一种双面P型晶体硅电池结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双面P型晶体硅电池结构及其制备方法，该方法形成的双面P型晶体硅电池结构中包含有背面钝化减反复合膜，减反复合膜包括含有SiO2的硼硅玻璃层和氮化硅层，硼硅玻璃层在双面晶体硅电池硼扩散层之上，氮化硅层则沉积在硼硅玻璃层上；该电池结构可降低界面态的密度和界面复合速率，实现对硼扩散层的钝化作用；硼硅玻璃层与氮化硅层形成的BSG/SiNx叠层结构，可实现钝化、扩散掩蔽、抗反射等功能，可以提高电池的开路电压、短路电流和光电转换效率；在背面采用BSG(SiO2-rich)/SiNx叠层结构，作为电池的背面钝化层、扩散掩蔽层和背面抗反射层，大大简化了工艺，提高了生产效率，降低生产工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
一种双面P型晶体硅电池结构及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池生产
，特别是一种双面P型晶体硅电池结构及其制备方法。
技术介绍
目前晶体硅电池是太阳能电池市场的主流产品，而传统的晶硅太阳能电池都是基于P型基底的电池，利用P型晶体硅材料，在基体正面磷扩散形成pn结，并沉积减反射膜，背面印刷铝浆形成背场，只有正面受光的“单面”太阳能电池。太阳能电池表面接收的太阳光除了直接由太阳辐射来的分量之外，还包括由空气、尘埃、天空悬浮物等散射引起的相当可观的间接辐射或散射辐射分量，这个分量可达直射的辐射总量的10～30％，在阳光不足的天气，这个比例还要增加。如果光线能从电池背面进入电池体内被吸收转化为电能，则太阳能的利用率即光电转化率将显著提高。为了充分提高太阳电池的输出功率和硅材料的利用率，双面受光型晶体硅太阳电池已经成为研究的热点。为了实现P型双面电池背面的透光性和一定的正面、背面转换效率，通常采用在背面硼扩散代替传统P型电池背面印刷铝浆的工艺形成透光的背面，同时硼在P型硅中扩散形成背场也可以降低背表面的复合速率，然后在硼扩散面上沉积SiNx减反射膜，再印刷背面电极的来制备双面电池，这种结构和制备流程在专利CN201699033U中有所公开，但由于SiNx对硼扩散层的表面钝化效果较差，因而这种结构一般转换效率较低。为了获得更高的正面和背面转换效率，需要对硼扩散面进行钝化处理，减少电池背面电子复合，提高电池的开路电压和短路电流，从而提高电池效率。研究表明，用SiO2（或Al2O3）和SiNx双层膜作为电池背面的钝化层，用SiNx薄膜作为电池正面的钝化层，能够使得硼扩散面和磷扩散面分别得到最佳的钝化效果。公开号为CN103026494A的专利技术专利公开了基于丝网印刷工艺的制作高效双面P型晶体硅太阳能电池的方法，其中电池制备流程为：①去除硅片损伤层，制绒；②硼扩散，去除正面及边缘硼扩散层，生长背面扩散阻挡层；③磷扩散，去除阻挡层，生长背面氧化硅或氧化铝钝化层；④双面沉积氮化硅减反层；⑤印刷正背电极烧结。上述制备方法中一方面为了减少后续磷扩散对硼扩散面的影响，采用生长背面扩散阻挡层的方法来实现扩散掩蔽（见步骤②），另外为了对硼扩散面进行钝化及背面减反射处理，在磷扩散后整体去除背面的扩散阻挡层，然后生长背面氧化硅或者氧化铝来对硼扩散面钝化（见步骤③），再沉积氮化硅减反层（见步骤④）。而在非专利文献BifacialSolarCellswithBoronBackSurfaceField（25thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConferenceandExhibition/5thWorldConferenceonPhotovoltaicEnergyConversion,6-10September2010,Valencia,Spain）中也有类似的报道，在磷扩散完毕后除去扩散阻挡层，后再用热生长的方式生长一层SiO2层及用PECVD的方式生长SiNx层来实现钝化和减反射。上述两种报道中均需要先制备扩散阻挡层，磷扩散后再去除阻挡层，制备硼扩散面的钝化层，然后再制备氮化硅减反射层，工艺比较复杂，不利于提高生产效率和降低生产成本，不利于双面电池的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双面P型晶体硅电池结构及其制备方法，本方法形成的含SiO2的硼硅玻璃层，可降低硅与硼硅玻璃层界面处的B原子的浓度，从而降低界面态的密度，降低了界面复合速率，实现了对硼扩散层的钝化作用；在含SiO2的硼硅玻璃层与其上面的氮化硅层形成的BSG(SiO2-rich)/SiNx叠层结构，可实现钝化、扩散掩蔽、抗反射等多重功能，可以提高电池的开路电压、短路电流和光电转换效率；在背面采用BSG(SiO2-rich)/SiNx叠层结构，作为电池的背面钝化层、扩散掩蔽层和背面抗反射层，可以大大简化工艺，提高了生产效率，降低生产工艺成本，具有积极的现实意义。