一种钝化接触的IBC电池及其制备方法和组件、系统技术方案

本发明专利技术涉及一种钝化接触的IBC电池及其制备方法和组件、系统。本发明专利技术的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，N型晶体硅基体背表面的掺杂处理方式为：在N型晶体硅基体的背表面生长背表面氧化层，然后在背表面氧化层上生长本征多晶硅层或者本征非晶硅层，然后在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上选择性的注入硼离子和磷离子；然后进行退化和镀膜处理。其有益效果是：将钝化接触技术与背接触结构相结合，在N型晶体硅基体背表面设置氧化层，在其上设置交替排列的p+和n+掺杂区域，本发明专利技术中的氧化层可以给N型晶体硅基体背表面带来更好的表面钝化效果，同时载流子可透过氧化层进行自由传输，所制电池拥有更高的开路电压和转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种钝化接触的IBC电池及其制备方法和组件、系统。
技术介绍
太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。对于目前常规太阳能电池，其p+掺杂区域接触电极和n+掺杂区域接触电极分别位于电池片的正反两面。电池的正面为受光面，正面金属接触电极的覆盖必将导致一部分入射的太阳光被金属电极所遮挡反射，造成一部分光学损失。普通晶硅太阳能电池的正面金属电极的覆盖面积在7％左右，减少金属电极的正面覆盖可以直接提高电池的能量转化效率。IBC(Interdigitatedbackcontact)电池，是一种将p+掺杂区域和n+掺杂区域均放置在电池背面(非受光面)的电池，该电池的受光面无任何金属电极遮挡，从而有效增加了电池片的短路电流，使电池片的能量转化效率得到提高。由于PN结位于电池的背面，光生载流子的产生主要在前表面附近，载流子需要穿过整个硅片厚度到达背面的地方才能被收集，所以背表面的钝化质量尤为重要。常见的结构是在N型基体的背表面交替设置p+和n+掺杂区域，然后在其上设置钝化层和金属电极。现有的背接触电池，存在背表面的钝化效果不好的问题，而钝化质量会影响电池片的隐开路电压、暗饱和电流密度和短波段的内量子效率等性能。综上，提供一种钝化质量高的钝化接触的IBC电池及制备方法是本专利技术的创研动机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种钝化接触的IBC电池及其制备方法和组件、系统。所述的钝化接触的IBC电池将钝化接触技术与背接触结构相结合，在N型晶体硅基体背表面设置氧化层，在其上设置交替排列的p+和n+掺杂区域，相比现有的背接触电池结构，本专利技术中的氧化层可以给N型晶体硅基体背表面带来更好的表面钝化效果，同时载流子可透过氧化层进行自由传输，所制电池拥有更高的开路电压和转换效率。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种钝化接触的IBC电池的制备方法，包括以下步骤：(1)、分别对N型晶体硅基体的前表面和背表面进行掺杂处理，N型晶体硅基体背表面的掺杂处理方式为：在N型晶体硅基体的背表面生长背表面氧化层，然后在背表面氧化层上生长本征多晶硅层或者本征非晶硅层，然后在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上选择性的注入硼离子和磷离子，硼离子注入区域与磷离子注入区域相互交替排列；(2)、将N型晶体硅基体进行退火处理，退火完成后形成n+掺杂前表面场，相互交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；(3)、然后在N型晶体硅基体的前表面形成钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成钝化膜；(4)、在N型晶体硅基体的背表面制备与背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域欧姆接触的金属电极。其中，步骤(1)中，背表面氧化层的厚度为1-3nm，背表面氧化层为SiO2，SiO2的生长方法为高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法或CVD沉积法。其中，步骤(1)中，在背表面氧化层上生长本征多晶硅层的方法是：将N型晶体硅基体放入LPCVD设备中，在背表面氧化层上生长本征多晶硅层；在背表面氧化层上生长本征非晶硅层的方法是：将N型晶体硅基体放入APCVD设备或PECVD设备中，在背表面氧化层上生长本征非晶硅层。其中，步骤(1)中，本征多晶硅层或者本征非晶硅层上的硼离子的注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2，磷离子的注入剂量为3×1015cm-2～8×1015cm-2。其中，步骤(1)中，在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上注入硼离子时，在N型晶体硅基体的背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽为200～3000μm；在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上注入磷离子时，在N型晶体硅基体背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽为200～2000μm。其中，步骤(1)中，N型晶体硅基体前表面的掺杂处理方式为：使用离子注入机在N型晶体硅基体的前表面进行离子注入，注入元素为磷，注入剂量为1×1015cm-2～4×1015cm-2。其中，步骤(2)中，退火处理的峰值温度为800～1100℃，退火时间为30～200min，环境气源为N2和O2。其中，步骤(3)中，钝化减反膜的制备方法是在N型晶体硅基体的前表面利用PECVD设备先沉积一层厚度为5～30nm的SiO2介质膜，然后在SiO2介质膜上再沉积一层厚度为40～80nm的SiNx介质膜；钝化膜的制备方法是在N型晶体硅基体的背表面利用PECVD设备沉积一层厚度为30～50nm的SiNx介质膜。其中，步骤(4)中，金属电极的制备方法是通过丝网印刷的方法在处理后的N型晶体硅基体的背表面p+掺杂区域上印刷银铝浆，在背表面n+掺杂区域上印刷银浆，然后进行烧结处理。其中，进行步骤(1)之前，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；N型晶体硅基体的厚度为50～300μm；进行步骤(3)之前将N型晶体硅基体放入清洗机中进行清洗、烘干处理。本专利技术还提供了一种钝化接触的IBC电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的前表面从内到外依次为n+掺杂前表面场和前表面钝化减反膜，N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为背表面氧化层、交替排列的背表面p+掺杂区域和背表面n+掺杂区域、背表面钝化膜和背表面金属电极。