一种全正面钝化接触高效P型晶硅太阳电池的制备方法技术

本发明专利技术涉及太阳电池制备技术领域，尤其是一种正面全面积接触钝化的P型晶硅太阳电池及其制备方法；包括衬底，衬底采用P型单晶硅片，电池的正面包含发射极，即pn结区，以及全面积接触钝化的隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层，其中pn结区和隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层上有正面钝化层；电池的背面有背面钝化层，电池正面的局域接触钝化的隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层与金属电极接触；电池的背面局部区域有一层烧结铝浆层形成铝背场；本发明专利技术中的电池采用隧穿氧化硅/多晶硅叠层的选择性载流子输运特性，实现全面积的接触钝化，从而在保证金属电极的欧姆接触的同时，完全消除金属区复合，从而极大的提高电池的转换效率。

A Fabrication Method of P-type Crystalline Silicon Solar Cells with Full Frontal Passivation Contact and High Efficiency

【技术实现步骤摘要】
一种全正面钝化接触高效P型晶硅太阳电池的制备方法
本专利技术涉及太阳电池制备
，尤其是一种正面全面积接触钝化的P型晶硅太阳电池及其制备方法。
技术介绍
降低制造成本、提高转换效率始终是光伏产业发展的两条主线。PERC电池由于其工艺相对简单，成本增加较少，是目前和未来的主流量产工艺。目前行业内PERC电池的量产效率在21.8%左右，近期叠加激光掺杂形成的选择性发射极后可以达到22%。如何进一步提升电池效率，就成为亟待解决的问题。分析PERC电池的结构我们可以看出，其背面采用氧化铝Al2O3钝化，可以有效降低背表面复合，提高开路电压，增加背表面反射，提高短路电流，从而提高电池效率；选择性发射极结构中的浅扩散区域能够降低晶体硅太阳能电池的俄歇复合，提升太阳能电池的光谱响应，从而提高开路电压和短路电流；重扩散区域有利于降低扩散层和金属电极的接触电阻，从而降低太阳能电池的串联电阻，提高填充因子。以上可以看出，PERC电池的结构已经相当完美，尤其是复合已经被极大的降低，仅剩下金属区的复合。如何降低甚至消除掉金属区的复合就成为未来PERC电池提效的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种正面全面积接触钝化的P型晶硅太阳电池，该电池采用隧穿氧化硅/多晶硅叠层的选择性载流子输运特性，实现全面积接触钝化，在保证金属电极的欧姆接触的同时，完全消除金属区复合，从而极大的提高电池的转换效率，从而极大的提高电池的转换效率，而且适合大规模产业化应用，可以极大的提高PERC电池的转换效率，降低度电成本，本专利技术的另一个目的是：提供一种正面全面积接触钝化的P型晶硅太阳电池的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种全正面钝化接触高效P型晶硅太阳电池，包括衬底，所述衬底采用P型单晶硅片，所述电池的正面包含发射极，即pn结区，以及全面积接触钝化的隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层，其中pn结区和隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层上有正面钝化层；所述电池的背面有背面钝化层，所述电池正面的局域接触钝化的隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层与金属电极接触；所述电池的背面局部区域有一层烧结铝浆层形成铝背场。进一步的，所述全面积接触钝化的隧穿氧化硅/n型多晶硅层是通过LPCVD或PECVD沉积掺杂非或多晶硅或沉积的本征非或多晶硅和传统磷扩散相结合形成的全面积结构。进一步的，所述接触钝化的隧穿氧化硅/n型多晶硅层中隧穿氧化硅的厚度<2nm，所述n型掺杂多晶硅层的厚度5-50nm。进一步的，所述pn结包括轻掺杂高方阻区和接触钝化区的n型多晶硅层。进一步的，所述正面钝化层采用正面SiN膜或者SiO2/SiN叠层膜，正面SiO2膜的厚度为1-20nm，正面SiN膜的厚度为50-100nm。进一步的，所述背面钝化层包括氧化铝薄膜和背面SiN薄膜，氧化铝薄膜的厚度为1-50nm，背面SiN厚度为50-200nm。