本发明专利技术公开了一种具有氮化钛层的钝化接触电池金属化结构。本发明专利技术的技术方案是：包括在晶硅衬底上依次沉积的隧穿氧化层、掺杂晶硅层、氮化钛层、氮化硅层以及铝电极，所述铝电极采用丝网印刷工艺制备，烧结时，铝浆烧穿氮化硅层后到达至氮化钛层，所述氮化钛层采用物理气相沉积法制备，以钛靶材或氮化钛靶材为溅射源，通入NH3或H2使得氮化钛薄膜富氢。本发明专利技术提供的方案解决了现有技术中钝化接触电池的隧穿氧化层易被浆料烧穿的难题且可以使用更薄的掺杂非晶硅层，降低镀膜成本和吸光损失；还可以匹配价格低廉的铝浆料，大大降低制造成本。本。本。
【技术实现步骤摘要】
一种具有氮化钛层的钝化接触电池金属化结构
[0001]本专利技术涉及太阳能电池制造领域，特别涉及一种具有氮化钛层的钝化接触电池金属化结构。
技术介绍
[0002]钝化接触电池（如TOPCon电池）的电池结构包括一层超薄隧穿氧化层和掺杂多晶硅层，可显著降低金属接触复合，同时兼具良好的接触性能，进而极大地提升光伏电池的效率。该电池结构具有最接近晶体硅太阳能电池的理论极限效率（即29.43%），不仅在现阶段代表了晶体硅电池领域最高的技术水平，更是下一代晶体硅电池的发展方向。
[0003]目前，TOPCon电池已经实现产业化，其现有钝化接触金属化结构通常是由晶硅衬底上的隧穿氧化层、掺杂多晶硅层、减反层以及银电极组成。其中，银浆作为导电浆料，侵蚀减反层后，通过烧结进入掺杂多晶硅内形成金属半导体接触。但在丝网印刷和烧穿金属化工艺过程中，烧结刻蚀的深度以及广度都无法精确控制，难以获得理想的窗口。烧结不够，接触的窗口打开不够，从而使得接触变差；烧结过了，钝化接触电池的隧穿氧化层被穿透，导致接触复合变大，降低接触性能。
[0004]因此，为了获得良好的电流收集效果，使用银浆作为印刷导电浆料，为避免银浆烧穿破坏钝化接触层，掺杂多晶硅厚度往往要做到超过100nm，这会带来更高镀膜成本和吸光损失，此外，银电极价格昂贵，不利于电池成本的降低。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种解决现有技术中钝化接触电池的隧穿氧化层易被浆料烧穿的难题且可以使用更薄的掺杂非晶硅层，降低镀膜成本和吸光损失；还可以匹配价格低廉的铝浆料，大大降低制造成本的具有氮化钛层的钝化接触电池金属化结构。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种具有氮化钛层的钝化接触电池金属化结构，包括在晶硅衬底上依次沉积的隧穿氧化层、掺杂晶硅层、氮化钛层、氮化硅层以及铝电极，所述铝电极采用丝网印刷工艺制备，烧结时，铝浆烧穿氮化硅层后到达至氮化钛层。
[0007]优选的，所述氮化钛层采用物理气相沉积法制备，以钛靶材或氮化钛靶材为溅射源，通入NH3或H2使得氮化钛薄膜富氢。
[0008]优选的，所述隧穿氧化层为氧化硅层，氧化硅层的厚度为0.2~2nm。
[0009]优选的，所述掺杂晶硅层的厚度为10~100nm，退火后掺杂浓度为5E+19~6E+20。
[0010]优选的，所述氮化钛层的厚度为10~60nm。
[0011]优选的，所述氮化硅层的厚度为10~80nm。
[0012]优选的，所述隧穿氧化层采用板式等离子增强化学气相沉积或热氧化方法制备。
[0013]优选的，所述掺杂晶硅层采用等离子辅助原位掺杂法或低压化学气相沉积法或等
离子气相沉积法或热丝辅助化学汽相淀积法制备。
[0014]优选的，所述氮化硅层采用等离子强化的化学气相沉积法或磁控溅射的物理气相沉积法制备。
[0015]本专利技术相对于现有技术具有如下优点，在掺杂多晶硅和氮化硅膜层之间引入一层氮化钛层。氮化钛因具有良好的导电性，浆料烧结时只需达到氮化钛层即可形成良好的金属接触，由此解决现有技术中钝化接触电池的隧穿氧化层易被浆料烧穿的难题，也避免了浆料和晶体硅接触带来的复合加剧。另外，氮化钛层采用富氢工艺制备而成，膜层中丰富的H元素可以进一步加强对基体表面的钝化效果，降低表面复合速率从而提高电池片效率。
[0016]该钝化接触金属化结构可以使用更薄的掺杂非晶硅层，降低镀膜成本和吸光损失；还可以匹配价格低廉的铝浆料，大大降低制造成本，为钝化接触电池的进一步提效降本提供更佳途径。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的具有氮化钛层的钝化接触电池金属化结构的剖视简图。
[0018]图中：1、晶硅衬底；2、隧穿氧化层；3、掺杂晶硅层；4、氮化钛层；5、氮化硅层；6、铝电极。
