一种TOPCon电池的叠层钝化结构和TOPCon电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种TOPCon电池的叠层钝化结构和TOPCon电池，所述叠层钝化结构包括N型硅衬底，所述N型硅衬底正面从里到外依次设置有第一介电钝化层，第二介电钝化层和第三介电钝化层；所述第一介电钝化层为氧化铝层，所述第二介电钝化层为氧化硅层、碳化硅层或氮氧化硅层中的任意一层或至少两种层的叠层，所述第二介电钝化层的厚度小于10nm，所述第三介电钝化层为氮化硅膜膜。本实用新型专利技术的叠层钝化结构对TOPCon电池正面的钝化效果好，还能显著改善表面陷光，提升电性能。提升电性能。提升电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种TOPCon电池的叠层钝化结构和TOPCon电池


[0001]本技术涉及太阳能电池
，涉及一种TOPCon电池的叠层钝化结构和TOPCon电池。

技术介绍

[0002]太阳能电池作为新兴能源，已经被广泛使用，TOPCon电池作为高效太阳能电池未来的量产工艺方向之一，各电池厂家对该工艺均有大量的研究，为了提高效率，各公司均对该产品工艺进行了大量的研究。
[0003]比较常用的正面钝化方法为依次制备氧化铝层和氮化硅膜，例如CN113035997A公开了一种太阳能电池制造工艺，在正面沉积氧化铝和氮化硅薄膜，并在沉积这两层膜的工序调整至退火工序之前，利用退火时的长时间高温充分激发氧化铝、氮化硅的钝化能力，提升电池效率。
[0004]CN202585427U公开了一种太阳能电池的钝化结构，该钝化结构包括在太阳能电池正面的P+层上沉积的由氧化硅/氧化铝/非晶氮化硅组成的复合叠层钝化薄膜，以及在背面场的N+层上沉积的由氧化硅/非晶氮化硅组成的叠层钝化薄膜。该钝化结构可以有效饱和悬挂键、降低表面态、减小表面复合速度，提高电池的有效少子寿命，获得较高的开路电压和短路电流，提高太阳能电池的光电转换效率。
[0005]但是，上述钝化结构直接应用于TOPCon电池正面的钝化效果不佳，且光学性能和电性能有待提升。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述问题，本技术的目的在于提供一种TOPCon电池的叠层钝化结构和TOPCon电池。本技术的叠层钝化结构对TOPCon电池正面的钝化效果好，还能显著改善表面陷光，提升电性能。
[0007]为达上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本技术提供一种TOPCon电池的叠层钝化结构，所述叠层钝化结构包括N型硅衬底，所述N型硅衬底正面从里到外依次设置有第一介电钝化层，第二介电钝化层和第三介电钝化层；
[0009]所述第一介电钝化层为氧化铝层，所述第二介电钝化层为氧化硅层、碳化硅层或氮氧化硅层中的任意一层或至少两种层的叠层，所述第二介电钝化层的厚度小于10nm(例如9nm、8nm、7nm、6nm、4nm、3nm、2nm或1nm等)，所述第三介电钝化层为氮化硅膜(简称为SiN
x
膜)。
[0010]在某些实施例中，第二介电钝化层为至少两种的叠层，例如，沿着远离N型硅沉底的方向，第二介电钝化层依次为氧化硅层和碳化硅层；又如，沿着远离N型硅沉底的方向，第二介电钝化层依次为氧化硅层和碳化硅层和氧化硅层。
[0011]本技术的叠层钝化结构中，第一介电钝化层为氧化铝层，其可以降低悬挂键
的密度，很好地控制界面陷阱，起到化学钝化的作用；第三介电钝化层为氮化硅膜，其作用是减少光的反射，提高光的吸收，提升电流，从而提高电池片的效率；第一介电钝化层和第三介电钝化层之间设置特定厚度和种类的第二介电钝化层，其作用有两个：一是避免了由于氮化硅膜正电荷量较高而影响带负电荷的氧化铝层的场钝化效果，二是对氧化铝层进行辅助钝化，提高电池的效率。
[0012]在一个实施方式中，叠层钝化结构可以在电池的制备过程中的烧结过程提供更佳的氢钝化效果，提高电池效率。
[0013]以下作为本技术优选的技术方案，但不作为对本技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本技术的技术目的和有益效果。
[0014]优选地，所述第一介电钝化层的厚度为1nm～30nm，例如1nm、3nm、5nm、6nm、8nm、10nm、12nm、15nm、20nm、23nm、25nm、28nm或30nm等。
