一种接触钝化晶体硅太阳能电池结构及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种接触钝化晶体硅太阳能电池结构及其制备方法，属于太阳能电池领域。太阳能电池以N型硅片或P型硅片作为基底，N型硅片基底受光面从下至上结构依次为：P

【技术实现步骤摘要】
一种接触钝化晶体硅太阳能电池结构及制备方法
本专利技术专利属于太阳能电池
，涉及一种接触钝化晶体硅太阳能电池结构和制备方法
技术介绍
为了降低光伏发电度电成本，需进一步提高太阳能电池的转换效率。接触区的复合损失必须得到解决。解决这一问题目前产业界采用的方法是利用局部接触结构，如PERC、PERL、PERT电池。在这种电池结构中，大部分面积覆盖了钝化层，减少了硅和金属接触的面积。然而，这些电池都需要局部开孔，增加了工艺复杂性，同时开孔处的复合和横向传输也成了电池设计的关键因素。另一种降低接触复合损失的方法就是所谓的钝化接触结构(passivationcontact)。2013年，FraunhoferISE开发了一种隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)技术。这种结构中，硅和金属电极之间没有接触，而是夹着介质材料。该方法可有效地抑制硅和金属电极界面处的复合，同时又起到接触的作用。因此，钝化接触技术同时具备简化太阳能电池制造流程和高效率的潜力。这种技术使用超薄的氧化层钝化硅电池的背面，氧化层使用湿法化学生长，厚度为1.4nm，随后在氧化层之上，沉积100nm掺磷的非晶硅，之后经过退火加强钝化效果。但是这种方法对薄膜厚度要求很高，高于2nm将严重的影响到载流子的收集。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提供一种接触钝化晶体硅太阳能电池结构及制备方法，将金属纳米粒子和介质膜结合起来，引入了电子隧穿通道，增强了载流子隧穿效应，加强了电子和空穴的收集，而且制备得新结构的太阳电池，各层之间相互协同，可以降低光照面的反射，增强太阳光的吸收效率，提高电池的转换效率，并使得薄膜不受2nm厚度的要求，扩大的使用范围。为了解决上述问题，本专利技术的技术方案如下：所述的N型硅片基底受光面从下至上结构依次为：P+扩散层、氧化硅或氧化铝、氮化硅薄膜、栅线电极；所述的N型硅片基底背面从上至下结构依次为：氧化硅或氧化铝、金属纳米粒子、氧化铝薄膜、N型多晶硅、氮化硅薄膜、栅线电极；所述的P型硅片基底受光面从下至上结构依次为：N+扩散层、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、栅线电极；所述的P型硅片基底背面从上至下结构依次为：氧化硅或氧化铝、金属纳米粒子、氧化铝薄膜、P型多晶硅、氮化硅薄膜、栅线电极。所述的金属纳米粒子为银或铝粒子。所述的N型硅片基底太阳能电池制备方法为：(1)N型硅片双面制绒，之后进行RCA清洗；(2)硅片进扩散管，进行B扩散，受光面形成pn结；(3)采用单面刻蚀设备，将硅片正面B扩面水膜保护，背面便用碱或酸去掉绕扩的结，并形成抛光面，最后过HF去掉受光面硼硅玻璃BSG；(4)背面制备氧化铝薄膜，使用的方法为ALD，厚度约为1-1.5nm，或使用热硝酸氧化，采用紫外臭氧处理形成超薄的氧化硅薄膜；(5)硅片背面使用热蒸发方法制备2-5nm的金属薄膜，之后500℃退火，形成金属纳米粒子，退火过程也可增强钝化膜的钝化效果；(6)受光面制备氧化铝或氧化硅薄膜，使用的方法为ALD，厚度为3-10nm，背面制备包裹纳米粒子的氧化铝，厚度为3-5nm；(7)背面制备非晶硅薄膜，厚度约为80-200nm，再进行退火、扩散掺杂P源，形成N型多晶硅层；(8)采用湿法技术去除边缘绕镀多晶硅，并去除背面磷硅玻璃PSG层；(9)双面采用PECVD方法镀氮化硅薄膜，背面膜厚80-150nm，受光面膜厚60-70nm；(10)最后制备双面的栅线电极，使用的是丝网印刷银浆或者掩膜蒸发铝的方法。