一种钝化接触全背电极太阳电池结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钝化接触全背电极太阳电池结构及其制备方法，其结构包括硅片衬底，在硅片衬底正面设置金字塔绒面，硅片衬底背面形成抛光面，在硅片衬底背面设置遂穿氧化层，在遂穿氧化层上交替排列N型多晶硅层和P型多晶硅层，N型多晶硅层和P型多晶硅层中间通过本征多晶硅层隔离开来，N型多晶硅层和P型多晶硅层上分别设置对应的N区金属接触电极和P区金属接触电极。作为另一种改进的结构，可以设置背面钝化膜，并在其上开接触孔设置N区金属接触电极和P区金属接触电极。本发明专利技术技术方案将钝化接触手段应用到全背电极电池，可以极大地降低表面复合速率，特别是金属接触区复合速率，提升开路电压，从而提升电池效率。

Passivation contact full back electrode solar cell structure and preparation method thereof

The invention discloses a passive contact full back electrode of solar cell structure and its preparing method, the structure includes a silicon substrate, the silicon substrate is provided Pyramid suede, silicon substrate formed on a polished surface, on silicon substrate is arranged on the back surface of the tunneling oxide layer in the tunneling oxide layer on the polysilicon layer and the N type are arranged alternately the P type polysilicon layer, the middle layer and the P type N type polysilicon polysilicon layer by the polysilicon layer to isolate metal metal contact electrode and the N region P region contact electrode N type polysilicon layer and the P type polysilicon layer are respectively arranged on the corresponding. As another improved structure, a reverse passivation film can be provided and a contact hole is opened on the passivation film, wherein the N zone metal contact electrode and the P zone metal contact electrode are arranged. The technical scheme of the invention will be applied to the contact means passivation battery electrodes, can greatly reduce the surface recombination velocity, especially the metal contact zone composite rate, improve the open circuit voltage, so as to enhance the efficiency of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种钝化接触全背电极太阳电池结构及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种钝化接触全背电极太阳电池结构及其制备方法。
技术介绍
太阳电池作为一种清洁能源，是新能源，并能改变能源结构，其永恒的发展方向是提高效率和降低成本。全背电极太阳电池的制备流程复杂，主要是复杂的背面图形化过程，涉及到多次掩膜和扩散过程。一般是通过图形化的氧化掩膜来进行定域扩散。掩膜的图形化需要用到丝网印刷或激光工艺，增加了工艺步骤。电池开路电压的高低取决于钝化效果的好坏，目前一般的全背电极电池都是采用AlOx、SiNx或SiO2等薄膜结构来进行背面钝化。这种钝化结构可以减小表面复合速率，对开压的提升有一定的帮助。但是，要想往更高的开路电压发展，此种钝化技术也遇到了瓶颈，特别是金属接触区的复合速率大，限制了电池效率的提升。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钝化接触全背电极太阳电池结构及其制备方法，有利于降低钝化区和金属接触区复合速率，提升开路电压和电池效率。