一种MWT太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种MWT太阳能电池，包括n型硅基体，在所述n型硅基体中设有将正面电极引至背面的通孔，在所述n型硅基体背面设有介质膜，在所述介质膜上设有选择性掺杂多晶硅薄膜，所述选择性掺杂多晶硅薄膜包括非掺杂多晶硅薄膜和掺杂多晶硅薄膜，所述非掺杂多晶硅薄膜包围所述通孔，剩余区域则为掺杂多晶硅薄膜。其优化了背面钝化结构，采用了选择性掺杂多晶硅薄膜，掺杂多晶硅薄膜能提供优越的场钝化和表面钝化，载流子可以被选择性地隧穿过氧化层达到金属电极，而非掺杂多晶硅薄膜能有效解决漏电和短路问题。本发明专利技术的还公开了上述MWT太阳能电池的制备方法，该方法能与现有工艺兼容，成本低。

A MWT Solar Cell and Its Preparation Method

The invention discloses an MWT solar cell, which comprises an n-type silicon substrate, a through hole leading the front electrode to the back of the n-type silicon substrate, a dielectric film on the back of the n-type silicon substrate, a selectively doped polycrystalline silicon film on the dielectric film, and the selectively doped polycrystalline silicon film including a non-doped polycrystalline silicon film. Crystalline silicon film and doped polycrystalline silicon film, the undoped polycrystalline silicon film surrounds the through hole, and the remaining area is doped polycrystalline silicon film. The back passivation structure is optimized by using selectively doped polycrystalline silicon thin films. Doped polycrystalline silicon thin films can provide superior field passivation and surface passivation. Carriers can be selectively tunneled through the oxide layer to reach the metal electrode. Non-doped polycrystalline silicon thin films can effectively solve leakage and short circuit problems. The invention also discloses the preparation method of the MWT solar cell, which is compatible with the existing process and has low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种MWT太阳能电池及其制备方法
本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种MWT太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