一种正面全面积接触钝化的P型晶硅太阳电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）电池采用P型单晶硅片作为衬底，硅片电阻率>0.2ohm.cm，首先进行制绒处理，所用的溶液为KOH溶液，温度为80℃；然后在2-5%的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；（2）电池的正面形成pn结：先进行磷扩散处理，扩散温度为700-900℃，形成高方阻轻掺杂的pn结区，方块电阻范围为100-200ohm/方块；然后过HF，去除表面的磷硅玻璃PSG；（3）电池的两面同时生长隧穿氧化硅和N掺杂非晶硅或多晶硅薄膜：先生成一层隧穿SiO2薄膜，隧穿SiO2薄膜的生长温度为500-700℃，隧穿氧化硅薄膜厚度<2nm，非晶硅或多晶硅薄膜厚度为5-50nm；紧接着生长一层掺杂非晶硅或多晶硅薄膜，厚度5-50nm，生长温度为200-700℃；（4）将步骤（3）中沉积了非晶硅薄膜的电池，进入高温热氧炉晶化，形成N掺杂多晶硅薄膜，热氧温度为500-900℃；（5）电池的背面刻蚀去掉绕度生长的多余的pn结：采用HF/HNO3混合酸溶液，刻蚀掉背面和边缘的pn结，然后过HF，去除表面的磷硅玻璃PSG；（6）在电池的正面和背面生长钝化层；（7）电池背面的背场区域采用铝浆实现电学接触，电池正面的发射结区域采用银浆实现电学接触，背面采用激光开膜，激光打开SiN膜，丝网印刷，以形成局域铝背场和金属区欧姆接触；丝网印刷、烧结时，浆料宽度控制在小于50μm，高度大于5μm，烧结峰值温度在700-800℃左右，时间20-50秒。进一步的，所述KOH溶液按照质量比KOH:添加剂:H2O=20:3:160的比例配制。进一步的，所述步骤（6）中在电池的正背面生长钝化层具体包括：在电池的背面，用ALD设备或者PECVD设备沉积一层氧化铝薄膜，厚度在1-50nm；然后接着分别沉积背面和正面SiN薄膜，背面SiN厚度在50-200nm，正面SiN厚度为80nm左右，电池正面的钝化层或者采用SiO2/SiN叠层膜。采用本专利技术的技术方案的有益效果是：本专利技术中的电池采用隧穿氧化硅/多晶硅叠层的选择性载流子输运特性，实现局域的接触钝化，从而在保证金属电极的欧姆接触的同时，完全消除金属区复合，从而极大的提高电池的转换效率。本专利技术提出的电池，适合大规模产业化应用，可以极大的提高PERC电池的转换效率，降低度电成本。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图中：1衬底，2发射极，3隧穿氧化硅层，4n型掺杂多晶硅层，5氮化硅膜，6金属银电极，7氧化铝/氮化硅叠层薄膜，8铝背场。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1所示，包括衬底1，所述衬底1采用P型单晶硅片，所述电池的正面包含发射极2，即pn结区，以及全面积接触钝化的隧穿氧化硅3/n型掺杂多晶硅4区，其中pn结区和隧穿氧化硅3/n型掺杂多晶硅层4上有正面钝化层，即氧化硅5/氮化硅叠层薄膜6或者单层氮化硅薄膜5；所述电池的背面有背面钝化层，即氧化铝/氮化硅叠层薄膜7；所述电池正面的局域接触钝化的隧穿氧化硅3/n型掺杂多晶硅层4与金属电极接触，本实施例中是金属银电极6；所述电池的背面局部区域有一层烧结铝浆层形成铝背场8。所述正面钝化层采用正面SiN膜5或者SiO2/SiN叠层膜，正面SiO2膜的厚度为1-20nm，正面SiN薄膜5的厚度为50-100nm；所述背面钝化层包括氧化铝薄膜和背面SiN薄膜7，氧化铝薄膜的厚度为1-50nm，背面SiN厚度为50-200nm。全面积接触钝化的隧穿氧化硅3/n型掺杂多晶硅层4是通过LPCVD或PECVD沉积掺杂非或多晶硅或沉积的本征非或多晶硅和传统磷扩散相结合形成的全面积结构。全面积接触钝化的隧穿氧化硅/n型多晶硅层是通过LPCVD或PECVD沉积掺杂非或多晶硅或沉积的本征非或多晶硅和传统磷扩散相结合形成的全面积结构。隧穿氧化硅层3的厚度<2nm，n型掺杂多晶硅层4的厚度5-50nm，目的是为了形成钝化接触和选择性输运。该区域与金属银电极接触，但由于有n型多晶硅层的阻挡，因此金属不会穿透到pn结，从而完全消除金属区的复合。同时n型掺杂多晶硅层4有良好的导电性，因此仍然可以形成良好的欧姆接触。pn结包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全正面钝化接触高效P型晶硅太阳电池，其特征在于：包括衬底，所述衬底采用P型单晶硅片，所述电池的正面包含发射极，即pn结区，以及全面积接触钝化的隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层，其中pn结区和隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层上有正面钝化层；所述电池的背面有背面钝化层，所述电池正面的局域接触钝化的隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层与金属电极接触；所述电池的背面局部区域有一层烧结铝浆层形成铝背场。

