一种钝化接触N型晶体硅电池及制备方法和组件、系统技术方案

本发明专利技术涉及一种钝化接触N型晶体硅电池及制备方法和组件、系统。本发明专利技术的一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方法，包括以下步骤：在N型晶体硅基体正表面形成p+掺杂区域；在N型晶体硅基体背表面制备隧穿氧化层，然后在隧穿氧化层上制备含磷多晶硅层并退火；制备钝化减反膜和钝化膜；最后制备背面银电极和包括金属丝的正面电极。其有益效果是：隧穿氧化层及n+掺杂多晶硅层可以给硅基体提供优良的表面钝化及场钝化，背面银电极没有破坏硅基体表面的钝化层，载流子可选择性的穿过隧穿氧化层被金属电极收集，因此具有较高的开路电压、短路电流和转换效率，设置金属丝形成正面电极，可减少电池的银浆消耗，从而降低电池片的制作成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种钝化接触N型晶体硅电池及制备方法和组件、系统。
技术介绍
太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件，其关键指标为光电转换效率。多种因素会影响光电转换效率，其中硅基体表面的钝化质量是一个较为关键的因素。钝化质量好，硅基体的表面复合速率低，就能获得较高的开路电压和短路电流，所以太阳能电池的表面钝化一直是设计和优化的重中之重。业内常见的钝化方法是在硅基体表面生长钝化膜，常见的钝化膜有SiO2、SiNx、SiOxNy、Al2O3等。另一方面，为了收集电池产生的电流，必须在硅基体上制作金属电极。这些金属电极需要穿过钝化膜和硅基体形成欧姆接触，从而不可避免地破坏了金属电极下方的钝化膜。处于金属电极下方的硅基体不仅无法被钝化，还因为和金属的直接接触存在非常高的复合。采用点接触电极或类似方法只能在一定程度上缓解但无法根除这一问题。以N型太阳能电池为例，常见的N型太阳能电池的结构为p+/N/n+结构，其中背表面为n+型掺杂层，其上一般采用SiNx或SiO2/SiNx作为钝化层，然后使用烧穿型银浆穿透钝化层与硅形成欧姆接触。其中背面金属电极约占背面面积的5％-8％，这就意味着超过5％面积的硅表面没有被钝化层覆盖，而且这些区域都存在严重的金属复合。一种既能让金属电极和硅基体形成良好的接触，又能保持钝化膜的完整性的新型电池，是太阳能电池领域的发展趋向。另外，正表面的p+掺杂区域一般采用掺铝银浆制作电极，掺铝银浆的价格一般较为昂贵，这导致含银浆料在电池制造成本中的占比居高不下。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钝化接触N型晶体硅电池及制备方法和组件、系统。所述的钝化接触N型晶体硅电池的制备方法，可以在保持钝化膜完整性的同时让金属电极和硅基体形成良好的接触，从而显著提高N型电池的开路电压、短路电流及最终的转换效率；通过设置金属丝来形成正面副栅，在保证金属丝副栅线电阻不增加的情况下，极大的减少电池的银浆消耗，从而降低电池片的制作成本。本专利技术提供的一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方法，其技术方案为：一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方法，包括以下步骤：(1)、对N型晶体硅基体的正表面进行掺杂处理，形成p+掺杂区域；(2)、在N型晶体硅基体的背表面制备隧穿氧化层，在隧穿氧化层上制备含磷多晶硅层或者含磷非晶硅层，然后进行退火处理；(3)、在N型晶体硅基体的正表面制备钝化减反膜并在背表面制备钝化膜，在N型晶体硅基体的背表面印刷金属浆料形成背面电极；在N型晶体硅基体的正表面使用金属丝制备与所述p+掺杂区域欧姆接触的正面电极，烧结后完成钝化接触N型晶体硅电池的制备。其中，步骤(3)中，制备正面电极的方法是：将沾附有掺铝银浆的金属丝贴附在N型晶体硅基体的正表面，经烘干、烧结后，金属丝与p+掺杂区域形成欧姆接触。其中，步骤(3)中，制备正面电极的方法是：在N型晶体硅基体的正表面使用掺铝银浆印刷分段副栅；然后在分段副栅上铺设金属丝，烧结后的分段副栅、金属丝和p+掺杂区域三者之间形成欧姆接触。