速率不一致，从而在电池正面形成局部TOPcon结构。
作为一种优选的实施方式，所述N型单晶硅片1正面为金字塔绒面，其金字塔绒面大小为2-8微米。所述N型单晶硅片1正面的金属区10为平面结构或绒面结构；若所述N型单晶硅片1正面的金属区10为绒面结构，其金字塔绒面大小为2-8微米。
作为一种优选的实施方式，正面钝化层8为叠层结构，其从内到外依次包括Al2O3薄膜层、SiNx薄膜层和SiOx薄膜层；所述背面钝化层4为叠层结构，其从内到外依次包括Al2O3薄膜层和SiNx薄膜层。
作为一种优选的实施方式，所述正面钝化层8的厚度为70-150mm，其中所述Al2O3薄膜层的厚度为4-12mm；所述SiNx薄膜层的厚度为35-75mm，所述SiOx薄膜层的厚度为35-75nm。背面钝化层4的厚度为70-150mm，其中所述Al2O3薄膜层的厚度为4-12mm；所述SiNx薄膜层的厚度为70-140mm。
作为一种优选的实施方式，所述N型单晶硅片1为磷掺杂N型单晶硅片，其电阻率0.1-10.0Ωcm，厚度100-200um。
作为一种优选的实施方式，所述背面隧穿氧化层2和正面隧穿氧化层6的厚度为1-3nm，背面的P型掺杂多晶硅层厚度为50-300mm。
作为一种优选的实施方式，所述正面金属电极的宽度为30-100mm。
本实施方式还提供了上述双面TOPcon电池结构的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，抛光，以N型单晶硅片为基底，用碱溶液对硅片进行双面抛光；
步骤二，在抛光面表面采用LPCVD制备Topcon结构，作为背表面，即包括遂穿氧化层和Poly层，掺杂采用热扩散的方式进行P型掺杂，热扩散后同时在表面形成具有掩膜作用的BSG层；
步骤三，制绒，将硅片进行碱制绒，由于背面BSG的保护，使得另一表面形成绒面作为正表面；
步骤四，在制绒表面制备N型topcon结构，其制备方式可采用PECVD poly叠加退火方式，亦可用LPCVD叠加热扩散的方式；
步骤五，激光非晶化处理，在大气条件下，采用皮秒激光非晶化，波长为355nm，功率大于5w，非晶化厚度为10-50nm；
步骤六，碱刻，在加有添加剂的碱液中，将激光未处理区域的N型多晶硅刻蚀，从而形成局部的N型多晶硅结构，其中，添加剂的作用是将激光处理区与非处理区的刻蚀速率差异变大；这里激光处理区是指金属区，而非处理区为非金属区；
步骤七，钝化，在硅片的正背表面制备形成钝化层，其中正表面的钝化层可以为Al2O3/SiNx/SiOx的叠层结构，背表面的钝化层可以为Al2O3/SiNx的叠层结构；
步骤八，金属化，采用丝网印刷的方式在正背面分别使用银浆进行印刷，之后通过烧结炉使浆料与硅形成欧姆接触。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双面TOPcon电池结构，其特征在于，包括N型单晶硅片，
所述N型单晶硅片背面依次设置有背面隧穿氧化层、P型掺杂多晶硅层、背面钝化层和背面金属电极；
所述N型单晶硅片正面包括金属区和非金属区，所述金属区依次设置有正面隧穿氧化层、N型掺杂多晶硅层、正面钝化层和正面金属电极，所述非金属区设置有正面钝化层；
位于背面的所述背面金属电极穿过所述背面钝化层与所述P型掺杂多晶硅层形成欧姆接触；位于正面的所述正面金属电极穿过所述正面钝化层与所述N型掺杂多晶硅层形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的一种双面TOPcon电池结构，其特征在于，所述N型掺杂多晶硅层靠近所述正面钝化层一侧形成有N型掺杂非晶硅层，且所述N型掺杂多晶硅层的厚度为50-200mm；
所述位于正面的所述正面金属电极穿过所述正面钝化层与所述N型掺杂非晶硅层形成欧姆接触。
3.根据权利要求1所述的一种双面TOPcon电池结构，其特征在于，所述N型单晶硅片正面为金字塔绒面，其金字塔绒面大小为2-8微米。
4.根据权利要求3所述的一种双面TOPcon电池结构，其特征在于，所述N型单晶硅片正面的金属区为平面结构或绒面结构；
若所述N型单晶硅片正面的金属区为绒面结构，其金字塔绒面大小为2-8微米。
5.根据权利要求1所述的一种双面TOPcon电池结构，其特征在于，所述正面钝化层为叠层结构，其从内到外依次包括Al2O3薄膜层、SiNx薄膜层和SiOx薄膜层；所述背面钝化层为叠层结构，其从内到外依次包括Al2O3薄膜层和SiNx薄膜层。
6.根据权利要求5所述的一种双面TOPcon电池结构，其特征在于，所述正面钝化层的厚度为70-150mm，其中所述Al2O3薄膜层的厚度为4-12mm；所述SiNx薄膜层的厚度为35-75mm，所述SiOx薄膜层的厚度为35-75nm。
7.根据权利要求5所述的一种双面TOPcon电池结构，其特征在于，所述背面钝化层的厚度为70-150mm，其中所述Al2O3薄膜层的厚度为4-12mm；所述SiNx薄膜层的厚度为70-140mm。
8.根据权利要求1所述的一种双面TOPcon电池结构，其特征在于，所述N型单晶硅片为磷掺杂N型单晶硅片，其电阻率0.1-10.0Ωcm，厚度100-200um。
9.根据权利要求1所述的一种双面TOPcon电池结构，其特征在于，所述背面隧穿氧化层和正面隧穿氧化层的厚度为1-3nm，背面的P型掺杂多晶硅层厚度为50-300mm。
10.根据权利要求1所述的一种双面TOPcon电池结构，其特征在于，所述正面金属电极的宽度为30-100mm。
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