一种光伏电池的钝化层结构、其制备方法及光伏电池技术

本发明专利技术属于太阳能电池技术领域，提供了一种光伏电池的钝化层结构、其制备方法及光伏电池。本发明专利技术所提供的光伏电池的钝化层结构，位于N型晶硅电池的P型发射极背离硅基底的表面，所述钝化层包括位于所述P型发射极表面的铪系复合膜层和位于所述铪系复合膜层表面的氮化硅层，所述铪系复合膜层包括层叠设置的铪铝氧化物层和氮氧化铪层中的至少一种。本发明专利技术所提供的光伏电池的钝化层结构采用了铪铝氧化物层和氮氧化铪层中的至少一种对光伏电池进行钝化，有利于提高场钝化效应和电池性能。有利于提高场钝化效应和电池性能。有利于提高场钝化效应和电池性能。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电池的钝化层结构、其制备方法及光伏电池


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，特别涉及一种光伏电池的钝化层结构、其制备方法及光伏电池。

技术介绍

[0002]在N型晶硅电池的P型发射极面，通过在表面硅原子上形成可固定负电荷的氧化铝层，可实现良好的场钝化效应；同时，具有较低的缺陷密度和较高的电荷密度。然而，使用氧化铝层实现场钝化效应存在如下缺点：首先，在沉积氧化铝层的过程中需要用到TMA(三甲基铝)前体，该物质具有一定的危险性，其毒性级别为3级、易燃性级别为3级、易爆性级别为3级。其次，氧化铝层的沉积制备需进行热处理，通过退火条件实现更优的钝化效果；而对于薄膜电池或者低温电池来说，一般要求环境温度低于350℃。
[0003]因而，寻找除氧化铝外的其他固定负电荷钝化介质，是光伏电池
面临的新任务。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种光伏电池的钝化层结构、其制备方法及光伏电池。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提供了一种光伏电池的钝化层结构，其位于N型晶硅电池的P型发射极背离硅基底的表面，所述钝化层包括位于P型发射极表面的铪系复合膜层和位于所述铪系复合膜层表面的氮化硅层，所述铪系复合膜层包括层叠设置的铪铝氧化物层和氮氧化铪层中的至少一种。
[0006]相对于现有技术而言，本专利技术所提供的光伏电池的钝化层结构采用了铪铝氧化物层和氮氧化铪层中的至少一种，对光伏电池进行钝化，从而有利于提高场钝化效应。其中，铪铝氧化物为氧化铪中掺入铝元素，氮氧化铪为氧化铪中掺入氮元素，高介电性的氧化铪经铝或氮掺杂后，原有晶胞结构发生改变，由对称相变成不对称相，正负电荷中心不重合，产生电偶极矩，更有利于场钝化效应的形成。氧化铪具有很高的介电常数，氮化铪具有很好的导电性能，两者结合可在材料颞部形成电化学纳米异质结(ENH)，氮氧化铪具有一定的场发射功能及场增强作用。此外，铪不与稀盐酸、稀硫酸和强碱溶液作用，可溶于氢氟酸和王水。氧化铪薄膜具有漏电流高、击穿电场低的不足，而氧化铝薄膜具有漏电流低、击穿电场高的特点，结合氧化铪和氧化铝的特点，铪铝氧化物薄膜在漏电流和击穿电场方面具有较佳的平衡。
[0007]本专利技术所提供的光伏电池的钝化层结构中，所述铪铝氧化物层中的铝元素的质量百分含量范围为0.1～25％，优选5～15％。
[0008]本专利技术所提供的光伏电池的钝化层结构中，所述氮氧化铪层中的氮元素的质量百分含量范围为1～8％，优选2～4％。
[0009]进一步地，本专利技术所提供的光伏电池的钝化层结构中，所述铪系复合膜层还包括层叠设置的氧化铪层、铪铝氮氧化物层中的至少一种。
[0010]本专利技术所提供的光伏电池的钝化层结构中，所述铪系复合膜层中的单个铪铝氧化物层、氮氧化铪层、氧化铪层、铪铝氮氧化物层的厚度彼此独立地选自如下范围：所述铪铝氧化物层的厚度为0.1～20nm，优选8～12nm；所述氮氧化铪层的厚度为0.1～10nm，优选3～5nm：所述氧化铪层的厚度为0.1～10nm，优选3～5nm：所述铪铝氮氧化物层的厚度为0.1～20nm，优选8～12nm。
[0011]进一步地，本专利技术所提供的光伏电池的钝化层结构中，所述钝化层的总厚度为75～120nm，所述氮化硅层的厚度大于所述钝化层的总厚度的二分之一。
[0012]此外，本专利技术所提供的光伏电池的钝化层结构中，所述铪系复合膜层的折射率为1.85～2.0，优选1.90～1.95：所述氮化硅层的折射率为1.95～2.25。
[0013]本专利技术的第二方面提供了本专利技术第一方面所述的钝化层结构的制备方法，包括如下步骤：在N型晶硅电池的P型发射极背离硅基底的表面，采用ALD或离子束溅射沉积所述铪系复合膜层；在所述铪系复合膜层的表面，采用PECVD沉积所述氮化硅层。