【技术特征摘要】
1.一种全正面钝化接触高效P型晶硅太阳电池，其特征在于：包括衬底，所述衬底采用P型单晶硅片，所述电池的正面包含发射极，即pn结区，以及全面积接触钝化的隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层，其中pn结区和隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层上有正面钝化层；所述电池的背面有背面钝化层，所述电池正面的局域接触钝化的隧穿氧化硅/n型掺杂多晶硅层与金属电极接触；所述电池的背面局部区域有一层烧结铝浆层形成铝背场。2.根据权利要求1所述的一种全正面钝化接触高效P型晶硅太阳电池，其特征在于：所述全面积接触钝化的隧穿氧化硅/n型多晶硅层是通过LPCVD或PECVD沉积掺杂非或多晶硅或沉积的本征非或多晶硅和传统磷扩散相结合形成的全面积结构。3.根据权利要求1所述的一种全正面钝化接触高效P型晶硅太阳电池，其特征在于：所述全面积接触钝化的隧穿氧化硅/n型多晶硅层中隧穿氧化硅的厚度<2nm，所述n型掺杂多晶硅层的厚度5-50nm。4.根据权利要求1所述的一种全正面钝化接触高效P型晶硅太阳电池，其特征在于：所述pn结包括发射极和正面的局域接触钝化区的n型多晶硅层。5.根据权利要求1所述的一种正面全面积接触钝化的P型晶硅太阳电池，其特征在于：所述正面钝化层采用正面SiN膜或者SiO2/SiN叠层膜，正面SiO2膜的厚度为1-20nm，正面SiN膜的厚度为50-100nm。6.根据权利要求1所述的一种正面全面积接触钝化的P型晶硅太阳电池，其特征在于：所述背面钝化层包括氧化铝薄膜和背面SiN薄膜，氧化铝薄膜的厚度为1-50nm，背面SiN厚度为50-200nm。7.一种正面全面积接触钝化的P型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：（1）电池采用P型单晶硅片作为衬底，硅片电阻率>0.2ohm.cm，首先进行制绒处理，所用的溶液为KOH溶液，温度为80℃；然后在2-5%的HF...

【专利技术属性】
技术研发人员：万义茂，林海峰，
申请(专利权)人：东方日升常州新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32