一种高效硅异质结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高效硅异质结太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。本发明专利技术的电池N型晶体硅片的正面依次设置薄层SiO2层、氢化非晶碳氧化硅薄膜层、C掺杂SiO2层、非晶硅掺杂N型层、TCO导电层和电极；背面依次设置薄层SiO2层、氢化非晶碳氧化硅薄膜层、C掺杂SiO2层、非晶硅掺杂P型层、TCO导电层和电极。非晶硅掺杂P型层包括轻掺B非晶硅层和重掺B非晶硅层。本发明专利技术以氢化非晶碳氧化硅薄膜作为本征钝化层的异质结太阳电池，实现对晶硅表面优良的钝化效果，减少界面载流子复合；同时采用改进的双扩B工艺，防止B2H6掺杂时B原子向本征非晶硅层扩散带来的禁带宽度的降低和不必要的钝化膜掺杂，提升硅异质结电池的转换效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效硅异质结太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，更具体地说，涉及一种高效硅异质结太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前市场主流电池产品为P型的单晶PERC电池，P型PERC电池的效率已经到了上限。但随着市场的需求，行业的技术不断发展，N型晶硅太阳能电池技术近年来受到越来越多的关注，主要有钝化发射极背表面全扩散电池(n
‑
PERT)、隧道氧化物钝化接触电池(TOPCon)和异质结电池(HJT)，N型晶硅太阳能电池使晶硅太阳能电池的转换效率得到进一步的突破提升。
[0003]现有HJT电池的结构是在N型单晶硅双面做一层非晶硅本征层和掺杂层。非晶硅本征层主要是钝化晶体硅表面缺陷，减少表面缺陷态，从而降低载流子复合；非晶硅掺杂层主要是与晶硅形成PIN结和场效应钝化层。氧化硅(SiO2)具有非常优异的表面钝化性能，可有效降低界面态密度，但是氧化硅的禁带宽度比非晶硅更宽。
[0004]硅异质结电池是N型非晶硅层与晶硅基底之间增加一层本征氢化非晶硅层的太阳能电池，该本征非晶硅层用于对掺杂硅基底进行钝化。然而，在晶硅基底上沉积的本征非晶硅层，由于掺杂氢元素，H等离子体轰击产生微观缺陷，导致氢化非晶硅形成时出现外延生长，影响钝化效果，造成开路电压较低；且由于形成在硅基底朝向P型非晶硅层一侧的外延层处于内建电场之内，故该外延层对硅异质结太阳能电池的影响较大。
[0005]抑制晶体硅表面氢化非晶硅外延生长的主要方法是靠近晶体硅最表层的非晶硅层不惨杂H，即与硅基体直接接触的是本征非晶硅薄层。另外，可以在晶硅基底位于P型非晶硅层一侧的界面先沉积一层超薄的本征氧化硅层，随后再沉积一层本征非晶硅层。利用本征氧化硅层中的氧掺杂抑制本征非晶硅薄膜的外延生长，减少界面的缺陷数量，以实现较好的钝化效果。但掺杂层中掺杂原子向本征层方向的扩散也影响着钝化效果。
[0006]另一方面，现有技术采用B2H6气体掺杂完成非晶硅掺杂层P层，通过B2H6气体掺杂形成的非晶硅掺杂层p型层热稳定性差，B原子容易扩散进入非晶硅本征层，影响本征层的钝化效果，导致太阳能电池的开路电压低，转换效率低；另外通过B2H6气体掺杂形成的非晶硅掺杂层的禁带宽度低，会吸收更多的太阳光，光学损失增加，导致太阳能电池的短路电流低，转换效率低。
[0007]经检索，中国专利号ZL 201811472120.6，专利名称为：晶硅异质结太阳能电池的发射极结构及其制备方法；该申请案包括N型晶体硅片，在N型晶体硅片的正面和背面均设有非晶硅本征层，非晶硅本征层的外侧均设有TCO导电膜，所述TCO导电膜的外侧设有若干Ag电极，所述N型晶体硅片的其中一面的非晶硅本征层和TCO导电膜之间设有非晶硅掺杂层N层，另一面的非晶硅本征层和TCO导电膜之间设有TMB掺杂层、B2H6掺杂层。该申请案采用TMB气体进行掺杂，防止了掺杂原子B向非晶硅本征层扩散，提升开路电压；TMB气体禁带宽度大，光能够更有效地通过掺杂层，提升短路电流；接近TCO一侧采用B2H6气体进行掺杂，掺
杂层的导电性能更好；提升HJT太阳能电池的光电转换效率。该申请案虽然采用轻掺杂B层靠近非晶硅本征层，但是仍然会有一部分B原子向非晶硅本征层扩散，会影响非晶硅本征层的膜层质量，对开路电压仍然有一定程度上的降低影响。

技术实现思路

[0008]1.专利技术要解决的技术问题
[0009]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种高效硅异质结太阳能电池及其制备方法；本专利技术以氢化非晶碳氧化硅薄膜作为本征钝化层的异质结太阳电池，实现对晶硅表面优良的钝化效果，减少界面载流子复合；同时采用改进的双扩B工艺，防止B2H6掺杂时B原子向本征非晶硅层扩散带来的禁带宽度的降低和不必要的钝化膜掺杂，提升硅异质结电池的转换效率。
[0010]2.技术方案
[0011]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0012]本专利技术的一种高效硅异质结太阳能电池，包括N型晶体硅片，所述N型晶体硅片的正面依次设置薄层SiO2层、氢化非晶碳氧化硅薄膜层、C掺杂SiO2层、非晶硅掺杂N型层、TCO导电层和电极；
[0013]所述N型晶体硅片的背面依次设置薄层SiO2层、氢化非晶碳氧化硅薄膜层、C掺杂SiO2层、非晶硅掺杂P型层、TCO导电层和电极。
[0014]更进一步地，所述的薄层SiO2层的厚度为1
‑
3nm，钝化硅基体表面。
[0015]更进一步地，所述的氢化非晶碳氧化硅薄膜层的厚度为2
‑
10nm，禁带宽度为1.7
‑
2.3eV。
[0016]更进一步地，所述的氢化非晶碳氧化硅薄膜为非化学计量，其化学式表示为a