[0015]示例性地，所述第一介电钝化层通过原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)法或者化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法制备得到。
[0016]CVD法包括PECVD、LPCVD或APCVD中的任意一种。
[0017]优选地，所述第二介电钝化层为氢化的氮氧化硅层，所述第二介电钝化层的厚度为1nm～7nm。
[0018]氢化的氮氧化硅层为已知材料，指该氮氧化硅层中含有氢离子和/或氢原子，可以通过PECVD法生长氮氧化硅时在反应气体中通入氢气来实现。
[0019]第二介电钝化层中含有氢离子和/或氢原子优选含有大量氢离子，有利于对硅片表面形成化学钝化，提升钝化效果，从而提高电性能。
[0020]示例性地，所述第二介电钝化层通过CVD法制备得到。
[0021]优选地，所述第三介电钝化层的厚度为1nm～50nm，例如1nm、3nm、5nm、6nm、8nm、10nm、15nm、20nm、23nm、24nm、28nm、30nm、33nm、36nm、40nm、45nm或50nm等。
[0022]优选地，所述第三介电钝化层为氢化的氮化硅膜。
[0023]氢化的氮化硅膜为已知材料，指该氮化硅膜中含有氢离子和/或氢原子，可以通过PECVD法生长氮化硅时在反应气体中通入氢气来实现。离子以游离的形式存在，有利于对电池进行钝化。
[0024]优选地，所述第三介电钝化层的折射率为1.5～2.4(例如1.5、1.6、1.8、2.0、2.2或2.4等)，所述第三介电钝化层为不同折射率的膜组成的叠层膜，且沿着远离硅衬底的方向，所述叠层膜中的各膜折射率依次降低。逐层降低折射率的膜层设计可降低光学失配，有更佳的减反射效果。
[0025]作为本技术所述TOPCon电池的叠层钝化结构的一个优选技术方案，在所述第三介电钝化层远离硅衬底一侧的表面设置第四介电钝化层，所述第四介电钝化层为氢化的氧化硅层、氢化的碳化硅层或氢化的氮氧化硅层中的任意一层或至少两种的叠层，所述第三介电钝化层的厚度为1nm～50nm。
[0026]氢化的氧化硅层、氢化的碳化硅层或氢化的氮氧化硅层均为已知材料，指该相应的层中含有氢离子和/或氢原子，可以通过PECVD法生长该层时在反应气体中通入氢气来实现。
[0027]通过设置第四介电钝化层，一方面，第四介电钝化层含有氢离子和/或氢原子，游离的氢离子和/或氢原子可以降低表面的复合速率，对电池表面进行钝化，同时，H也会扩散到硅片体内，对硅片体内的缺陷及杂质进行钝化，上述因素作用下优化了钝化效果，另一方面，第四介电钝化层有利于辅助减少光的反射，提高光的摄入和吸收，提升电流，从而提高电池片的效率。
[0028]优选地，所述第四介电钝化层的折射率低于第三介电钝化层的折射率，如此可以提高光的吸收，改善表面陷光，提高电池片的效率。
[0029]需要说明的是，若第四介电钝化层为至少两层的叠层，则第四介电钝化层中的各层的折射率沿着远离硅衬底的方向依次降低，且与第三介电钝化层相邻的层的折射率低于第三介电钝化层。
[0030]优选地，所述第四介电钝化层的厚度为1nm～200nm，例如1nm、3nm、5nm、6nm、8nm、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TOPCon电池的叠层钝化结构，其特征在于，所述叠层钝化结构包括N型硅衬底，所述N型硅衬底正面从里到外依次设置有第一介电钝化层，第二介电钝化层和第三介电钝化层；所述第一介电钝化层为氧化铝层，所述第二介电钝化层为氧化硅层、碳化硅层或氮氧化硅层中的任意一层或至少两种层的叠层，所述第二介电钝化层的厚度小于10nm，所述第三介电钝化层为氮化硅膜。2.根据权利要求1所述的TOPCon电池的叠层钝化结构，其特征在于，所述第一介电钝化层的厚度为1nm～30nm。3.根据权利要求1或2所述的TOPCon电池的叠层钝化结构，其特征在于，所述第二介电钝化层为氢化的氮氧化硅层，第二介电钝化层的厚度为1nm～7nm。4.根据权利要求1所述的TOPCon电池的叠层钝化结构，其特征在于，所述第三介电钝化层的厚度为1nm～65nm；所述第三介电钝化层为氢化的氮化硅膜。5.根据权利要求1所述的TOPCon电池的叠层钝化结构，其特征在于，所述第三介电钝化层的折射率为1.5～2.4，所述第三介电钝化层为不同折射率的膜组成的叠层膜，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成法，陈达明，冯志强，王尧，张学玲，王倩，
申请(专利权)人：天合光能股份有限公司，
类型：新型
国别省市：