一种掺镓PERC电池背面钝化膜及其制备方法与掺镓PERC电池技术

本发明专利技术提供一种掺镓PERC电池背面钝化膜及其制备方法与掺镓PERC电池，所述掺镓PERC电池背面钝化膜包括层叠设置的至少1层阻挡层、SiON

【技术实现步骤摘要】
一种掺镓PERC电池背面钝化膜及其制备方法与掺镓PERC电池


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，涉及一种电池背面钝化膜，尤其涉及一种掺镓PERC电池背面钝化膜及其制备方法与掺镓PERC电池。

技术介绍

[0002]PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)，即钝化发射极和背面电池技术，这种技术是在常规太阳能技术基础上，通过对电池背面进行介质膜钝化，采用金属局域接触，大大降低了背面少数载流子(少子)的复合速度，同时提升了背面的光反射。得益于背面钝化膜的存在，减少了电子的复合，从而提升了电池效率。由于PERC电池与常规电池产线兼容性强，具有较低的改造成本，同时还具有极高的效率优势，近年来，PERC电池已经取代了常规电池而成为业内普遍生产的太阳能电池。
[0003]产业化单晶PERC电池多采用掺硼硅片作为衬底材料，但使用掺硼硅片会引起硼氧复合而导致初始光致衰减，这种初始光致衰减随着硅片中的硼、氧含量增大而升高。目前解决这个问题主要有以下三种方法：(1)降低掺硼硅片中的氧含量；(2)降低掺硼的掺杂量；(3)使用掺镓硅片。由于前两种方法会增加电池制造成本和制造工序，且随着掺镓硅片价格的降低，以及专利的到期，业内开始专注于采用掺镓硅片解决P型晶硅太阳能电池光致衰减的问题。
[0004]对于掺镓电池，虽然解决了硼氧复合的问题，但由于整个电池生产过程中存在氢钝化的影响，并且部分氢钝化处于非稳态，导致在长期太阳能辐照过程中，这部分非稳态的氢钝化会发生裂解，形成缺陷态，复合光照产生的光衰载流子，进而影响电池的输出功率。
[0005]CN 104701390A公开了一种太阳能电池背面钝化方法，所述方法对太阳能电池的背面采用Al2O3/SiO2/高硅含量SiN
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/低硅含量SiN
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的四层叠层钝化膜进行钝化。通过增加SiO2层的沉积，有效消除了高硅含量SiN
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固定正电荷的影响，降低了Al2O3的最小厚度；利用高硅含量的SiN
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可以保证对硅表面的氢钝化效果，而利用低硅含量的SiN
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可以防止铝烧结过程中对内层膜的侵蚀，进而实现了钝化膜总体厚度的明显降低，进一步提高了产能，节约了工艺总成本，并符合规模化生产的要求。然而所述专利技术在促进硅表面氢钝化的同时无法抑制低键能的氢钝化，因此将其用于掺镓PERC电池时，无法避免非稳态氢钝化在使用过程中发生裂解，最终影响电池性能。
[0006]CN 104681670A公开了一种太阳能电池表面钝化方法，通过对电池的P型面采用T-SiO2/P-SiO2/SiN
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叠层膜进行钝化，在T-SiO2很好的钝化性能基础上，再通过增加的P-SiO2，可利用SiN
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的化学钝化作用进一步提高P型面的钝化效果，并可有效消除SiN
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固定正电荷场效应对P型面的负面影响。由于所述专利技术无法避免非稳态氢钝化，长期光照后易产生氢钝化方面的衰减，因此并不适用于掺镓PERC电池。
[0007]CN 109216473A公开了一种高效晶硅太阳电池的表界面钝化层及其钝化方法，所述专利技术采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和原子层沉积(ALD)在P型硅衬底背面制备四叠层结构的钝化膜，叠层之间存在相互协同作用，钝化后具有优异的减反效果，且钝化效
果好，在p型PERC电池中具有优异的应用前景。然而所述钝化层应用于掺镓PERC电池时仍有较大的改进空间，以避免氢钝化对电池性能带来的不利影响。
[0008]由此可见，如何提供一种适用于掺镓PERC电池的背面钝化膜，改善电池在长期光照后产生的氢钝化方面的衰减，降低电池输出功率的损失，提升组件的发电性能，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种掺镓PERC电池背面钝化膜及其制备方法与掺镓PERC电池，所述掺镓PERC电池背面钝化膜改善了电池在长期光照后产生的氢钝化方面的衰减，降低了电池输出功率的损失，提升了组件的发电性能。
[0010]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种掺镓PERC电池背面钝化膜，所述掺镓PERC电池背面钝化膜包括层叠设置的至少1层阻挡层、SiON
x
层与SiN
x
层。
[0012]所述阻挡层包括层叠设置的SiO
x
层与AlO
x
层。
[0013]本专利技术中，所述掺镓PERC电池背面钝化膜用于掺镓PERC电池时，所述阻挡层与电池的背面相接，所述阻挡层中的SiO
x
层阻挡了SiN
x
层中的游离H离子往硅片界面和体内进行钝化，所述阻挡层中的AlO
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层因其致密性比SiO
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层更好，设置在SiO
