隧穿氧化层钝化接触电池背面结构及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种隧穿氧化层钝化接触电池背面结构及其制备方法和应用，电池背面结构包括依次叠加设置在晶硅衬底上的隧穿层、氧化硅层、硼掺杂多晶硅层、磷掺杂硅薄膜层和钝化层，所述钝化层具有露出所述磷掺杂硅薄膜层的开孔，所述钝化层的开孔部位设有镍合金层，所述镍合金层的表面设有铝电极层。该电池背面结构在硼掺杂多晶硅之上沉积一层磷掺杂硅薄膜层，在磷掺杂硅薄膜层表面沉积一层可以阻挡铝并提供良好接触的镍合金层，镍在晶体硅体内的扩散和沉积速率较小，且镍大部分会形成较大的颗粒沉积在磷掺杂硅薄膜表面的表面，不会对电池性能造成影响，镍合金层十分致密，可以有效阻挡铝的穿透，从而保证电池具有良好的钝化性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
隧穿氧化层钝化接触电池背面结构及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，具体而言，涉及一种隧穿氧化层钝化接触电池背面结构及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]多晶硅(poly
‑
Si)和超薄氧化硅(SiOx)钝化接触技术简称TOPCon，自2013年以来一直备受关注。在世界各光伏机构的努力下，TOPCon技术的N型和P型太阳能电池的最高效率分别提升到25.8％和26.1％。这种结构可以避免金属电极和硅晶圆之间的直接接触，显著提高表面钝化的质量，从而大幅提高太阳能电池的性能，开路电压(Voc)和填充系数(FF)比传统钝化发射极和后触点(PERC)太阳能电池更高。且TOPCon与PERC在工艺与设备上兼容度在70％以上，被认为是PERC电池背面升级最有前景的技术。
[0003]电极在太阳能电池中起着汇聚与导出电流的作用。P型TOPCon电池的背面电极通常采用铝浆，一方面为了与P型多晶硅形成欧姆接触；另一方面，铝比银便宜很多，可以显著降低浆料成本；但是，铝在烧结温度下会与硅形成合金相，且在硅中快速扩散，扩散深度可达十几微米，导致铝接触区的复合十分显著，严重影响电池效率。若将多晶硅做的很厚来阻挡铝的穿透，又会造成很大的光学损失。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是如何抑制铝向硅衬底的扩散，从而提高电池效率。
[0005]为解决上述问题，本专利技术第一方面提供一种隧穿氧化层钝化接触电池背面结构，包括依次叠加设置在晶硅衬底上的隧穿层、氧化硅层、硼掺杂多晶硅层、磷掺杂硅薄膜层和钝化层，所述钝化层具有露出所述磷掺杂硅薄膜层的开孔，所述钝化层的开孔部位设有镍合金层，所述镍合金层的表面设有铝电极层。
[0006]进一步地，所述镍合金层的主要成分选自镍、镍磷合金、镍硼合金中的一种或多种组合。
[0007]进一步地，所述镍合金层中掺杂铬、铜、锡、银和硫中的一种或多种微量元素，掺杂量为0.01
‑
1％。
[0008]进一步地，所述氧化硅层的厚度为1～2nm，所述硼掺杂多晶硅层的厚度为20～200nm，所述磷掺杂硅薄膜层的厚度为20～500nm，所述镍合金层的厚度为20～10000nm，优选为100～200nm，所述铝电极层的厚度为100～20000nm。
[0009]进一步地，所述磷掺杂硅薄膜层选自磷掺杂多晶硅、磷掺杂非晶硅和磷掺杂微晶硅。
[0010]进一步地，所述钝化层的为氧化铝和氮化硅构成的叠层。
[0011]相对于现有技术，本专利技术隧穿氧化层钝化接触电池背面结构具有以下有益效果：该电池背面结构可以兼顾低接触电阻率和钝化效果；在硼掺杂多晶硅之上沉积一层磷掺杂
硅薄膜层，在磷掺杂硅薄膜层表面沉积一层可以阻挡铝并提供良好接触的镍合金层；镍的沉积速率以及在晶体硅体内的扩散速率都较小，且镍大部分会形成较大的颗粒沉积在磷掺杂硅薄膜表面的表面，不会对电池性能造成影响；镍合金层十分致密，可以有效阻挡铝的穿透，从而保证电池具有良好的钝化性能；镍合金层材料成本低，易于实现量产；背面电极采用镍和铝金属，具有很好的化学稳定性。
[0012]本专利技术第二方面提供一种上述隧穿氧化层钝化接触电池背面结构的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1、在晶硅衬底背面制备一层氧化硅层；
[0014]S2、在氧化硅层上制备一层硼掺杂非晶硅；
[0015]S3、进行高温退火，形成隧穿层和硼掺杂多晶硅层；