其中，步骤(3)中，制备正面电极的方法是：在N型晶体硅基体的正表面使用掺铝银浆印刷分段副栅，然后进行烧结处理；在烧结后的N型晶体硅基体的分段副栅上印刷热敏导电层；然后在热敏导电层上铺设镀有热敏导电材料的金属丝，将铺设好镀有热敏导电材料的金属丝的N型晶体硅基体进行加热，使得镀有热敏导电材料的金属丝、热敏导电层、p+掺杂区域和分段副栅四者之间形成欧姆接触。其中，所述热敏导电层是锡膏导电层，所述镀有热敏导电材料的金属丝为锡包铜丝、银包铜丝、锡包铝丝或锡包钢丝中的任一种；所述锡膏含有锡、锡铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种。其中，步骤(1)中，对N型晶体硅基体的正表面进行掺杂处理的方法是：选择N型晶体硅基体，并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理；N型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm；然后将N型晶体硅基体放入工业用扩散炉中对制绒面进行硼扩散形成正表面的p+掺杂区域，硼源采用三溴化硼，扩散温度为900-1000℃，时间为60-180分钟，硼扩散后的方阻值为40-100Ω/sqr。其中，步骤(2)中，制备遂穿氧化层的方法是硝酸氧化法、高温热氧化法、干式臭氧氧化法或者湿式臭氧氧化法；所述硝酸氧化法采用质量浓度为40～68％的硝酸溶液，时间为5-20min；所述湿式臭氧氧化法为在去离子水中通入臭氧，使得臭氧浓度达到20-50ppm，反应温度为30-50℃，时间为5-20min。其中，步骤(2)中，在隧穿氧化层上制备含磷多晶硅层的方法是将N型晶体硅基体放入LPCVD设备中，采用磷烷作为掺杂源，在隧穿氧化层上生长含磷多晶硅层；或者将N型晶体硅基体放入LPCVD设备中，首先在其背表面生长本征多晶硅层，然后使用离子注入设备，将磷离子注入该多晶硅层中得到含磷多晶硅层。其中，步骤(2)中，进行退火处理的方法是将N型晶体硅基体放入退火炉中进行高温退火，退火温度为800-950℃，含磷多晶硅层或者含磷非晶硅层经退火后形成n+掺杂多晶硅层。其中，步骤(3)中，背面电极的制备方法是：在N型晶体硅基体的背表面使用银浆印刷背面电极并进行烘干，烧结的峰值温度为850-950℃。本专利技术还提供了一种钝化接触N型晶体硅电池，包括N型晶体硅基体，所述N型晶体硅基体的正表面包括依次从内到外的p+掺杂区域、正表面钝化减反膜和正面电极，所述正面电极包括与所述p+掺杂区域欧姆接触的金属丝；所述N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的隧穿氧化层、n+掺杂多晶硅层、背表面钝化膜和背面电极。其中，所述n+掺杂多晶硅层的厚度大于100nm。其中，所述隧穿氧化层的厚度为0.5-5nm；所述遂穿氧化层是SiO2层。其中，所述金属丝通过银铝合金材料与所述p+掺杂区域电连接，所述背面电极是银背面电极。其中，所述正面电极包括分段副栅，所述金属丝通过分段副栅与所述p+掺杂区域电连接。其中，所述正面电极包括分段副栅和设置在分段副栅上的热敏导电层，所述分段副栅与所述p+掺杂区域电连接；所述金属丝与所述热敏导电层电连接。其中，所述分段副栅是银铝合金分段副栅；所述热敏导电层是锡膏导电层，所述金属丝是镀有热敏导电材料的金属丝。其中，所述钝化减反膜是SiO2、SiNx或Al2O3介质膜中一种或多种，所述钝化膜是SiO2和SiNx介质膜组成的复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、对N型晶体硅基体的正表面进行掺杂处理，形成p+掺杂区域；(2)、在N型晶体硅基体的背表面制备隧穿氧化层，在隧穿氧化层上制备含磷多晶硅层或者含磷非晶硅层，然后进行退火处理；(3)、在N型晶体硅基体的正表面制备钝化减反膜并在背表面制备钝化膜，在N型晶体硅基体的背表面印刷金属浆料形成背面电极；在N型晶体硅基体的正表面使用金属丝制备与p+掺杂区域欧姆接触的正面电极，烧结后完成钝化接触N型晶体硅电池的制备。

【技术特征摘要】
