背面全钝化接触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背面全钝化接触太阳能电池及其制备方法，该电池包括从下至上依次连接全铝背电场、纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层、氧化硅层、P型硅、n+发射极层和氮化硅层，以及背面电极、重掺杂n++发射极和正面电极，重掺杂n++发射极的一端连接正面电极，另一端穿过n+发射极层镶嵌在P型硅中。其制备方法包括清洗、制绒、扩散、正面激光SE、二次清洗、表面化学氧化、沉积钝化层、烧结、氢化、制备氮化硅层、丝网印刷和烧结。本发明专利技术电池具有短路电流大、开路电压高、光电转换效率高等优点，其制备方法有工艺简单、量产门槛低、制备成本低、兼容性好、生产效率高等优点，能够满足大规模制备，利于工业化利用，具有十分重要的意义。

Back full passivation contact solar cells and their preparation methods

The invention discloses a back full passivation contact solar cell and a preparation method thereof. The cell comprises a bottom-to-top successive connection of all-aluminum back electric field, nanocrystalline boron hydride doped silicon carbide layer, silicon oxide layer, P-type silicon, n+emitter layer and silicon nitride layer, and a back electrode, a heavily doped n++ emitter and a front electrode, and a heavily doped n++ emitter end connected with a front electrode, and a heavily doped n++ emitter end connected with a front electrode. One end passes through the N + emitter layer and is embedded in P-type silicon. The preparation methods include cleaning, wool making, diffusion, front laser SE, secondary cleaning, surface chemical oxidation, deposition passivation layer, sintering, hydrogenation, preparation of silicon nitride layer, screen printing and sintering. The battery has the advantages of high short circuit current, high open circuit voltage and high photoelectric conversion efficiency. The preparation method of the battery has the advantages of simple process, low production threshold, low preparation cost, good compatibility and high production efficiency. It can satisfy large-scale preparation and is conducive to industrial utilization, and has very important significance.

【技术实现步骤摘要】
背面全钝化接触太阳能电池及其制备方法
本专利技术属于太阳能电池
，涉及一种背面全钝化接触太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
与其他能源相比，太阳能是一种绿色资源。在利用太阳能的光伏技术中，能量转换效率的提高直接提高了该技术的成本竞争力，但是现有的光伏技术都存在很多问题限制了效率的提高。例如，金属接触处的复合损失会大大降低实验室规模和工业硅太阳能电池的转换效率，为此，减轻这些损耗的传统解决方案依赖于获得重掺杂Si区域，并通过使用局部开口的介电钝化层来限制金属化区域，即利用钝化接触技术提高晶硅太阳能电池的转化效率。目前，现有的晶硅太阳能电池背面钝化接触技术主要是PERC电池的Al2O3局部钝化技术，即局部钝化技术，但是该技术主要是在Al2O3薄膜上进行激光开槽，获得金属点接触，这种技术易受到复杂的制造工艺的限制，对激光精准定位和激光能量的要求较高，容易产生激光偏移等现象；此外，由于局部钝化接触，载流子收集易受到影响，从而容易产生二维电流，最终导致这种钝化方法仍然限制最大转换效率。