[0016]S4、在硼掺杂多晶硅层上制备一层磷掺杂硅薄膜层；
[0017]S5、在磷掺杂硅薄膜层上制备钝化层；
[0018]S6、钝化层开孔进行开孔处理，露出磷掺杂硅薄膜层；
[0019]S7、使用化学镀法在钝化层开孔部位对应的磷掺杂硅薄膜层上制备一层镍合金层；
[0020]S8、用丝网印刷的方法在镍合金层上制备铝电极层，烧结制得背面电极。
[0021]进一步地，所述S7中的化学镀法是在光场、电场或敏化剂的诱导下，在磷掺杂非晶硅上沉积一层镍合金层。
[0022]进一步地，所述步骤S2中制备硼掺杂非晶硅的方法为PECVD、LPCVD、Sputtering、MWCVD等，所述步骤S4采用管式PECVD法制备磷掺杂硅薄膜的方法为PECVD、LPCVD、Sputtering、MWCVD等。
[0023]进一步地，所述S1中氧化硅的制备方法选自以下技术中的任意一种：湿化学氧化法、高温氧化法、等离子体辅助氧化法、臭氧气氧化法、等离子体辅助原子层沉积法中的任意一种。
[0024]进一步地，所述步骤S6中钝化层开孔方法为激光开孔或刻蚀开孔。
[0025]相对于现有技术，本专利技术隧穿氧化层钝化接触电池背面结构的制备方法具有以下有益效果：硼掺杂多晶硅中空穴浓度远高于电子浓度，无法直接化学镀镍，需使用电辅助等才可实现镀镍工艺，而本专利技术通过在硼掺杂多晶硅之上沉积一层磷掺杂硅薄膜，可为后续化学镀镍工艺提供电子，从而避免使用复杂的电辅助工艺；通过化学镀技术在磷掺杂硅薄膜层上镀一层镍合金层，镍合金层既与磷掺杂硅薄膜有着良好的粘附力，又能通过调节镍合金层成份及退火处理，形成良好的欧姆接触，获得低接触电阻率；化学镀镍具有自对准特性，仅在磷掺杂硅薄膜层上发生沉积，从而有利于简化工艺复杂度；镍合金层上采用丝网印刷铝浆，相对于电镀法，其产能更高，成本更低；该制备方法简单，成本较低，适用于工业量产。
[0026]本专利技术第三方面提供上述隧穿氧化层钝化接触电池背面结构的应用，将所述隧穿氧化层钝化接触电池背面结构应用于N型或P型隧穿氧化层钝化接触太阳能电池。
附图说明
[0027]图1为实施例中隧穿氧化层钝化接触电池背面结构的制备方法的流程示意图；
[0028]图2为实施例4中隧穿氧化层钝化接触电池的结构示意图。
[0029]附图标记说明：
[0030]1‑
晶硅衬底，2
‑
隧穿层，3
‑
氧化硅层，4
‑
硼掺杂多晶硅层，5
‑
磷掺杂硅薄膜层，6
‑
钝化层，7
‑
镍合金层，8
‑
铝电极层，9
‑
硼发射极，10
‑
银电极。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。需要说明的是，以下各实施例仅用于说明本专利技术的实施方法和典型参数，而不用于限定本专利技术所述的参数范围，由此引申出的合理变化，仍处于本专利技术权利要求的保护范围内。
[0032]需要说明的是，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧穿氧化层钝化接触电池背面结构，其特征在于，包括依次叠加设置在晶硅衬底上的隧穿层、氧化硅层、硼掺杂多晶硅层、磷掺杂硅薄膜层和钝化层，所述钝化层具有露出所述磷掺杂硅薄膜层的开孔，所述钝化层的开孔部位设有镍合金层，所述镍合金层的表面设有铝电极层。2.根据权利要求1所述的隧穿氧化层钝化接触电池背面结构，其特征在于，所述镍合金层的主要成分选自镍、镍磷合金、镍硼合金中的一种或多种组合。3.根据权利要求2所述的隧穿氧化层钝化接触电池背面结构，其特征在于，所述镍合金层中掺杂铬、铜、锡、银和硫中的一种或多种微量元素，掺杂量为0.01
‑
1％。4.根据权利要求1所述的隧穿氧化层钝化接触电池背面结构，其特征在于，所述氧化硅层的厚度为1～2nm，所述硼掺杂多晶硅层的厚度为20～200nm，所述磷掺杂硅薄膜层的厚度为20～500nm，所述镍合金层的厚度为20～10000nm，所述铝电极层的厚度为100～20000nm。5.根据权利要求1所述的隧穿氧化层钝化接触电池背面结构，其特征在于，所述磷掺杂硅薄膜层选自磷掺杂多晶硅、磷掺杂非晶硅和磷掺杂微晶硅。6.根据权利要求1所述的隧穿氧化层钝化接触电池背面结构，其特征在于，所述钝化层的为氧化铝和氮化硅构成的叠层。7.一种如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾俞衡，叶继春，杜浩江，林娜，刘伟，闫宝杰，廖明墩，盛江，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：