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种双面P型晶体硅电池结构，包括前表面Ag电极、前表面减反射膜、磷扩散n+层、P型基底、硼扩散p+层、背面钝化减反复合膜、背面Ag/Al电极，其特征在于：所述背面钝化减反复合膜包括一层含有SiO2的硼硅玻璃层和一层氮化硅层，含有SiO2的硼硅玻璃层直接在双面晶体硅电池硼扩散层之上，氮化硅层则沉积在所述含有SiO2的硼硅玻璃层上。所述含有SiO2的硼硅玻璃层的厚度在30-100纳米之间。所述氮化硅层的厚度在10-50纳米之间。上述双面P型晶体硅电池结构的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将原始硅片进行清洗，去除表面的损伤层，制绒；（2）将步骤（1）处理后的硅片的正面面贴面地进行单面硼扩散，硅片背面为硼扩散面；其中，扩散时采用三溴化硼液态源扩散，扩散温度为900～960度，时间为30～60min；（3）在硼扩散结束降温至780～830度时，通入氧气进行氧化，通入氧气的流量为0.1－10slm，氧化时间为3－40min；（4）在步骤（3）氧化后的硼硅玻璃层上用等离子增强化学气相沉积的方法沉积一层氮化硅薄膜；其中，沉积温度为400～450度，厚度为10-50纳米；更优可以选择氧化过程中通入氧气的流量为0.1－3slm，氧化时间为3－20min；（5）将硅片的正面进行单面化学刻蚀，去除损伤层，去除由硼扩散导致的在正面的绕射扩散层；（6）将硅片的背面背靠背进行单面磷扩散，硅片正面为扩散面；（7）去除磷扩散形成的周边结、杂质玻璃层（PSG）；（8）在硅片的正面沉积减反膜；（9）在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到P型双面受光晶硅太阳能电池。步骤（5）中的化学刻蚀采用的系统为辊式运送化学刻蚀系统，化学刻蚀所用的化学溶液为硝酸、氢氟酸、硫酸和水的混合溶液。本专利技术的有益效果如下：本专利技术方法对硼扩散后在扩散层表面形成硼硅玻璃（BSG）层进行适度氧化，形成含SiO2的硼硅玻璃层，可降低硅与硼硅玻璃层界面处的B原子的浓度，从而降低界面态的密度，降低了界面复合速率，实现了对硼扩散层的钝化作用；然后在氧化处理后的硼硅玻璃层上沉积氮化硅层，含SiO2的硼硅玻璃层与其上面的氮化硅层形成BSG(SiO2-rich)/SiNx叠层结构，可作为后续磷扩散有效的阻挡层及最终电池背面的抗反射层，实现钝化、扩散掩蔽、抗反射等多重功能，可以提高电池的开路电压，短路电流和光电转换效率；在电池制程中背面采用BSG(SiO2-rich)/SiNx叠层结构，作为电池的背面钝化层、扩散掩蔽层和背面抗反射层，在背面电极印刷及烧结之前无需经历背面硼硅玻璃去除－>沉积扩散阻挡层－>去除扩散阻挡层－>制备硼扩散钝化层－>制备氮化硅减反射层的步骤，因此简化了工艺，提高了生产效率，降低生产工艺成本，具有积极的现实意义。附图说明图1是本专利技术方法制备的P型双面晶硅电池结构示意图其中，附图标记为：1是正面银电极；2是正面减反射膜；3是磷扩散层发射极（n+层）；4是基体材料（P型硅）；5是硼扩散层（p+区，背场区）；6是氧化后含SiO2的硼硅玻璃层（SiO2-richBSG）；7是背面SiNx层；8是背面金属电极。具体实施方式下面的实施例子，对本专利技术作进一步的描述，但不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双面P型晶体硅电池结构，包括前表面Ag电极、前表面减反射膜、磷扩散n+层、P型基底、硼扩散p+层、背面钝化减反复合膜、背面Ag/Al电极，其特征在于：所述背面钝化减反复合膜包括一层含有SiO2的硼硅玻璃层和一层氮化硅层，含有SiO2的硼硅玻璃层在双面晶体硅电池硼扩散层之上，氮化硅层则沉积在所述含有SiO2的硼硅玻璃层上。

【技术特征摘要】
1.一种双面P型晶体硅电池结构的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将原始硅片进行清洗，去除表面的损伤层，制绒；（2）将步骤（1）处理后的硅片的正面面贴面地放置进行单面硼扩散，硅片背面为硼扩散面；做单面硼扩散时，采用三溴化硼液态源扩散，扩散温度为900～960度，时间为30～60min；（3）在硼扩散结束降温至780～830摄氏度时，通入氧气进行氧化；所述步骤（3）的氧化过程中通入氧气的流量为0.1－10slm，氧化时间为3－40min；（4）在氧化后的硼硅玻璃层上用等离子增强化学气相沉积的方法沉积一层氮化硅薄膜；（5）将硅片的正面进行单面化学刻蚀，去除损伤层，去除由硼扩散导致的在正面的绕射扩散层；（6）将硅片的背面背靠背进行单面磷扩散，硅片正面为磷扩散面；（7）去除磷扩散形成的周边结、杂质玻璃层；（8）在硅片的正面沉积减反膜；（9）在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到P型双面受光晶硅太阳能电池。2.根据权利要求1所述的双面P型晶体硅电池结构的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中伟，张小宾，黄仑，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51