一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法及应用技术

本发明专利技术涉及光伏电池技术领域，具体涉及一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法及应用。该方法包括：取以N型硅片(如N型单晶硅片)为衬底的钝化接触太阳电池；采用特定光源对所述钝化接触太阳电池表面进行照射，以使钝化接触太阳电池的N型硅衬底中的H

【技术实现步骤摘要】
一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法及应用


[0001]本专利技术涉及光伏电池
，具体涉及一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法及应用。

技术介绍

[0002]钝化接触结构不仅具有优异的界面钝化性能，还具有优异的接触性能。产业化的钝化接触太阳电池，如具有隧穿氧化层/掺杂多晶硅层的TOPCon电池及具有超薄本征非晶硅层/掺杂非晶硅层的异质结(SHJ)电池，均采用N型单晶硅作为衬底。2019年，汉能报道了转换效率为25.1％的N型全尺寸SHJ电池。2020年，晶科报道了转换效率为24.9％的N型全尺寸TOPCon电池。上述世界效率记录表明，N型钝化接触太阳电池是晶体硅太阳电池的发展趋势。
[0003]N型钝化接触太阳电池具有高转换效率、无光致衰减、弱光响应好、温度系数低等优点。根据新南威尔士大学(UNSW)最新研究结果显示，N型钝化接触太阳电池虽然不存在光致衰减，但存在光热衰减(LeTID)，硅衬底中的氢是导致LeTID的主要原因，因此也称之为“氢致衰减”。在钝化接触太阳电池制备过程中，热制程工艺如：TOPCon电池的烧结、HJT电池的退火修复溅射损伤等，会将富氢层中的氢趋入硅衬底，与硅中的磷结合形成磷
‑
氢(P
‑
H)对而留在硅中。导致“氢致衰减”的杂质类型尚未有明确的定论，通常用H
‑
X表示，而P
‑
H对是H
‑
X的前驱体，在光热过程中会促进形成H
‑
X，诱发“氢致衰减”，导致N型钝化接触太阳电池性能降低。
[0004]其中，进入硅中的氢会呈现三种价态：
‑
1价、+1价和0价，即H
‑
、H
+
、H0。当硅中的费米能级(E
F
)位于中间带隙(E
i
)以上0.14eV的位置时，H0存在的概率最大，此位置对应的能级称之为E
+/
‑
；当E
F
高于E
+/
‑
时，氢主要以H
‑
的形式存在；当E
F
低于E
+/
‑
时，氢主要以H
+
的形式存在。研究发现，H0可以钝化硅体区的缺陷和杂质，可以提高硅衬底的性能。用于钝化接触太阳电池的N型硅衬底的电阻率通常低于10Ω
·
cm，对应的其E
F
高于E
+/
‑
，因此，氢主要以H
‑
的形式与磷原子形成H
‑
P对存在于N型硅衬底中。然而，现有技术，如申请号CN201380038918.9仅公开了一种硅太阳电池的改进的氢化，该方法是同时采用光照和至少加热40℃的方式，或者同时采用光照和至少加热40℃及加电场的方式，以将氢源引入具有高密度硅结晶缺陷和/或多余杂质的低成本硅中，以修复低成本硅的结晶缺陷等。可见，现有技术尚未涉及如何驱除钝化接触太阳电池的N型硅衬底(特别是N型单晶硅片)中的H
‑
和/或将硅衬底中的H
‑
转化为H0，以消除钝化接触太阳电池氢致衰减的技术。因此，降低N型钝化接触太阳电池的硅衬底中的H
‑
含量，以消除“氢致衰减”，进而提高N型钝化接触太阳电池的性能具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法，该方法既能驱除钝化接触太阳电池的N型硅衬底中的H
‑
，又能将其硅衬
底中的H
‑
转化为H0，因此能降低其硅衬底中的H
‑
含量来消除N型钝化接触太阳电池的氢致衰减和提高电池效率。
[0006]本专利技术的目的之二在于将所述的一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法应用于具有隧穿氧化层/掺杂多晶硅层的TOPCon电池或具有本征非晶硅层/掺杂非晶硅层的SHJ异质结电池。
