一种钝化接触电极结构，其适用的太阳能电池及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种钝化接触电极结构，其适用的太阳能电池及制作方法，所述的电极结构包括在晶硅衬底上沉积的掺杂半导体层，以及在掺杂半导体层上的铜电极；所述的掺杂半导体层为多晶硅，微晶硅或微晶硅碳合金中的任一种，厚度为5‑100nm。实施过程中，所适用的太阳能电池在晶硅衬底的背面或两面包括所述的钝化接触电极结构。本发明专利技术还给出了制作具有该钝化接触电极结构的太阳能电池的制作方法。本发明专利技术通过钝化了所有金属电极的接触，降低了光生载流子的表面复合效率，实现了更加彻底的钝化效果，同时，相比于现有的工艺方法，本发明专利技术方案不仅可实行量产，且使用电镀铜作为导电层来代替银，降低了电池生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种钝化接触电极结构，其适用的太阳能电池及制作方法
本专利技术属于太阳能电池片领域，具体涉及一种钝化接触电极结构，其适用的太阳能电池及制作方法。
技术介绍
太阳能电池的工作原理简而言之就是将光生电子-空穴对在其复合之前进行提取并产生电流。所以如何降低复合损失一直是太阳能电池研发的核心点之一。纵观二十几年来硅基电池的技术发展路线，在任何时候都把降低复合损失，提升光生电子/空穴收集效率放在重中之重，并且提出了包括铝背场钝化，使用介质膜进行的正、背面钝化，局部或整面形成的高低结电场以及异质结钝化等在内的一系列技术。而使用薄膜隧穿层进行全表面钝化接触可以钝化所有金属电极的接触，避免局部接触造成的载流子横向运输带来的串阻增加和复合效应，而且相比于异质结钝化金属此工艺可以承受后道高温制成并能更好的兼容现有PERC电池技术，更容易实现产线升级。而如何实现金属化是表面钝化接触工艺实现商业化的关键问题之一。而目前所用的在表面钝化接触结构上使用物理气相沉积，蒸镀等实验室金属化工艺很难应用于大规模量产，而使用丝网印刷加烧穿(firingthrough)金属化工艺则需要超过100nm甚至是300nm厚的重掺杂半导体层，这会带来更大的辐照损失，尤其在双面电池上更为明显，还会增加载流子的俄歇复合损失。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种应钝化接触电极结构，其适用的太阳能电池及制作方法。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种应用于太阳能电池的钝化接触电极结构，包括在晶硅衬底上沉积的掺杂半导体层，以及在掺杂半导体层上的铜电极；所述的掺杂半导体层为多晶硅，微晶硅或微晶硅碳合金中的任一种，厚度为5-100nm。其中，所述的掺杂半导体层采用低压化学气相沉积(LPCVD)法、等离子气相沉积(PECVD)或热丝辅助化学汽相淀积(HWCVD)等方式在晶硅衬底的表面生长一层半导体层，然后再对其进行掺杂而形成。相比于现有的使用丝网印刷制作银电极并烧穿至掺杂半导体层的金属化工艺，本专利技术采用了价格低廉的、导电性强的电镀铜电极，且由于无需烧穿，其可制作在厚度仅为5-100nm的掺杂半导体层上，并以此结构为基础实现金属电极采用钝化接触的方式制作在晶硅衬底上。作为本专利技术的进一步改进，还可以包括一层设置在晶硅衬底和掺杂半导体层之间的薄膜隧穿层，厚度为0.5-10nm；所述薄膜隧穿层为氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)、氧化铝(Al2O3)和氧化钛(TiO2)其中的任一种。