其中，n+掺杂前表面场的方阻为100～200Ω/sqr，背表面n+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm；背表面p+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。本专利技术还提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、太阳能电池、封装材料、背层材料，太阳能电池是上述的一种钝化接触的IBC电池。本专利技术还提供了一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，太阳能电池组件是上述的太阳能电池组件。本专利技术的技术优点主要体现在：本专利技术将钝化接触技术与背接触结构相结合，在N型晶体硅基体背表面设置超薄氧化层，在不损伤钝化膜的情况下具备优异的接触效果(称之为钝化接触技术(PassivatedContact))，然后在其上设置交替排列的p+和n+掺杂区域，相比现有的背接触电池结构，本专利技术中的氧化层可以给N型晶体硅基体背表面带来更好的表面钝化效果，同时载流子可透过氧化层进行自由传输，所制电池拥有更高的开路电压和转换效率。采用本专利技术方法制备的钝化接触的IBC太阳能电池在完成前后表面的钝化膜覆盖后其隐开路电压(ImpliedVoc)可达700mV以上，暗饱和电流密度J0＜20fA/cm2，印刷电极制成背接触电池后，其短波段的内量子效率达95％以上。附图说明图1为本专利技术实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤一后的电池结构截面示意图。图2为本专利技术实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤二后的电池结构截面示意图。图3为本专利技术实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤三后的电池结构截面示意图。图4为本专利技术实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤四后的电池结构截面示意图。图5为本专利技术实施例的钝化接触的IBC电池的制备方法步骤五后的电池结构截面示意图。图6为本专利技术实施例的钝化接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、分别对N型晶体硅基体的前表面和背表面进行掺杂处理，N型晶体硅基体背表面的掺杂处理方式为：在N型晶体硅基体的背表面生长背表面氧化层，然后在背表面氧化层上生长本征多晶硅层或者本征非晶硅层，然后在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上选择性地注入硼离子和磷离子，硼离子注入区域与磷离子注入区域相互交替排列；(2)、将N型晶体硅基体进行退火处理，退火完成后形成n+掺杂前表面场，相互交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；(3)、然后在N型晶体硅基体的前表面形成钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成钝化膜；(4)、在N型晶体硅基体的背表面制备分别与背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域欧姆接触的金属电极。

【技术特征摘要】
1.一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、分别对N型晶体硅基体的前表面和背表面进行掺杂处理，N型晶体硅基体背表面的掺杂处理方式为：在N型晶体硅基体的背表面生长背表面氧化层，然后在背表面氧化层上生长本征多晶硅层或者本征非晶硅层，然后在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上选择性地注入硼离子和磷离子，硼离子注入区域与磷离子注入区域相互交替排列；(2)、将N型晶体硅基体进行退火处理，退火完成后形成n+掺杂前表面场，相互交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；(3)、然后在N型晶体硅基体的前表面形成钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成钝化膜；(4)、在N型晶体硅基体的背表面制备分别与背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域欧姆接触的金属电极。2.根据权利要求1所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，背表面氧化层的厚度为1-3nm，背表面氧化层为SiO2，SiO2的生长方法为高温热氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法或CVD沉积法。3.根据权利要求1所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，在背表面氧化层上生长本征多晶硅层的方法是：将N型晶体硅基体放入LPCVD设备中，在背表面氧化层上生长本征多晶硅层；在背表面氧化层上生长本征非晶硅层的方法是：将N型晶体硅基体放入APCVD设备或PECVD设备中，在背表面氧化层上生长本征非晶硅层。4.根据权利要求1所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，本征多晶硅层或者本征非晶硅层上的硼离子的注入剂量为0.5×1015cm-2～3×1015cm-2，磷离子的注入剂量为3×1015cm-2～8×1015cm-2。5.根据权利要求1所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上注入硼离子时，在N型晶体硅基体的背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽为200～3000μm；在本征多晶硅层或者本征非晶硅层上注入磷离子时，在N型晶体硅基体背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽为200～2000μm。6.根据权利要求1～5任一所述的一种钝化接触的IBC电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，N型晶体硅基体前表面的掺杂处理方式为：使用离子注入机在N型晶体硅基体的前...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建伟，刘志锋，季根华，孙玉海，刘勇，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