为实现上述目的，本专利技术提供了一种钝化接触全背电极太阳电池结构，包括硅片衬底，在硅片衬底正面设置金字塔绒面，硅片衬底背面形成抛光面，在硅片衬底背面设置遂穿氧化层，在遂穿氧化层上交替排列N型多晶硅层和P型多晶硅层，N型多晶硅层和P型多晶硅层中间通过本征多晶硅层隔离开来，N型多晶硅层和P型多晶硅层上分别设置对应的N区金属接触电极和P区金属接触电极。进一步改进在于，在N型多晶硅层、P型多晶硅层以及本征多晶硅层上设置背面钝化膜，在背面钝化膜上对应N区金属接触电极的位置设置有N区接触孔，在背面钝化膜上对应P区金属接触电极的位置设置有P区接触孔，然后在N区接触孔中设置对应的N区金属接触电极，在P区接触孔中设置对应的P区金属接触电极，并且N区金属接触电极的上端伸出N区接触孔，P区金属接触电极的上端伸出P区接触孔，其中背面钝化膜结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合。更进一步的，所述硅片衬底为N型硅片衬底，金字塔绒面上还设置有前表面场，在前表面场外侧设置正面钝化减反膜。其中优选的，遂穿氧化层的厚度为0.5-5nm，多晶硅层厚度为20-300nm。本专利技术还提供了一种钝化接触全背电极太阳电池制备方法，包括以下步骤：1）对N型单晶硅片衬底进行前处理，形成正面为金字塔绒面，背面为抛光面的单面抛光制绒结构；2）对经过前处理的硅片进行遂穿氧化层生长，通过炉管方式生长热氧化层，或者通过臭氧水生长湿法氧化层，或者通过化学方法生长，遂穿氧化层厚度为0.5-5nm；3）使用LPCVD或PECVD方法在背面生长本征非晶硅层或者多晶硅层，本征非晶硅层或者多晶硅层厚度为20-300nm；4）在正面金字塔绒面上采用离子注入方法注入磷，作为前表面场，或者通过炉管扩散、APCVD方法形成，方阻为100-1000Ω/□；5）在背面需要形成P型多晶硅层掺杂区域的地方进行硼注入，硼注入通过在硅片上方设置对应图形的掩模版来实现局域注入；6）在背面需要形成N型多晶硅层掺杂区域的地方进行磷注入，磷注入通过在硅片上方设置具有对应图形的掩模版来实现局域注入，硼注入和磷注入的掩模版图形呈交替排列，通过掩模版图形来形成介于硼注入与磷注入区域中间的非掺杂区域，即本征多晶硅层区域；7）对经过三次注入的硅片衬底进行共退火处理，使非晶硅晶化成多晶硅，同时注入杂质原子扩散进入多晶硅层；8）对经过共退火处理的硅片衬底进行清洗，然后在背面形成钝化膜，钝化膜结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合，在正面形成正面钝化减反膜，结构为单层或叠层SiNx，或者SiO2/SiNx/SiNxOy的叠层膜组合；9）对背面钝化膜进行开孔处理，在P区和N区进行开孔处理，分别开出P区接触孔和N区接触孔；10）在P区接触孔和N区接触孔上制备对应的P区金属接触电极和N区金属接触电极。其中，背面钝化膜上的接触孔，通过激光，刻蚀浆料或阻挡浆料的方式形成。优选的，N区金属接触电极和P区金属接触电极，包括各自的细栅线和主栅线，采用一层金属化设计或两层金属化设计，其中一层金属化设计中，细栅线为分段式，在靠近相反极性的主栅线附近断开，断开距离为0.05-0.3mm，主栅线对数为2-20对；两层金属化设计中，细栅线不分段，通过在主栅线下面设置绝缘层来隔离，绝缘层为线段结构，位于主栅线下方相反极性的细栅线上，覆盖相反极性的细栅线，达到隔离的目的，主栅线对数为2-10对；N区金属接触电极和P区金属接触电极通过丝网印刷，电镀，或蒸发方法制得。在背面遂穿氧化层上交替排列N型和P型多晶硅层制备方法还可以为，先使用LPCVD或PECVD方法在背面生长本征非晶硅层或者多晶硅层；在本征非晶硅层或者多晶硅层上采用热氧化或APCVD沉积制备第一次氧化硅掩膜层；对第一次氧化硅掩膜层进行第一次图形化处理，留出需要进行硼掺杂的部分；进行硼扩散掺杂，硼扩散的高温过程同时使得非晶硅晶化，变成多晶硅；去除第一次氧化硅掩膜层，再采用热氧化或APCVD沉积制备第二次氧化硅掩膜层；对第二次氧化硅掩膜层进行第二次图形化处理，留出需要进行磷掺杂的部分；进行磷扩散掺杂；去除第二次氧化硅掩膜层,得到交替排列的N型和P型多晶硅层。在背面遂穿氧化层上交替排列N型和P型多晶硅层制备方法还可以为，先使用LPCVD或PECVD方法在背面生长本征非晶硅层或者多晶硅层；在本征非晶硅层或者多晶硅层上局域印刷硼浆料，作为P型区；在本征非晶硅层或者多晶硅层上局域印刷磷浆料，作为N型区，其中P型区和N型区交替排列，中间通过本征非晶硅层或者多晶硅层隔离开来；对印刷完硼浆和磷浆的硅片进行退火处理，使非晶硅晶化成多晶硅，同时硼和磷原子往多晶硅里扩散，完成掺杂。