另外，为了减轻二维电流的影响，需要采用高浓度掺杂硅片(1-3Ωcm)以确保足够的横向电流传输，这种高掺杂浓度硅片中很容易形成B-O复合体，这种B-O复合体会导致光活化降解(LID)现象的出现。除了PERC电池的Al2O3局部钝化技术外，还有HJT电池中采用的非晶硅全钝化接触技术和TOPCon电池中采用的多晶硅全钝化接触技术，即全钝化接触技术。对于HJT电池中采用的非晶硅全钝化接触技术而言，其所采用的非晶硅钝化层不能耐受高温，因此与现有产线不兼容，需要对现有产线做出比较大的改变，从而会造成设备投资等成本太高；此外这种钝化全接触技术主要用作n型硅片上的选择性接触，并结合前后侧硼掺杂非晶硅的异质结，而目前大多数制造的太阳能电池是在p型硅片上使用磷扩散的同质结，因而这种技术与现有产线不兼容。对于TOPCon电池中采用的多晶硅全钝化接触技术而言，在超薄隧道SiOx钝化接触(TOPCon，POLO，poly-Si或SIPOS)上的掺杂的多晶硅(poly-Si)最初是在20世纪80年代研发的。隧道氧化物在高于800℃的温度下的稳定性使得所制备出的高效电池(>25.7％)能够耐受现有工艺温度。由于这种耐受性，poly-Si/SiOx电池可受益于现有的工业工艺和体材料改进技术，这些技术更难以应用于其他钝化接触技术，如硅异质结太阳能电池。poly-Si/SiOx钝化接触目前被认为是PERC电池背面升级最有前途的技术，然而，它们的电荷载流子选择性依赖于精心优化的退火，通常在800-900℃或高达1050℃，停留时间为5-15分钟，这使其集成到现有工艺序列中的更加复杂。此外，poly-Si/SiOx结主要用作n型硅片上的电子选择性接触，并结合前侧硼掺杂的同质结。相反，大多数制造的太阳能电池是在p型硅片上使用磷扩散的前发射极，因而TOPCon中采用的多晶硅全钝化接触技术也是主要用作n型硅片上的选择性接触，同样存在不能兼容现有产线的问题。因此，获得一种工艺简单、量产门槛低、制备成本低、兼容性好、生产效率高的背面全钝化接触太阳能电池的制备方法，对于制备成本低、光电转换效率高的背面全钝化接触太阳能电池具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种短路电流大、开路电压高、光电转换效率高的背面全钝化接触太阳能电池，以及还提供了一种工艺简单、量产门槛低、制备成本低、兼容性好、生产效率高的背面全钝化接触太阳能电池的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种背面全钝化接触太阳能电池，包括背面电极、全铝背电场、纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层、氧化硅层、P型硅、n+发射极层、重掺杂n++发射极、氮化硅减反射钝化膜和正面电极；所述全铝背电场、纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层、氧化硅层、P型硅、n+发射极层和氮化硅减反射钝化膜从下至上依次连接；所述重掺杂n++发射极的一端与正面电极连接，另一端穿过n+发射极层并镶嵌在P型硅中。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述的背面全钝化接触太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：S1、对P型硅片进行清洗、制绒、扩散、正面激光选择性掺杂、二次清洗；S2、步骤S1结束后，对P型硅片进行背面化学氧化，形成氧化硅层；S3、步骤S2结束后，在氧化硅层上沉积非晶氢化硼掺杂碳化硅层；S4、步骤S3结束后，对沉积有非晶氢化硼掺杂碳化硅层的硅片进行烧结，形成纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层；S5、步骤S4结束后，对沉积有纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层的硅片进行氢化；S6、步骤S5结束后，在硅片正面沉积氮化硅减反射钝化膜；S7、步骤S6结束后，对沉积有氮化硅减反射钝化膜的硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面全钝化接触太阳能电池。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S2中，采用硝酸溶液对P型硅片进行背面化学氧化；所述硝酸溶液的浓度为60±10wt％；所述硝酸溶液的温度为80±5℃；所述氧化硅层的厚度为1nm～3nm。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S3中，采用PECVD工艺在氧化硅层上沉积非晶氢化硼掺杂碳化硅层；所述PECVD工艺的工艺条件为：温度为200±10℃，等离子频率为40.6±5MHz。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S4中，所述烧结的峰值温度为750℃～850℃；所述烧结的停留时间为3s～5s。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S5中，所述氢化过程中控制氢气的浓度为5±1wt％；所述氢化的温度为400±20℃；所述氢化的时间为30±5min。