[0014]在本专利技术所提供的钝化层结构的制备方法中，所述ALD沉积铪系复合膜层步骤中，膜层前驱体选自四(甲乙胺)铪、四氯化铪、铝烷、二甲基乙胺中的一种或几种；辅助气体为氨气和氧气，所述氨气的流量为1～5L/min，所述氧气的流量为2～10L/min；膜层的生长温度为280～310℃。
[0015]本专利技术的第三方面提供一种光伏电池，其包括本专利技术第一方面所述的钝化层结构。本专利技术所提供的光伏电池由于采用了本专利技术第一方面所述的钝化层结构，在开路电压、短路电流和电池效率等方面均具有较优的性能表现。
[0016]可选地，本专利技术所提供的光伏电池还包含位于所述N型晶硅电池的P型发射极同侧的正面电极、位于所述N型晶硅电池的P型发射极相对侧且依次层叠设置的隧穿层、场钝化层和背面钝化膜层，以及背面电极。
附图说明
[0017]图1为根据本专利技术一实施方式的光伏电池及钝化层结构的示意图；
[0018]图2为根据本专利技术一实施方式的铪系复合膜层的示意图；
[0019]图3为根据本专利技术再一实施方式的铪系复合膜层的示意图；
[0020]图4为根据本专利技术又一实施方式的铪系复合膜层的示意图。
具体实施方式
[0021]为了能够更清楚理解本专利技术的目的、特点和优势，下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细描述。
[0022]光伏电池的钝化层结构及光伏电池
[0023]本专利技术的部分实施方式提供了一种光伏电池的钝化层结构及光伏电池。参考图1所示，该光伏电池包括N型晶硅电池的硅基底1以及位于所述N型晶硅电池的P型发射极2背离所述硅基底1的表面上的钝化层结构。所述钝化层包括位于所述P型发射极表面的铪系复合膜层3和位于所述铪系复合膜层3表面的氮化硅层4，所述铪系复合膜层3包括层叠设置的铪铝氧化物层和氮氧化铪层中的至少一种。此外，在所述N型晶硅电池的P型发射极2同侧还设有正面电极5；在所述N型晶硅电池的P型发射极2的相对侧，依次层叠的隧穿层6、场钝化
层7、背面钝化膜层8及背面电极9。
[0024]本专利技术的实施方式所提供的光伏电池的钝化层结构，采用了铪铝氧化物层和氮氧化铪层中的至少一种对光伏电池进行钝化，从而达到较佳的场钝化效应。其中，铪铝氧化物为氧化铪中掺入铝元素，氮氧化铪为氧化铪中掺入氮元素，更有利于场钝化效应的形成。此外，铪不与稀盐酸、稀硫酸和强碱溶液作用，可溶于氢氟酸和王水。氧化铪(HfO2)薄膜(介电常数25、带隙5.7eV)具有漏电流高、击穿电场低的不足，而氧化铝(Al2O3)薄膜(介电常数9、带隙8.7eV)具有漏电流低、击穿电场高的特点，结合氧化铪和氧化铝的特点，铪铝氧化物薄膜在漏电流和击穿电场方面具有较佳的平衡。
[0025]在本专利技术的部分实施方式中，所述铪铝氧化物层中的铝元素的质量百分含量范围为0.1～25％。在本专利技术的另一些实施方式中，所述铪铝氧化物层中的铝元素的质量百分含量范围为5～15％。控制铪铝氧化物层中的铝元素的质量百分含量在较优范围，可使铪铝氧化物层在500℃温度条件下退火后的相对介电常数为在较优范围内(12.1左右)，膜层的漏电流密度进一步降低(可低于17μ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏电池的钝化层结构，其位于N型晶硅电池的P型发射极背离硅基底的表面，其特征在于，所述钝化层包括位于所述P型发射极表面的铪系复合膜层和位于所述铪系复合膜层表面的氮化硅层，所述铪系复合膜层包括层叠设置的铪铝氧化物层和氮氧化铪层中的至少一种。2.根据权利要求1所述的光伏电池的钝化层结构，其特征在于，所述铪铝氧化物层中，铝元素的质量百分含量范围为0.1～25％，优选5～15％。3.根据权利要求1所述的光伏电池的钝化层结构，其特征在于，所述氮氧化铪层中，氮元素的质量百分含量范围为1～8％，优选2～4％。4.根据权利要求1所述的光伏电池的钝化层结构，其特征在于，所述铪系复合膜层还包括层叠设置的氧化铪层、铪铝氮氧化物层中的至少一种。5.根据权利要求4所述的光伏电池的钝化层结构，其特征在于，所述铪铝氧化物层的厚度为0.1～20nm，优选8～12nm，和/或：所述氮氧化铪层的厚度为0.1～10nm，优选3～5nm，和/或：所述氧化铪层的厚度为0.1～10nm，优选3～5nm，和/或：所述铪铝氮氧化物层的厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：高贝贝，于琨，张昕宇，刘长明，祝亮亮，
申请(专利权)人：晶科能源有限公司，
类型：发明
国别省市：