对于目前常规太阳能电池，其负电极接触电极和正电极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，正面金属电极主栅线以及细栅线的覆盖必将导致一部分入射的太阳光被金属电极所反射，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的电池的能量转化效率。常规MWT电池在电池片上制作16-25个上下贯穿的小孔，通过这些小孔将正面细栅线的电流汇集到背面，而不是通过正面主栅线汇集电流。通过MWT这种设计，主栅线对光线的遮挡大大减小，从而提高了电池片的电流和光电转化效率。另外，高效太阳能电池必须具有良好的表面钝化，较低的表面复合速率，进而可以获得较高的开路电压、短路电流和转化效率。目前，表面钝化主要是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝等单层或多层介质膜结构。但是在做好表面钝化之后，需要做金属化，此时在印刷金属下方的钝化膜不可以避免地被破坏，造成金属接触区域的复合比较大，进而降低电池的开路电压等性能。而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。而近几年，钝化接触在晶体硅太阳电池领域备受关注，各研究机构也开发出了更为高效的钝化接触太阳电池，其主要是采用超薄的氧化层，并在氧化层上生长的一层掺杂的多晶硅薄膜。将结构利用在n型MWT电池上，可以解决背面n+面钝化难的问题；但其中多晶硅薄膜是整面掺杂，直接使用在MWT电池上会存在漏电短路问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MWT太阳能电池，其优化了背面钝化结构，采用了选择性掺杂多晶硅薄膜，掺杂多晶硅薄膜能提供优越的场钝化和表面钝化，载流子可以被选择性地隧穿过氧化层达到金属电极，而非掺杂多晶硅薄膜能有效解决漏电和短路问题。本专利技术的目的还在于提供上述MWT太阳能电池的制备方法，该制备方法能与现有工艺兼容，成本低。本专利技术的上述第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种MWT太阳能电池，包括n型硅基体，在所述n型硅基体中设有将正面电极引至背面的通孔，在所述n型硅基体背面设有介质膜，在所述介质膜上设有选择性掺杂多晶硅薄膜，所述选择性掺杂多晶硅薄膜包括非掺杂多晶硅薄膜和掺杂多晶硅薄膜，所述非掺杂多晶硅薄膜包围所述通孔，剩余区域则为掺杂多晶硅薄膜。优选地，所述的非掺杂多晶硅薄膜包围所述通孔且横截面积略大于所述通孔的横截面积。上述非掺杂多晶硅薄膜，主要用于灌孔浆料从而实现将正面接触电极中的电流引导至背面形成正面电极。上述掺杂多晶硅薄膜，主要是可以实现良好的隧穿氧化钝化接触性能。优选地，所述的掺杂多晶硅薄膜为掺磷多晶硅薄膜，其掺杂浓度为1.0E19atoms/cm3～2.0E21atoms/cm3，厚度为5nm～500nm。优选的，所述的n型硅基体为n型单晶硅衬底，其电阻率为0.1～30Ω·cm，厚度为50～300μm。优选地，所述n型硅基体的正面为制绒面，所述制绒面上设有掺杂硼的p+发射结Emitter，其方块电阻为40～300ohm/sq。进一步地，在所述p+发射结上设有正面钝化膜和正面钝化减反膜，在所述正面钝化减反膜上设有正面接触电极。优选地，所述正面钝化膜为SiOx、TiOx、Al2O3、SiO1-xNx中的一种单层膜或几种的叠层膜，其厚度为1～20nm。优选地，所述正面钝化减反膜(7)为SiNx、SiCx、SiOx、TiOx和MgFx中的一种单层膜或几种的叠层膜，其厚度为65～100nm。优选地，所述n型硅基体的背面为制绒面、蚀刻面或抛光面。优选地，所述介质膜为氧化硅、氧化铝、氧化钛和氮氧化硅中的一种单层膜或几种的叠层膜，其厚度为0.5nm～2.5nm。进一步地，在所述选择性掺杂多晶硅薄膜上还设有背面钝化减反膜。优选地，所述背面钝化减反膜为SiNx、SiCx、SiOx、Al2O3、TiOx和MgFx中的一种单层膜或几种的叠层膜，其厚度为30～200nm。进一步地，在所述背面钝化减反膜上设有连接正面接触电极的正面电极和背面接触电极，其中所述背面接触电极为栅线电极或全背面电极，所述栅线电极和全背面电极均不包括正面电极。优选地，所述的通孔呈阵列排布在所述n型硅基体中。本专利技术的上述第二个目的是通过以下技术方案来实现的：上述的MWT太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：(1)选取n型硅基体；(2)在n型硅基体中形成通孔；(3)在n型硅基体背面制备介质膜；(4)在介质膜表面设置多晶硅薄膜；(5)在多晶硅薄膜表面进行选择性掺杂，退火，形成非掺杂多晶硅薄膜和掺杂多晶硅薄膜。