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层的外侧能够起到对游离H离子加强阻挡的作用；所述SiON
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层因其膜中的H含量较低，因此可以束缚或键合SiN
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层中的部分游离H离子；所述SiN
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层因其高折射率，可进一步减缓非稳态的氢钝化。由此可见，所述掺镓PERC电池背面钝化膜中各膜层的特定材质及层叠顺序不仅阻挡了SiN
x
层中的H离子进入硅片体内，进行非稳态的结构体钝化，而且阻挡了SiN
x
层中的H离子进入硅片界面，进行非稳态的界面钝化，从而避免了在长期太阳能辐照过程中，非稳态的氢钝化发生裂解形成缺陷态，复合光照产生的光衰载流子，进而影响电池的输出功率。
[0014]优选地，所述掺镓PERC电池背面钝化膜包括层叠设置的第一阻挡层、第二阻挡层、SiON
x
层与SiN
x
层。
[0015]优选地，所述第一阻挡层中的AlO
x
层与第二阻挡层中的SiO
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层相接。
[0016]优选地，所述第二阻挡层中的AlO
x
层与SiON
x
层相接。
[0017]本专利技术中，所述阻挡层设置为两层可在控制钝化膜厚度处于合理范围内的前提下，进一步加强对SiN
x
层中游离H离子的阻挡作用，避免了非稳态氢钝化的形成。
[0018]优选地，所述第一阻挡层中的SiO
x
层厚度为1-3nm，例如可以是1nm、1.2nm、1.4nm、1.6nm、1.8nm、2nm、2.2nm、2.4nm、2.6nm、2.8nm或3nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，所述第一阻挡层中的AlO
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层厚度为4-12nm，例如可以是4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm或12nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺镓PERC电池背面钝化膜，其特征在于，所述掺镓PERC电池背面钝化膜包括层叠设置的至少1层阻挡层、SiON
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层与SiN
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层；所述阻挡层包括层叠设置的SiO
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层与AlO
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层。2.根据权利要求1所述的掺镓PERC电池背面钝化膜，其特征在于，所述掺镓PERC电池背面钝化膜包括层叠设置的第一阻挡层、第二阻挡层、SiON
x
层与SiN
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层；优选地，所述第一阻挡层中的AlO
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层与第二阻挡层中的SiO
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层相接；优选地，所述第二阻挡层中的AlO
x
层与SiON
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层相接。3.根据权利要求2所述的掺镓PERC电池背面钝化膜，其特征在于，所述第一阻挡层中的SiO
x
层厚度为1-3nm；优选地，所述第一阻挡层中的AlO
x
层厚度为4-12nm；优选地，所述第二阻挡层中的SiO
x
层厚度为1-5nm；优选地，所述第二阻挡层中的AlO
x
层厚度为1-3nm；优选地，所述SiON
x
层的厚度为5-20nm；优选地，所述SiN
x
层的厚度为60-90nm；优选地，所述掺镓PERC电池背面钝化膜的总厚度为72-133nm。4.根据权利要求2或3所述的掺镓PERC电池背面钝化膜，其特征在于，所述第一阻挡层中的SiO
x
层满足x＝2；优选地，所述第一阻挡层中的AlO
x
层满足x＝1.5；优选地，所述第二阻挡层中的SiO
x
层满足x＝2；优选地，所述第二阻挡层中的AlO
x
层满足x＝1.5；优选地，所述SiON
x
层满足x≥1；优选地，所述SiN
x
层满足x≥4/3。5.一种如权利要求1-4任一项所述的掺镓PERC电池背面钝化膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)提供一种掺镓硅片，在所述掺镓硅片的背面沉积至少1层阻挡层；沉积每层阻挡层的方法为先沉积SiO
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层后沉积AlO
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层；(2)在所述阻挡层上沉积SiON
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层；(3)在所述SiON
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层上沉积SiN
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【专利技术属性】
技术研发人员：任勇，何悦，张磊，席祥虎，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：