‑
SiOxCy:H，非化学计量比x的变化范围是0.05
‑
0.95，非化学计量比y的变化范围是0.05
‑
0.95。
[0017]更进一步地，所述的C掺杂SiO2层的厚度为1
‑
5nm，以同族掺杂SiO2层的方式容纳少量的轻掺B或轻掺P原子，避免本征的氢化非晶碳氧化硅薄膜(a
‑
SiOxCy:H)被不必要掺杂，影响钝化效果。
[0018]更进一步地，所述的非晶硅掺杂P型层的厚度为10
‑
30nm；该非晶硅掺杂P型层包括轻掺B非晶硅层和重掺B非晶硅层，轻掺B非晶硅层靠近C掺杂SiO2层，重掺B非晶硅层靠近TCO导电层。
[0019]更进一步地，所述的轻掺B非晶硅层由TMB气体掺杂形成，厚度为2
‑
20nm，禁带宽度为1.7
‑
1.8eV。
[0020]更进一步地，所述的重掺B非晶硅层由B2H6气体掺杂形成，厚度为2
‑
20nm，禁带宽度为1.4
‑
1.6eV。
[0021]更进一步地，所述的非晶硅掺杂N型层的厚度为10
‑
30nm；该非晶硅掺杂N型层包括轻掺P非晶硅层和重掺P非晶硅层，轻掺P非晶硅层靠近C掺杂SiO2层，重掺P非晶硅层靠近TCO导电层；所述轻掺P非晶硅层的厚度为2
‑
20nm，重掺P非晶硅层的厚度为2
‑
20nm。重掺P非晶硅层可以是等离子体化学气相沉积制备，也可以是液态磷源涂覆在轻掺P非晶硅层上，采用激光加热固化的方式形成。
[0022]本专利技术的一种高效硅异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0023]步骤一、对N型晶体硅片进行制绒、清洗处理；
[0024]步骤二、通过热氧化法在N型晶体硅片两面形成薄层SiO2层；
[0025]步骤三、采用等离子体增强化学气相沉积法，在形成有薄层SiO2层的N型晶体硅片的正表面、背表面分别生长一层氢化非晶碳氧化硅薄膜层；
[0026]步骤四、使用等离子体增强化学气相沉积制备C掺杂SiO2层，其中C源为CO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效硅异质结太阳能电池，包括N型晶体硅片(1)，其特征在于：所述N型晶体硅片(1)的正面依次设置薄层SiO2层(301)、氢化非晶碳氧化硅薄膜层(302)、C掺杂SiO2层(303)、非晶硅掺杂N型层、TCO导电层(7)和电极(9)；所述N型晶体硅片(1)的背面依次设置薄层SiO2层(201)、氢化非晶碳氧化硅薄膜层(202)、C掺杂SiO2层(203)、非晶硅掺杂P型层、TCO导电层(6)和电极(8)。2.根据权利要求1所述的一种高效硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述的薄层SiO2层的厚度为1
‑
3nm。3.根据权利要求1所述的一种高效硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述的氢化非晶碳氧化硅薄膜层的厚度为2
‑
10nm，禁带宽度为1.7
‑
2.3eV。4.根据权利要求3所述的一种高效硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述的氢化非晶碳氧化硅薄膜为非化学计量，其化学式表示为a
‑
SiOxCy:H，非化学计量比x的变化范围是0.05
‑
0.95，非化学计量比y的变化范围是0.05
‑
0.95。5.根据权利要求4所述的一种高效硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述的C掺杂SiO2层的厚度为1
‑
5nm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的一种高效硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述的非晶硅掺杂P型层的厚度为10
‑
30nm；该非晶硅掺杂P型层包括轻掺B非晶硅层(401)和重掺B非晶硅层(402)，轻掺B非晶硅层(401)靠近C掺杂SiO2层(203)，重掺B非晶硅层(402)靠近TCO导电层(6)。7.根据权利要求6所述的一种高效硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述的轻掺B非晶硅层(401)由TMB气体掺杂形成，厚度为2
‑
20nm，禁带宽度为1.7
‑
1.8eV。8.根据权利要求7所述的一种高效硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述的重掺B非晶硅层(402)由B2H6气体掺杂形成，厚度为2
‑
20nm，禁带宽度为1.4
‑
1.6eV。9.根据权利要求1
‑
5任一项所述的一种高效硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述的非晶硅掺杂N型层的厚度为10
‑
30nm；该非晶硅掺杂N型层包括轻掺P非晶硅层(501)和重掺P非晶硅层(502)，轻掺P非晶硅层(501)靠近C掺杂SiO2层(303)，重掺P非晶硅层(502)靠近TCO导电层(7)；所述轻掺P非晶硅层(501)的厚度为2
‑
20nm，重掺P非晶硅层(502)的厚度为2
‑
20nm。10.根据权利要求8所述的一种高效硅异质结太阳能电池，其特征在于：所述的非晶硅掺杂N型层的厚度为10
‑
30nm；该非晶硅掺杂N型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锦乐，肖俊峰，
申请(专利权)人：通威太阳能合肥有限公司通威太阳能金堂有限公司通威太阳能眉山有限公司通威太阳能安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：