CN220692036U - 一种具有局部pn结的n型接触钝化电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，涉及光伏行业的晶体硅太阳电池制造技术领域。包括电池本体，所述电池本体顶部设有连接头，所述连接头一侧设有电解头，所述电池本体内部设有基底，所述基底材料选用N型硅片，所述基底外壁一侧设有第一硼掺杂区，所述基底顶部设有SiOx钝化膜，所述SiOx钝化膜一侧设有P+发射极，所述SiOx钝化膜顶部设有AlOx钝化膜，该一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，增加了N型接触钝化电池的结构，使其功能上更加的完善，该区域的饱和电流密度也不变，即在15fA/cm2以上。第一硼掺杂区没有硼杂质，其少子复合程度大大降低，并且使用SiOx/SiN作为钝化和减反射膜，SiOx/SiN薄膜具有场钝化和氢钝化效果，有助于电池转换效率的提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏行业的晶体硅太阳电池制造技术领域，具体为一种具有局部PN结的N型接触钝化电池。
背景技术
晶体硅太阳电池的市场份额仍以P型基底为主。但P型晶体硅太阳电池存在固有的两个不足：光致衰减，以及受过渡金属杂质的影响显著。光致衰减被认为是P型晶体硅太阳电池的B受主在光照条件下与O杂质结合形成BO复合体，BO复合体作为复合中心导致P型基底的少子寿命下降，太阳电池的转换效率降低。过渡金属杂质对电子有较大的俘获界面，对P型基底的少子寿命影响显著，少量的过渡金属杂质就能显著降低P型晶体硅太阳电池的转换效率。现有N型晶体硅太阳电池克服了以上两个不足，因此在P型晶体硅太阳电池快速发展，一直受到持续广泛的关注。
按PN结的类型来划分N型太阳电池，可分成B-PN结N型太阳电池和Al-PN结N型太阳电池。许多实验室的高效单晶硅太阳电池都以B-PN结为基础，但是B-PN结N型太阳电池制备过程中需要进行高温长时间的B扩散，B扩散温度需要900℃以上，扩散时间要求2小时以上。因此B扩散只适合N型单晶硅片，不适合N型多晶硅片，且高温长时间的扩散过程有需要的能耗。现有Al-PN结N型太阳电池只应用于背面Al-PN结的结构。有研究者通过印刷烧结全铝背场得到Al-PN结构，尽管这种结构所需的工艺简单，成本也较为低下，但其转换效率却明显偏低。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，解决了背景技术中所提出的问题。
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：本实用新型提供了一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，包括电池本体，所述电池本体顶部设有连接头，所述连接头一侧设有电解头，所述电池本体内部设有基底，所述基底材料选用N型硅片，所述基底外壁一侧设有第一硼掺杂区，所述第一硼掺杂区包括正面电极、第一减反射膜、AlOx钝化膜、SiOx钝化膜和P+发射极，所述基底顶部设有SiOx钝化膜，所述SiOx钝化膜一侧设有P+发射极，所述SiOx钝化膜顶部设有AlOx钝化膜，所述AlOx钝化膜顶部设有第一减反射膜，所述第一减反射膜顶部设有正面电极。
优选的，所述基底外壁另一侧设有第二硼掺杂区，所述第二硼掺杂区包括第二减反射膜、背面电极、N+多晶硅和隧穿氧化层，所述基底底部设有第二减反射膜。
优选的，所述第二减反射膜外壁横向设有背面电极，所述第二减反射膜一侧设有N+多晶硅，所述N+多晶硅一侧设有隧穿氧化层。
优选的，所述第一硼掺杂区和第二硼掺杂区周期性交替排列，周期宽度0.8mm-1.5mm。局部硼掺杂区的面积占比大于％，较优值为％左右。
优选的，所述第一硼掺杂区为非金属接触区，用AlOx/SiNx进行叠层钝化，其中AlOx和局部硼掺杂区直接接触，厚度约1-5nm。
优选的，所述最外层的SiNx作为减反射膜，厚度约70-80nm。
本实用新型提供了一种具有局部PN结的N型接触钝化电池。具备以下有益效果：
该一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，通过第一硼掺杂区和第二硼掺杂区的组合设置，增加了N型接触钝化电池的结构，使其功能上更加的完善，该区域的饱和电流密度也不变，即在15fA/cm2以上。第一硼掺杂区没有硼杂质，其少子复合程度大大降低，并且使用SiOx/SiN作为钝化和减反射膜，SiOx/SiN薄膜具有场钝化和氢钝化效果，有助于电池转换效率的提升。
附图说明
图1为本实用新型整体的结构示意图；
图2为本实用新型基层的结构示意图；
图3为本实用新型第一硼掺杂区的结构示意图；
图4为本实用新型第二硼掺杂区的结构示意图。
图中，1、电池本体；2、连接头；3、电解头；4、基底；5、第一硼掺杂区；51、正面电极；52、第一减反射膜；53、AlOx钝化膜；54、SiOx钝化膜；55、P+发射极；6、第二硼掺杂区；61、第二减反射膜；62、背面电极；63、N+多晶硅；64、隧穿氧化层。
具体实施方式
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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-4，本实用新型实施例提供一种技术方案：一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，包括电池本体1，所述电池本体1顶部设有连接头2，所述连接头2一侧设有电解头3，所述电池本体1内部设有基底4，所述基底4材料选用N型硅片，所述基底4外壁一侧设有第一硼掺杂区5，所述第一硼掺杂区5包括正面电极51、第一减反射膜52、AlOx钝化膜53、SiOx钝化膜54和P+发射极55，所述基底4顶部设有SiOx钝化膜54，所述SiOx钝化膜54一侧设有P+发射极55，所述SiOx钝化膜54顶部设有AlOx钝化膜53，所述AlOx钝化膜53顶部设有第一减反射膜52，所述第一减反射膜52顶部设有正面电极51。