1.一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方法，其特征在于：包括以下步
骤：
(1)、对N型晶体硅基体的正表面进行掺杂处理，形成p+掺杂区域；
(2)、在N型晶体硅基体的背表面制备隧穿氧化层，在隧穿氧化层上制备
含磷多晶硅层或者含磷非晶硅层，然后进行退火处理；
(3)、在N型晶体硅基体的正表面制备钝化减反膜并在背表面制备钝化膜，
在N型晶体硅基体的背表面印刷金属浆料形成背面电极；在N型晶体硅基体的
正表面使用金属丝制备与p+掺杂区域欧姆接触的正面电极，烧结后完成钝化接
触N型晶体硅电池的制备。
2.根据权利要求1所述的一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方法，其
特征在于：步骤(3)中，制备正面电极的方法是：将沾附有掺铝银浆的金属丝
贴附在N型晶体硅基体的正表面，经烘干、烧结后，金属丝与p+掺杂区域形成
欧姆接触。
3.根据权利要求1所述的一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方法，其
特征在于：步骤(3)中，制备正面电极的方法是：在N型晶体硅基体的正表
面使用掺铝银浆印刷分段副栅；然后在分段副栅上铺设金属丝，烧结后的分段
副栅、金属丝和p+掺杂区域三者之间形成欧姆接触。
4.根据权利要求1所述的一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方法，其
特征在于：步骤(3)中，制备正面电极的方法是：在N型晶体硅基体的正表
面使用掺铝银浆印刷分段副栅，然后进行烧结处理；在烧结后的N型晶体硅基
体的分段副栅上印刷热敏导电层；然后在热敏导电层上铺设镀有热敏导电材料
的金属丝，将铺设好镀有热敏导电材料的金属丝的N型晶体硅基体进行加热，
使得镀有热敏导电材料的金属丝、热敏导电层、p+掺杂区域和分段副栅四者之
间形成欧姆接触。
5.根据权利要求4所述的一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方法，其

\t特征在于：所述热敏导电层是锡膏导电层，所述镀有热敏导电材料的金属丝为
锡包铜丝、银包铜丝、锡包铝丝或锡包钢丝中的任一种；所述锡膏含有锡、锡
铅合金、锡铋合金或锡铅银合金中的任一种。
6.根据权利要求1～5任一所述的一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方
法，其特征在于：步骤(1)中，对N型晶体硅基体的正表面进行掺杂处理的
方法是：选择N型晶体硅基体，并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理；N
型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm；然后将N型晶体硅基体放入工业用扩散
炉中对制绒面进行硼扩散形成正表面的p+掺杂区域，硼源采用三溴化硼，扩散
温度为900-1000℃，时间为60-180分钟，硼扩散后的方阻值为40-100Ω/sqr。
7.根据权利要求1～5任一所述的一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方
法，其特征在于：步骤(2)中，制备遂穿氧化层的方法是硝酸氧化法、高温热
氧化法、干式臭氧氧化法或者湿式臭氧氧化法；所述硝酸氧化法采用质量浓度
为40～68％的硝酸溶液，反应时间为5-20min；所述湿式臭氧氧化法为在去离子
水中通入臭氧，使得臭氧浓度达到20-50ppm，反应温度为30-50℃，时间为
5-20min。
8.根据权利要求1～5任一所述的一种钝化接触N型晶体硅电池的制备方
法，其特征在于：步骤(2)中，在隧穿氧化层上制备含磷多晶硅层的方法是将
N型晶体硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建伟，孙玉海，刘志锋，季根华，张育政，
申请(专利权)人：泰州中来光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32