进一步地，上述MWT太阳能电池的其中一种优选的制备方法，包括以下步骤：(1)选取n型硅基体，正面制绒后扩散形成p+发射结；(2)将n型硅基体进行激光打孔，在n型硅基体中形成通孔；(3)将n型硅基体进行背面制绒、蚀刻或抛光；(4)在n型硅基体背面制备介质膜；(5)在介质膜表面设置多晶硅薄膜；(6)在多晶硅薄膜表面进行选择性掺杂，高温退火，形成非掺杂多晶硅薄膜和掺杂多晶硅薄膜；(7)设置正面钝化膜；(8)在正面钝化膜上设置正面钝化减反膜，同时在选择性掺杂多晶硅薄膜上设置背面钝化减反膜；(9)在通孔中灌入浆料，在硅基体背面形成与正面接触电极相连通的正面电极，再印刷正面接触电极和背面接触电极，烧结制得n型钝化接触MWT太阳能电池。上述n型钝化接触MWT太阳能电池的另外一种优选的制备方法，包括以下步骤：S1、选取n型硅基体，进行双面制绒；S2、接着进行背面抛光；S3、在背面抛光面上制备介质膜；S4、在介质膜表面设置多晶硅薄膜；S5、在步骤(S1)的正面绒面进行硼离子注入掺杂，在步骤(S4)的多晶硅薄膜上进行选择性磷离子注入掺杂，高温退火，在正面形成p+发射结，在背面形成非掺杂多晶硅薄膜和掺杂多晶硅薄膜；S6、激光开孔：将n型硅基体进行激光打孔，在n型硅基体中形成通孔；S7、设置正面钝化膜；S8、在正面钝化膜上设置正面钝化减反膜，同时在选择性掺杂多晶硅薄膜上设置背面钝化减反膜；S9、在通孔中灌入浆料，在硅基体背面形成与正面接触电极相连通的正面电极，再印刷正面接触电极和背面接触电极，烧结制得n型钝化接触MWT太阳能电池。采用步骤S5这种方法可以实现一步正面掺杂和背面选择性掺杂。优选的，步骤(4)或步骤S3中采用低温炉管氧化工艺、硝酸氧化工艺、臭氧氧化工艺、ALD、CVD(如PECVD、LPCVD)、PVD(如溅射、蒸发)等在清洗后硅片的表面上制备介质膜。优选的，步骤(5)或步骤S4中采用低压化学气相沉积法(LPCVD)或者等离子增强化学气相沉积法(PECVD)沉积多晶硅薄膜。优选的，步骤(6)中或步骤S5中在多晶硅薄膜表面进行选择性掺杂，可以利用离子注入机本身自带的掩膜板(mask)可以一次进行注入，实现两种非注入区域和注入区域，再通过退火的方式可以将掺杂进的杂质进行激活，从而真正实现对多晶硅的区域选择性掺杂，同时对多晶硅薄膜进行了晶化热处理，可以进一步提升该薄膜的性能。优选的，步骤(7)或步骤S7中先通过HF等化学溶液将退火后在多晶硅薄膜表面生长的氧化除去，然后通过原子沉积(ALD)等设备在正面p+面上生长正面钝化膜。优选的，步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MWT太阳能电池，包括n型硅基体(1)，在所述n型硅基体(1)中设有将正面电极引至背面的通孔(2)，在所述n型硅基体(1)背面设有介质膜(3)，其特征是：在所述介质膜(3)上设有选择性掺杂多晶硅薄膜(4)，所述选择性掺杂多晶硅薄膜(4)包括非掺杂多晶硅薄膜(41)和掺杂多晶硅薄膜(42)，所述非掺杂多晶硅薄膜(41)包围所述通孔(2)，剩余区域则为掺杂多晶硅薄膜(42)。

【技术特征摘要】
1.一种MWT太阳能电池，包括n型硅基体(1)，在所述n型硅基体(1)中设有将正面电极引至背面的通孔(2)，在所述n型硅基体(1)背面设有介质膜(3)，其特征是：在所述介质膜(3)上设有选择性掺杂多晶硅薄膜(4)，所述选择性掺杂多晶硅薄膜(4)包括非掺杂多晶硅薄膜(41)和掺杂多晶硅薄膜(42)，所述非掺杂多晶硅薄膜(41)包围所述通孔(2)，剩余区域则为掺杂多晶硅薄膜(42)。2.根据权利要求1所述的MWT太阳能电池，其特征是：所述非掺杂多晶硅薄膜(41)包围所述通孔(2)且横截面积略大于所述通孔(2)的横截面积。3.根据权利要求1或2所述的MWT太阳能电池，其特征是：所述的掺杂多晶硅薄膜(42)为掺磷多晶硅薄膜，其掺杂浓度为1.0E19atoms/cm3～2.0E21atoms/cm3，厚度为5nm～500nm。4.根据权利要求1或2所述的MWT太阳能电池，其特征是：所述n型硅基体(1)的正面为制绒面，所述制绒面上设有掺杂硼的p+发射结(5)，其方块电阻为40～300ohm/sq。5.根据权利要求4所述的MWT太阳能电池，其特征是：在所述p+发射结(5)上设有正面钝化膜(6)和正面钝化减反膜(7)，在所述正面钝化减反膜(7)上设有正面接触电极(8)；其中所述正面钝化膜(6)为SiOx、TiOx、Al2O3、SiO1-xNx中的一种单层膜或几种的叠层膜，其厚度为1～20nm，所述正面钝化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊兵，尹海鹏，蒋秀林，
申请(专利权)人：晶澳扬州太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32