所述的P型硅片基底太阳能电池制备方法为：(1)P型硅片双面制绒，之后进行RCA清洗；(2)硅片进扩散管，进行P扩散，受光面形成pn结；(3)采用单面刻蚀设备，将硅片正面P扩面水膜保护，背面便用碱或酸去掉绕扩的结，并形成抛光面，最后过HF去掉正面磷硅玻璃PSG；(4)背面制备氧化铝薄膜，使用的方法为ALD，厚度约为1-1.5nm，或使用热硝酸氧化，采用紫外臭氧处理形成超薄的氧化硅薄膜；(5)硅片背面使用热蒸发方法制备2-5nm的Al薄膜，之后500℃退火，形成金属纳米粒子，退火过程也可增强钝化膜的钝化效果；(6)背面制备氧化铝薄膜，使用的方法为ALD，背面膜厚度为3-5nm，包裹金属纳米粒子；(7)背面制备非晶硅薄膜，厚度约为80-200nm。再进行退火、扩散掺杂硼源，形成P型多晶硅层；(8)采用湿法技术去除边缘绕镀多晶硅，并去除背面硼硅玻璃BSG层；(9)受光面进炉管生长一层厚度3-10nm的氧化硅层；(10)双面采用PECVD方法镀氮化硅薄膜，背面膜厚80-150nm，受光面膜厚60-70nm；(11)最后制备双面的栅线电极，使用的是丝网印刷银浆或者掩膜蒸发铝的方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术在氧化铝或氧化硅薄膜上，采用退火方法在薄膜上形成纳米金属粒子，形成的纳米金属粒子均匀分布，可增强钝化膜的钝化效果，在形成金属纳米粒子后，再制备一层氧化铝进一步包覆，不仅有利于钝化性能的提高，还能进一步增强后续金属粒子的陷光作用，增强太阳光的吸收效率；(2)本专利技术在N型硅片或P型硅片包裹金属纳米粒子的氧化铝薄膜后制备非晶硅薄膜，再进行退火、扩散掺杂P源或B源，形成N型或P型多晶硅层，并在其上再形成一层氮化硅薄膜，各层之间具有协同作用，使形成的结构可起到良好的陷光作用，降低复合速率，还能提高金属粒子的载流子传输能力，促进电池的电流传输；(3)本专利技术制备的N型硅片或P型硅片结构中各参数选择是为了对入射光起到很好的背反射作用，并且各层之间相互配合，相互协同可以增加背面光的反射，增强太阳光的吸收效率，提高电池的转换效率，提高其电池的综合性能，并使得介质膜不受2nm厚度的要求，扩大使用范围。附图说明图1是以N型硅片为基底的背接触钝化晶体硅太阳能电池结构；图2是以P型硅片为基底的背接触钝化晶体硅太阳能电池结构。具体实施方式实施例11.N型硅片双面制绒，之后进行RCA清洗2.硅片进扩散管，进行B扩散，受光面形成pn结3.采用单面刻蚀设备，将硅片正面B扩面水膜保护，背面便用碱或酸去掉绕扩的结，并形成抛光面，最后过HF去掉受光面硼硅玻璃BSG4.背面制备氧化铝薄膜，使用的方法为ALD，厚度约为1.5nm，(也可以使用热硝酸氧化，或者紫外臭氧处理形成超薄的氧化硅薄膜)5.硅片背面使用热蒸发方法制备5nm的Ag薄膜，之后500℃退火，形成金属纳米粒子，退火过程也可增强钝化膜的钝化效果；6.受光面制备氧化铝或氧化硅薄膜，使用的方法为ALD，厚度为5nm，背面制备包裹纳米粒子的氧化铝，厚度为5nm；7.背面制备非晶硅薄膜，厚度约为80nm。