通过正面电极51、第一减反射膜52、AlOx钝化膜53、SiOx钝化膜54和P+发射极55的组合设置，面积占比50％-90％，钝化和减反射膜保持不表，该区域的饱和电流密度也不变，即在15fA/cm2以上。
所述基底4外壁另一侧设有第二硼掺杂区6，所述第二硼掺杂区6包括第二减反射膜61、背面电极62、N+多晶硅63和隧穿氧化层64，所述基底4底部设有第二减反射膜61，所述第二减反射膜61外壁横向设有背面电极62，所述第二减反射膜61一侧设有N+多晶硅63，所述N+多晶硅63一侧设有隧穿氧化层64。
通过第二减反射膜61、背面电极62、N+多晶硅63和隧穿氧化层64的组合设置，没有硼杂质，其少子复合程度大大降低，并且使用SiOx/SiN作为钝化和减反射膜，SiOx/SiN薄膜具有场钝化和氢钝化效果，这两点使得第二硼掺杂区的饱和电流密度大幅降低至5fA/cm2以下，按照加权平均的计算方式估算，前表面的平均饱和电流密度将得到降低，相比原有的整面硼掺杂的N型接触钝化电池，减少27％。平均饱和电流密度的降低，将有助于电池转换效率的提升。
所述第一硼掺杂区5和第二硼掺杂区6周期性交替排列，周期宽度0.8mm-1.5mm。局部硼掺杂区的面积占比大于50％，较优值为75％左右。
所述第一硼掺杂区5为非金属接触区，用AlOx/SiNx进行叠层钝化，其中AlOx和局部硼掺杂区直接接触，厚度约1-5nm。
所述最外层的SiNx作为减反射膜，厚度约70-80nm。
工作原理：前表面的第一硼掺杂区和第二硼掺杂区周期性交替排列，周期宽度0.8mm-1.5mm。局部硼掺杂区的面积占比大于50％，较优值为75％左右。局部硼掺杂区和N型基底形成局部PN结。前表面的正面电极直接和硼掺杂区形成欧姆接触，位于局部硼掺杂区的中心位置，宽度在10-35um之间。局部硼掺杂区的非金属接触区，用AlOx/SiNx进行叠层钝化，其中AlOx和局部硼掺杂区直接接触，厚度约1-5nm。最外层的SiNx作为减反射膜，厚度约70-80nm。第二硼掺杂区用SiOx/SiNx进行叠层钝化，其中SiOx和第二硼掺杂区直接接触，厚度约1-5nm。最外层的SiNx作为减反射膜，和局部硼掺杂区的SiNx膜厚相同，N型TOPCon电池的背表面采用隧穿氧化接触钝化结构，包括隧穿氧化层、N型多晶硅、SiNx减反射膜，以及和N型多晶硅直接接触的背面电极。
本实用新型的1、电池本体；2、连接头；3、电解头；4、基底；5、第一硼掺杂区；51、正面电极；52、第一减反射膜；53、AlOx钝化膜；54、SiOx钝化膜；55、P+发射极；6、第二硼掺杂区；61、第二减反射膜；62、背面电极；63、N+多晶硅；64、隧穿氧化层，部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，包括电池本体（1），其特征在于：所述电池本体（1）顶部设有连接头（2），所述连接头（2）一侧设有电解头（3），所述电池本体（1）内部设有基底（4），所述基底（4）材料选用N型硅片，所述基底（4）外壁一侧设有第一硼掺杂区（5），所述第一硼掺杂区（5）包括正面电极（51）、第一减反射膜（52）、AlOx钝化膜（53）、SiOx钝化膜（54）和P+发射极（55），所述基底（4）顶部设有SiOx钝化膜（54），所述SiOx钝化膜（54）一侧设有P+发射极（55），所述SiOx钝化膜（54）顶部设有AlOx钝化膜（53），所述AlOx钝化膜（53）顶部设有第一减反射膜（52），所述第一减反射膜（52）顶部设有正面电极（51）。
2.根据权利要求1所述的一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，其特征在于：所述基底（4）外壁另一侧设有第二硼掺杂区（6），所述第二硼掺杂区（6）包括第二减反射膜（61）、背面电极（62）、N+多晶硅（63）和隧穿氧化层（64），所述基底（4）底部设有第二减反射膜（61）。
3.根据权利要求2所述的一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，其特征在于：所述第二减反射膜（61）外壁横向设有背面电极（62），所述第二减反射膜（61）一侧设有N+多晶硅（63），所述N+多晶硅（63）一侧设有隧穿氧化层（64）。
4.根据权利要求1所述的一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，其特征在于：所述第一硼掺杂区（5）和第二硼掺杂区（6）周期性交替排列，周期宽度0.8mm-1.5mm，局部硼掺杂区的面积占比大于50%。
5.根据权利要求1所述的一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，其特征在于：所述第一硼掺杂区（5）为非金属接触区，用AlOx/SiNx进行叠层钝化，其中AlOx和局部硼掺杂区直接接触，厚度约1-5nm。
6.根据权利要求5所述的一种具有局部PN结的N型接触钝化电池，其特征在于：最外层的SiNx作为减反射膜，厚度约70-80nm。
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