包含以上所述的钝化接触电极结构的双面太阳能电池，所述的钝化接触电极结构制作在晶硅衬底的背面或两面。其中，“正面”指的是所形成的太阳能电池工作时面向阳光的一面，“背面”指的是所形成的太阳能电池背对阳光的一面。本专利技术的一种实施例，在晶硅衬底的背面制作所述的钝化接触电极结构，在晶硅衬底的正面制作掺杂晶硅层和铜电极。其中，所述的掺杂晶硅层是通过直接在晶硅衬底表面上进行掺杂而形成。位于正面所述的掺杂晶硅层与位于背面所述钝化接触电极结构中的掺杂半导体层极性不同，且其中两者中任意一层与晶硅衬底的掺杂极性相同且掺杂浓度大于晶硅衬底。本专利技术的第二种实施例，所述在晶硅衬底的正面和背面制作所述的钝化接触电极结构，位于正面所述的掺杂半导体层与位于背面所述的掺杂半导体层的极性不同，任意一侧所述的掺杂半导体层与晶硅衬底的掺杂极性相同且掺杂浓度大于晶硅衬底。作为本专利技术的进一步改进，包括在电池的正面或两面沉积一层透明减反层，所述的透明减反层介于掺杂晶硅层和铜电极之间；所述电池正面和背面的透明减反膜相同或不同；所述的透明减反层包括电介质膜或透明导电膜(TCO)的任意一种或两种，所述的电介质膜为SiO2、SiNx、Al2O3、SiOxNy或TiO2中的任一种或两种，所述TCO为氧化铟锡(ITO)，掺钨氧化铟(IWO)，掺铝氧化锌(ZnOzAl)，掺镓氧化锌(ZnOzGA)和Zn-in-Sn-O(ZITO)任意一种或两种。作为本专利技术的进一步改进，所制作的太阳能电池包括双面无主栅电池结构。将所述的太阳能电池所具有的钝化接触电极结构应用于无主栅电池结构的制作过程中。作为本专利技术的进一步改进，还包括选择发射极，所述的选择发射极设置在电池正面所述的掺杂晶硅层上与铜电极接触的局部重掺层，所述的选择发射极的极性与晶硅衬底极性相反根据以上所述的钝化接触电极结构的双面太阳能电池，其制作方法包括以下步骤：步骤一：对晶硅衬底进行清洗、制绒；步骤二：根据需要在电池的背面或者双面制作或者不制作薄膜隧穿层。之后在电池的正面制作与所述的晶硅衬底极性相同或相反的掺杂晶硅层或掺杂半导体层；具体的为，如果在电池的正面制作本专利技术所述的钝化接触电极结构，则在正面沉积掺杂半导体层；如果在电池的正面所制作的电极不具有钝化接触结构，则沉积掺杂晶硅层。然后，电池的背面制作与所述的晶硅衬底正面的掺杂晶硅层或掺杂半导体层极性不同的掺杂半导体层；步骤三：在电池的正面或两面制作包括电介质膜或TCO任一种或两种的单层或双层透明减反层。包括以下点：1.所述的透明减反层制作在电池的正面，在电池的背面可以制作透明减反层，也可以不制作电池减反层。2.所述的透明减反层包括两种材料：电介质膜和TCO，位于同一面的透明减反层可以包括其中的任何一种材料所沉积的单层膜，也可以同时包括一种或两种材料所沉积的双层膜。3.同时在两面制作透明减反层，可以在其中一面沉积单层膜，另一面沉积双层膜，或者两面都是单层膜或者双层膜，在两面制作减反层的材料可以是相同的，也可以是不同的。步骤四：在电池的正面和背面制作铜电极：包括先在电池的正面和背面按照栅线图案制作图形化掩膜或对电介质膜进行开槽，之后在图形化掩膜开口处或电介质膜开槽处制作铜电极。.如果通过采用图形化掩膜法制作的背面铜电极，电极制作完成后的掩膜可以除去，也可以保留。进一步，步骤四中，在电池的正面对应于开槽的区域制作与晶硅衬底极性相反的局部重掺层，所述的局部重掺层与之后制作的铜电极接触形成选择性发射极。进一步，本专利技术的一种实施例中，对采用电介质膜作为透明减反层进行开槽，步骤四中，在电池的正面和背面的电介质膜上进行开槽的方法包括图形化掩膜-化学蚀刻法、激光烧蚀、激光掺杂。