具体实施方式
[0019]针对钝化接触电池现有技术存在的问题即现有高效太阳能电池的掺杂多晶硅加氧化硅的钝化接触，在其金属制造过程中采用丝网印刷和烧结，为了获得良好的电流收集效果，使用银浆作为印刷导电浆料。为避免银浆烧穿破坏钝化接触层，掺杂多晶硅厚度往往要做到超过100nm，这会带来更高镀膜成本和吸光损失，此外，银电极价格昂贵，不利于电池成本的降低。
[0020]本专利技术提供的方案解决了该技术问题。
[0021]下面结合附图对本专利技术方案作进一步说明。
[0022]如图1所示，一种具有氮化钛层的钝化接触电池金属化结构，包括在晶硅衬底上依次沉积的隧穿氧化层、掺杂晶硅层、氮化钛层、氮化硅层以及铝电极，铝电极采用丝网印刷工艺制备，烧结时，铝浆烧穿氮化硅层后到达至氮化钛层。
[0023]进一步的，氮化钛层采用物理气相沉积法制备，以钛靶材或氮化钛靶材为溅射源，通入NH3或H2使得氮化钛薄膜富氢。
[0024]进一步的，隧穿氧化层为氧化硅层，氧化硅层的厚度为0.2~2nm。
[0025]进一步的，掺杂晶硅层的厚度为10~100nm，退火后掺杂浓度为5E+19~6E+20。
[0026]进一步的，氮化钛层的厚度为10~60nm。
[0027]进一步的，氮化硅层的厚度为10~80nm。
[0028]进一步的，隧穿氧化层采用板式等离子增强化学气相沉积或热氧化方法制备。
[0029]进一步的，掺杂晶硅层采用等离子辅助原位掺杂法或低压化学气相沉积法或等离子气相沉积法或热丝辅助化学汽相淀积法制备。
[0030]进一步的，氮化硅层采用等离子强化的化学气相沉积法或磁控溅射的物理气相沉积法制备。
[0031]本专利技术提出的方案在掺杂多晶硅层和氮化硅层之间引入一层氮化钛层。氮化钛具有优异的导电性，将其覆盖在掺杂多晶硅表面，浆料烧结时只需达到氮化钛层即可形成良好的金属接触，由此解决现有技术中钝化接触电池的隧穿氧化层易被浆料烧穿的难题；另外，氮化钛层还可以采用富氢工艺制备而成，膜层中丰富的H元素可以进一步加强对基体表面的钝化效果，降低表面复合速率从而提高电池片效率。该钝化接触金属化结构可以使用更薄的掺杂非晶硅层，降低镀膜成本和吸光损失；还可以匹配价格低廉的铝浆料，大大降低制造成本，为钝化接触电池的进一步提效降本提供更佳途径。
[0032]包含上述钝化接触金属化结构的太阳能电池，如分布式组件、BIPV组件。所述的钝化接触金属化结构制作在晶硅衬底的背面。“背面”指的是所形成的太阳能电池背对阳光的一面。
[0033]本专利技术涉及的钝化接触金属化结构可以应用在P型或者N型晶硅衬底上。钝化接触金属化结构中，铝浆不是唯一选择可使用其他廉价导电浆料替代。
[0034]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，本专利技术的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本专利技术思路下的技术方案均属于本专利技术的保护范围。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有氮化钛层的钝化接触电池金属化结构，其特征在于：包括在晶硅衬底（1）上依次沉积的隧穿氧化层（2）、掺杂晶硅层（3）、氮化钛层（4）、氮化硅层（5）以及铝电极（6），所述铝电极（6）采用丝网印刷工艺制备，烧结时，铝浆烧穿氮化硅层（5）后到达至氮化钛层（4）。2.根据权利要求1所述的一种具有氮化钛层的钝化接触电池金属化结构，其特征在于：所述氮化钛层（4）采用物理气相沉积法制备，以钛靶材或氮化钛靶材为溅射源，通入NH3或H2使得氮化钛薄膜富氢。3.根据权利要求1所述的一种具有氮化钛层的钝化接触电池金属化结构，其特征在于：所述隧穿氧化层（2）为氧化硅层，氧化硅层的厚度为0.2~2nm。4.根据权利要求1所述的一种具有氮化钛层的钝化接触电池金属化结构，其特征在于：所述掺杂晶硅层（3）的厚度为10~100nm，退火后掺杂浓度为5E+19~6E+20...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘奇尧，上官泉元，
申请(专利权)人：江苏杰太光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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