[0007]基于此，本专利技术公开了一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S1，取以N型硅片(如N型单晶硅片)为衬底的钝化接触太阳电池；
[0009]步骤S2，采用特定光源对所述钝化接触太阳电池表面进行照射，以使钝化接触太阳电池的N型硅衬底中的H
‑
转化成H0；
[0010]步骤S3，在步骤S2照射的过程中，共同将特定电压施加于所述钝化接触太阳电池的正负电极，以使H
‑
驱除出所述N型硅衬底表面。
[0011]优选地，步骤S2中，所述特定光源为激光。
[0012]进一步优选地，所述激光的照射方法为：采用照射区域大于所述钝化接触太阳电池面积的光斑对钝化接触太阳电池的受光面进行照射；
[0013]和/或，采用照射区域小于所述钝化接触太阳电池面积的光斑(如线状光斑)对钝化接触太阳电池的受光面进行扫描式照射。
[0014]优选地，所述特定光源至钝化接触太阳电池的距离为1～50cm，更优选为3～5cm。
[0015]优选为所述特定光源的发射中线与钝化接触太阳电池的受光面垂直，以确保特定光源的照射效果。
[0016]进一步优选地，采用所述激光照射时，激光波长为800～1100nm、激光光强为50～1000kW/m2。
[0017]优选地，步骤S3中，所述特定电压为正偏压或负偏压。
[0018]进一步优选地，所述特定电压为正偏压时，特定电压小于或等于0.85V。
[0019]进一步优选地，所述特定电压为负偏压时，特定电压大于或等于
‑
0.85V。
[0020]优选地，所述特定光源的照射时间和所述特定电压的施加时间均为5～300s。
[0021]本专利技术还公开了将所述的一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法应用于具有隧穿氧化层/掺杂多晶硅层的TOPCon电池或具有本征非晶硅层/掺杂非晶硅层的SHJ电池。
[0022]本专利技术采用如下两种途径来共同降低钝化接触太阳电池的N型硅衬底中的H
‑
含量：1)通过光注入(即特定光源照射)的方式将N型硅衬底中的H
‑
转变成为可以钝化硅体区的缺陷和杂质的H0；2)结合电注入(于正负电极端施加特定电压)的方式将N型硅衬底中的H
‑
经由钝化接触太阳电池的发射极或者背场反向驱除出N型硅衬底表面。
[0023]其中，对于途径1)，由于钝化接触太阳电池的N型硅衬底中的H
‑
的EF高于E+/
‑
，因此，N型硅衬底中的H
‑
易转化成H0，本专利技术仅通过光注入高浓度的载流子即能实现途径1)，而不需要额外的热处理。对于途径2)，由于钝化接触太阳电池的p
‑
n结存在很强的内建电场，而内建电场会对H
‑
施加一个反方向的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，取以N型硅片为衬底的钝化接触太阳电池；步骤S2，采用特定光源对所述钝化接触太阳电池表面进行照射，以使钝化接触太阳电池的N型硅衬底中的H
‑
转化成H0；步骤S3，在步骤S2照射的过程中，共同将特定电压施加于所述钝化接触太阳电池的正负电极，以使H
‑
驱除出所述N型硅衬底表面。2.根据权利要求1所述的一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法，其特征在于，步骤S2中，所述特定光源为激光。3.根据权利要求2所述的一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法，其特征在于，所述激光的照射方法为：采用照射区域大于所述钝化接触太阳电池面积的光斑对钝化接触太阳电池的受光面进行照射；和/或，采用照射区域小于所述钝化接触太阳电池面积的光斑对钝化接触太阳电池的受光面进行扫描式照射。4.根据权利要求1所述的一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法，其特征在于，所述特定光源至钝化接触太阳电池的距离为1～50cm。5.根据权利要求2
‑
3任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜哲仁，陈春平，包杰，陈程，季根华，沈承焕，陈嘉，林建伟，
申请(专利权)人：泰州中来光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：