再进行退火、扩散掺杂P源，形成N型多晶硅层；8.采用湿法技术去除边缘绕镀多晶硅，并去除背面磷硅玻璃PSG层；9.双面采用PECVD方法镀氮化硅薄膜，背面膜厚80nm，受光面膜厚60nm。10.最后制备双面的栅线电极，使用的是丝网印刷银浆或者掩膜蒸发铝的方法。实施例21.P型硅片双面制绒，之后进行RCA清洗2.硅片进扩散管，进行P扩散，受光面形成pn结3.采用单面刻蚀设备，将硅片正面P扩面水膜保护，背面便用碱或酸去掉绕扩的结，并形成抛光面，最后过HF去掉正面磷硅玻璃PSG4.背面制备氧化铝薄膜，使用的方法为ALD，厚度约为1.5nm，(也可以使用热硝酸氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接触钝化晶体硅太阳能电池结构，其特征在于：所述的太阳能电池以N型硅片或P型硅片作为基底：其中，所述的N型硅片基底受光面从下至上结构依次为：P+扩散层、氧化硅或氧化铝、氮化硅薄膜、栅线电极；所述的N型硅片基底背面从上至下结构依次为：氧化硅或氧化铝、金属纳米粒子、氧化铝薄膜、N型多晶硅、氮化硅薄膜、栅线电极；所述的P型硅片基底受光面从下至上结构依次为：N+扩散层、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、栅线电极；所述的P型硅片基底背面从上至下结构依次为：氧化硅或氧化铝、金属纳米粒子、氧化铝薄膜、P型多晶硅、氮化硅薄膜、栅线电极。

【技术特征摘要】
1.一种接触钝化晶体硅太阳能电池结构，其特征在于：所述的太阳能电池以N型硅片或P型硅片作为基底：其中，所述的N型硅片基底受光面从下至上结构依次为：P+扩散层、氧化硅或氧化铝、氮化硅薄膜、栅线电极；所述的N型硅片基底背面从上至下结构依次为：氧化硅或氧化铝、金属纳米粒子、氧化铝薄膜、N型多晶硅、氮化硅薄膜、栅线电极；所述的P型硅片基底受光面从下至上结构依次为：N+扩散层、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、栅线电极；所述的P型硅片基底背面从上至下结构依次为：氧化硅或氧化铝、金属纳米粒子、氧化铝薄膜、P型多晶硅、氮化硅薄膜、栅线电极。2.根据权利要求1所述接触钝化晶体硅太阳能电池结构，其特征在于：所述的金属纳米粒子为银或铝粒子。3.如权利要求1或2所述的接触钝化晶体硅太阳能电池结构的制备方法，其特征在于：所述的N型硅片基底太阳能电池制备方法为：(1)N型硅片双面制绒，之后进行RCA清洗；(2)硅片进扩散管，进行B扩散，受光面形成pn结；(3)采用单面刻蚀设备，将硅片正面B扩面水膜保护，背面便用碱或酸去掉绕扩的结，并形成抛光面，最后过HF去掉受光面硼硅玻璃BSG；(4)背面制备氧化铝薄膜，使用的方法为ALD，厚度约为1-1.5nm，或使用热硝酸氧化，采用紫外臭氧处理形成超薄的氧化硅薄膜；(5)硅片背面使用热蒸发方法制备2-5nm的金属薄膜，之后500℃退火，形成金属纳米粒子，退火过程也可增强钝化膜的钝化效果；(6)受光面制备氧化铝或氧化硅薄膜，使用的方法为ALD或热氧炉管，厚度为3-10nm，背面制备包裹纳米粒子的氧化铝，厚度为3-5nm；(7)背面制备非晶硅薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建宁，叶枫，袁宁一，王书博，李云鹏，
申请(专利权)人：常州大学，江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32