在背面遂穿氧化层上交替排列N型和P型多晶硅层制备方法还可以为，使用LPCVD或PECVD方法在背面生长原位掺杂的P型或N型非晶硅层或者多晶硅层；在原位掺杂的P型或N型非晶硅层或者多晶硅层上制备第一次氧化硅或氮化硅掩膜层；对第一次掩膜层进行第一次图形化处理，去除掩膜保护外的掺杂非晶硅层，得到原位掺杂的P型或N型非晶硅或者多晶硅区域；再次生长一层遂穿氧化层，并采用LPCVD或PECVD方法生长原位掺杂的N型或P型非晶硅层或者多晶硅层，本次生长掺杂层与第一次掺杂层类型相反；再次生长第二次氧化硅或氮化硅掩膜层，并对第二次生长的掺杂非晶硅层或者多晶硅层进行第二次图形化处理和刻蚀，得到原位掺杂的N型或P型非晶硅或者多晶硅区域；去除两次掩膜层，并进行退火处理，调节掺杂曲线，同时使非晶硅晶化，得到背面遂穿氧化层上交替排列的N型和P型多晶硅层。全背电极太阳电池作为一种高效太阳电池结构，其高效率前景已被广泛认识。近来，钝化接触技术的发展使得各大公司和研究所纷纷看好该技术在太阳电池上的应用。因此，全背电极太阳电池与钝化接触相结合，将是一个非常有前景的发展方向。通过钝化接触技术，可以极大地降低各区域的复合，显著提高电池开路电压，加上全背电极电池正面无遮挡的电流优势，其效率提升潜力巨大。本专利技术技术方案将钝化接触手段应用到全背电极电池，可以极大地降低表面复合速率，特别是金属接触区复合速率，提升开路电压，从而提升电池效率。本专利技术技术方案带来的有益效果如下：将全背电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钝化接触全背电极太阳电池结构，其特征在于：包括硅片衬底，在硅片衬底正面设置金字塔绒面，硅片衬底背面形成抛光面，在硅片衬底背面设置遂穿氧化层，在遂穿氧化层上交替排列N型多晶硅层和P型多晶硅层，N型多晶硅层和P型多晶硅层中间通过本征多晶硅层隔离开来，N型多晶硅层和P型多晶硅层上分别设置对应的N区金属接触电极和P区金属接触电极。

【技术特征摘要】
1.一种钝化接触全背电极太阳电池结构，其特征在于：包括硅片衬底，在硅片衬底正面设置金字塔绒面，硅片衬底背面形成抛光面，在硅片衬底背面设置遂穿氧化层，在遂穿氧化层上交替排列N型多晶硅层和P型多晶硅层，N型多晶硅层和P型多晶硅层中间通过本征多晶硅层隔离开来，N型多晶硅层和P型多晶硅层上分别设置对应的N区金属接触电极和P区金属接触电极。2.如权利要求1所述的一种钝化接触全背电极太阳电池结构，其特征在于：在N型多晶硅层、P型多晶硅层以及本征多晶硅层上设置背面钝化膜，在背面钝化膜上对应N区金属接触电极的位置设置有N区接触孔，在背面钝化膜上对应P区金属接触电极的位置设置有P区接触孔，然后在N区接触孔中设置对应的N区金属接触电极，在P区接触孔中设置对应的P区金属接触电极，并且N区金属接触电极的上端伸出N区接触孔，P区金属接触电极的上端伸出P区接触孔，其中背面钝化膜结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合。3.如权利要求1或2所述的一种钝化接触全背电极太阳电池结构，其特征在于：所述硅片衬底为N型硅片衬底，金字塔绒面上还设置有前表面场，在前表面场外侧设置正面钝化减反膜。4.如权利要求1或2所述的一种钝化接触全背电极太阳电池结构，其特征在于：遂穿氧化层的厚度为0.5-5nm，多晶硅层厚度为20-300nm。5.一种钝化接触全背电极太阳电池制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）对N型单晶硅片衬底进行前处理，形成正面为金字塔绒面，背面为抛光面的单面抛光制绒结构；2）对经过前处理的硅片进行遂穿氧化层生长，通过炉管方式生长热氧化层，或者通过臭氧水生长湿法氧化层，或者通过化学方法生长，遂穿氧化层厚度为0.5-5nm；3）使用LPCVD或PECVD方法在背面生长本征非晶硅层或者多晶硅层，本征非晶硅层或者多晶硅层厚度为20-300nm；4）在正面金字塔绒面上采用离子注入方法注入磷，作为前表面场，或者通过炉管扩散、APCVD方法形成，方阻为100-1000Ω/□；5）在背面需要形成P型多晶硅层掺杂区域的地方进行硼注入，硼注入通过在硅片上方设置对应图形的掩模版来实现局域注入；6）在背面需要形成N型多晶硅层掺杂区域的地方进行磷注入，磷注入通过在硅片上方设置具有对应图形的掩模版来实现局域注入，硼注入和磷注入的掩模版图形呈交替排列，通过掩模版图形来形成介于硼注入与磷注入区域中间的非掺杂区域，即本征多晶硅层区域；7）对经过三次注入的硅片衬底进行共退火处理，使非晶硅晶化成多晶硅，同时注入杂质原子扩散进入多晶硅层；8）对经过共退火处理的硅片衬底进行清洗，然后在背面形成钝化膜，钝化膜结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合，在正面形成正面钝化减反膜，结构为单层或叠层SiNx，或者SiO2/SiNx/SiNxOy的叠层膜组合；9）对背面钝化膜进行开孔处理，在P区和N区进行开孔处理，分别开出P区接触孔和N区接触孔；10）在P区接触孔和N区接触孔上制备对应的P区金属接触电极和N区金属接触电极。6.如权利要求5所述的一种钝化接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华，鲁伟明，李中兰，
申请(专利权)人：泰州乐叶光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32