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S1中，采用氢氧化钾和双氧水的混合溶液对P型硅片进行清洗；所述氢氧化钾和双氧水的混合溶液由氢氧化钾溶液和双氧水溶液混合后制得；所述氢氧化钾溶液和双氧水溶液的体积比为1∶3～4；所述氢氧化钾溶液的浓度为40±5wt％；所述双氧水溶液的浓度为30±2wt％；所述清洗的温度为60±5℃；所述清洗的时间为160±20s。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S1中，采用氢氧化钾和异丙醇的混合溶液对清洗后的硅片进行制绒；所述氢氧化钾和异丙醇的混合溶液中氢氧化钾的浓度为10±5wt％，异丙醇的浓度为0.5±0.1wt％；所述制绒的温度为80±5℃；所述制绒的时间为1200±100s。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述扩散的温度为800℃～900℃；所述扩散的时间90±10min。上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S1中，采用HF和HNO3的混合溶液对正面激光选择性掺杂后的硅片进行二次清洗；所述HF和HNO3的混合溶液由HF溶液和HNO3溶液混合后制得；所述HF溶液和HNO3溶液的体积比为1∶2.5～1∶2.1；所述HF溶液的浓度为50±1wt％；所述HNO3溶液的浓度为30±5wt％；所述二次清洗的温度为8℃～15℃；所述二次清洗的时间为60±10s；所述二次清洗过程中单片硅片的刻蚀量为0.1g～0.15g。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术提供了一种背面全钝化接触太阳能电池，包括背面电极、全铝背电场、纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层(nc-SiCx(p)∶H)、氧化硅层(SiOx)、P型硅、n+发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种背面全钝化接触太阳能电池，其特征在于，包括背面电极(1)、全铝背电场(2)、纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层(3)、氧化硅层(4)、P型硅(5)、n+发射极层(6)、重掺杂n++发射极(7)、氮化硅减反射钝化膜(8)和正面电极(9)；所述全铝背电场(2)、纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层(3)、氧化硅层(4)、P型硅(5)、n+发射极层(6)和氮化硅减反射钝化膜(8)从下至上依次连接；所述重掺杂n++发射极(7)的一端与正面电极(9)连接，另一端穿过n+发射极层(6)并镶嵌在P型硅(5)中。

【技术特征摘要】
1.一种背面全钝化接触太阳能电池，其特征在于，包括背面电极(1)、全铝背电场(2)、纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层(3)、氧化硅层(4)、P型硅(5)、n+发射极层(6)、重掺杂n++发射极(7)、氮化硅减反射钝化膜(8)和正面电极(9)；所述全铝背电场(2)、纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层(3)、氧化硅层(4)、P型硅(5)、n+发射极层(6)和氮化硅减反射钝化膜(8)从下至上依次连接；所述重掺杂n++发射极(7)的一端与正面电极(9)连接，另一端穿过n+发射极层(6)并镶嵌在P型硅(5)中。2.一种如权利要求1所述的背面全钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对P型硅片进行清洗、制绒、扩散、正面激光选择性掺杂、二次清洗；S2、步骤S1结束后，对P型硅片进行背面化学氧化，形成氧化硅层；S3、步骤S2结束后，在氧化硅层上沉积非晶氢化硼掺杂碳化硅层；S4、步骤S3结束后，对沉积有非晶氢化硼掺杂碳化硅层的硅片进行烧结，形成纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层；S5、步骤S4结束后，对沉积有纳米晶氢化硼掺杂碳化硅层的硅片进行氢化；S6、步骤S5结束后，在硅片正面沉积氮化硅减反射钝化膜；S7、步骤S6结束后，对沉积有氮化硅减反射钝化膜的硅片进行丝网印刷和烧结，得到背面全钝化接触太阳能电池。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用硝酸溶液对P型硅片进行背面化学氧化；所述硝酸溶液的浓度为60±10wt％；所述硝酸溶液的温度为80±5℃；所述氧化硅层的厚度为1nm～3nm。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用PECVD工艺在氧化硅层上沉积非晶氢化硼掺杂碳化硅层；所述PECVD工艺的工艺条件为：温度为200±10℃，等离子频率为40.6±5MHz。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄嘉斌，赵增超，周子游，刘文峰，
申请(专利权)人：湖南红太阳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43