作为本专利技术的进一步改进，在电介质膜上所制备的铜电极的过程为依次使用化学镀或电镀法制作镍阻挡层，使用电镀法制作铜导电层，使用化学镀或电镀法制作锡或银保护层。该制作过程中，还需要将制作完在镍阻挡层或保护层后的电池片放入氮气或惰性气体环境下进行烧结，形成镍硅合金(NiSiX)，烧结温度约为300-500℃，时间约为0.5-2min。作为本专利技术的进一步改进，步骤四中，在电池的正面或背面沉积在所述的TCO上的铜电极在即包括铜导电层，还包括或不包括种子层或保护层的任意一层或两层。本专利技术的有益效果：本专利提出了一种采用电镀铜制程金属化的钝化接触电极结构，相比于现有的PERC电池的电极结构，本专利钝化接触电极结构对太阳能电池进行单面或双面全表面钝化使得钝化效果可以更加彻底，钝化了所有金属电极的接触，降低了光生载流子的表面复合效率。同时可以在钝化接触电极结构上使用TCO，避免了尤其是在发射极载流子横向运输带来的串阻增加和复合效应。同时，本专利提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于太阳能电池的钝化接触电极结构，其特征在于：包括在晶硅衬底上沉积的掺杂半导体层，以及在掺杂半导体层上的铜电极；所述的掺杂半导体层为多晶硅，微晶硅或微晶硅碳合金中的任一种，厚度为5‑100nm。

【技术特征摘要】
1.一种应用于太阳能电池的钝化接触电极结构，其特征在于：包括在晶硅衬底上沉积的掺杂半导体层，以及在掺杂半导体层上的铜电极；所述的掺杂半导体层为多晶硅，微晶硅或微晶硅碳合金中的任一种，厚度为5-100nm。2.根据权利要求1所述的钝化接触电极结构，其特征在于：还可以包括一层设置在晶硅衬底和掺杂半导体层之间的薄膜隧穿层，厚度为0.5-10nm；所述薄膜隧穿层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝和氧化钛其中的任一种。3.包含权利要求1或2所述的钝化接触电极结构的双面太阳能电池，所述的钝化接触电极结构制作在晶硅衬底的背面或两面。4.根据权利要求3所述的双面太阳能电池，其特征在于：在晶硅衬底的背面制作所述的钝化接触电极结构，在晶硅衬底的正面制作掺杂晶硅层和铜电极，位于正面所述的掺杂晶硅层与位于背面所述钝化接触电极结构中的掺杂半导体层极性不同，且其中两者中任意一层与晶硅衬底的掺杂极性相同且掺杂浓度大于晶硅衬底。5.根据权利要求3所述的双面太阳能电池，其特征在于：所述在晶硅衬底的正面和背面制作所述的钝化接触电极结构，位于正面所述的掺杂半导体层与位于背面所述的掺杂半导体层的极性不同，任意一侧所述的掺杂半导体层与晶硅衬底的掺杂极性相同且掺杂浓度大于晶硅衬底。6.根据权利要求4或5所述的双面太阳能电池，其特征在于：包括在电池的正面或两面沉积一层透明减反层，所述的透明减反层介于掺杂晶硅层和铜电极之间；所述电池正面和背面的透明减反膜相同或不同；所述的透明减反层包括电介质膜或透明导电膜的任意一种或两种，所述的电介质膜为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝或氧化钛中的任一种或两种，所述透明导电膜为氧化铟锡，掺钨氧化铟，掺铝氧化锌，掺镓氧化锌和Zn-in-Sn-O任意一种或两种。7.根据权利要求4或5所述的双面太阳能电池，其特征在于：所制作的太阳能电池包括双面无主栅电池结构。8.根据权利要求4所述的双面太阳能电池，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中天，姚宇，邓晓帆，
申请(专利权)人：苏州太阳井新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32