一种POLO-IBC钝化接触电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于太阳能光伏行业领域，尤其涉及一种POLO

【技术实现步骤摘要】
一种POLO
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IBC钝化接触电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能光伏行业领域，尤其涉及一种POLO
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IBC钝化接触电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，开发绿色能源中的大尺寸高效晶硅电池关键技术研发势在必行。目前，P型单晶硅衬底的PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)太阳电池已实现量产水平为23.5％左右的大规模工业化生产，但其进一步提升效率由于受到金属接触造成的复合而停滞不前。故需大力开展钝化接触的研究。目前已开始大规模扩产的钝化接触电池有TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contacts)及HJT(Heterojunction with Intrinsic Thin Layer)，其电池量产效率均达到24.5％。但其正面电流的损失成为限制进一步提效的瓶颈，从原理上来看，下一代电池的方向应该是钝化接触结合IBC(Interdigitated back contact)的结构，例如POLO(Polysilicon on Oxide)
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IBC、HBC等。
[0003]POLO
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IBC电池是晶体硅研发制造的最高水平，目前正在成为太阳电池研发新一代技术的热点。采用背表面全覆盖掺杂的多晶硅/氧化硅膜进行钝化，此为一维的钝化接触，即有效的降低背表面复合，提高开路电压及填充因子，同时由于正面没有遮蔽，提升了短路电流，从而获取较高的电池效率。与其他技术(如异质结太阳能电池)相比，POLO
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IBC技术拥有一个显著的优势，其出色的热稳定性可与现有的PERC太阳能电池的制造生产线兼容。但其发展也受到一些局限性，主要受限是POLO结构中的隧穿氧化层的热稳定性、厚度不易精准控制、易使得掺杂元素的内扩到硅基体，导致复合加重；以及高温退火破坏单层多晶硅的钝化质量；由于掺杂多晶硅薄膜的H含量少，界面复合高等问题，限制了开路电压及填充因子的提高。
[0004]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种POLO
‑
IBC钝化接触电池，通过结构设计，获得了较高浓度的传输层，可有效的改善欧姆接触，提升填充因子；同时可避免掺杂元素的内扩到硅基体，可有效地提升电池的开路电压和短路电流。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种POLO
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IBC钝化接触电池，钝化接触电池包括基体，基体的正面由内向外依次为AlOx钝化层和SiNx钝化层，基体的背面由内向外依次为SiNx隧穿层，SiOx隧穿层，梯度掺杂III族元素多晶硅形成的p+层，SiNx隧穿层，梯度V族元素掺杂多晶硅形成的n+层，AlOx钝化层，SiNx钝化层，N/P之间的隔离带，p+finger和n+finger。本专利技术通过一步低温PECVD方式沉积生长超薄SiNx隧穿层和SiOx隧穿层作为空穴隧穿层，而后采用原位梯度掺杂III族元素多晶硅形成空穴传输层；保证了SiOx隧穿层的热稳定性，同时有效控制其厚度，降低掺
杂元素的内扩同时提升空穴传输层的钝化性能。有效地避免了高温退火对单层多晶硅的钝化质量的破坏。同时采用原位梯度掺杂的方式制备钝化性能较优的掺杂多晶硅层，有效地避免了高温退火破坏单层多晶硅的钝化质量；进一步多层膜的设计可增加H的浓度，降低界面复合，可有效地提升电池的开路电压和短路电流。
[0008]本专利技术的第二个目的是提供一种POLO
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IBC钝化接触电池的制备方法，在PECVD设备上完成电子传输层和空穴传输层的制备，而后通过激光开槽隔离、清洗、钝化的方式即可形成新型的POLO
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IBC结构。整体上简化工艺流程，降低投资，提升电池量产效率。
[0009]本专利技术的上述技术目的是由以下技术方案实现的：
[0010]一种POLO
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IBC钝化接触电池的制备方法，包括如下操作步骤：
[0011](1)双面抛光：以单晶硅片作为硅衬底，对其进行表面形貌处理；
[0012](2)叠层沉积隧穿层
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微晶硅：在单晶硅片的单面依次生长SiNx隧穿层、SiOx隧穿层、梯度掺杂III族元素多晶硅形成的p+层、SiNx隧穿层、梯度V族元素掺杂多晶硅形成的n+层和SiOx掩膜层，并将其标记为背面；
[0013](3)背面叉指图形：在背面形成叉指状的细栅图形，同时在叉指状的P/N交界处进行激光开膜，露出硅基底；
[0014](4)清洗：将背面叉指状的p+层上方的n+层以及P/N交界处去除干净，形成洁净表面；
[0015](5)高温退火：激活p+层及n+层中掺杂元素的活性；并在表面沉积一层SiOx掩膜层；
[0016](6)前表面陷光结构：酸洗去除正面的SiOx掩膜层，再在正面制绒；酸洗清除正面和背面的SiOx掩膜层及正面制绒产生的损伤层；
[0017](7)钝化层：在单晶硅片的正面和背面同时沉积AlOx钝化层和SiNx钝化层；
[0018](8)丝网印刷：在背面进行丝网印刷，形成p+finger和n+finger，经过烧结制得POLO
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IBC钝化接触电池。
[0019]作为优选的，步骤(1)中，以n/p型单晶硅片作为硅衬底，于槽式机台里，先进行碱/双氧水预清洗，其中碱与H2O2的体积比为1：1
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3，温度为70
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90℃，时间为2
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6min。可有效去除原始硅片表面的有机及颗粒物质；而后在碱溶液中进行抛光，碱与抛光添加剂的体积比为5
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10：1，温度为70
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90℃，时间为2
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6min，可通过抛光添加剂的分子吸附的作用减缓碱的腐蚀，形成较佳的平整度。具体的，可采用高少子寿命的N型硅片作为硅衬底，其电阻率0.3
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1.5Ω.cm，少子寿命>1ms。或者采用高少子寿命的P型硅片作为硅衬底，其电阻率1
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2Ω.cm，少子寿命>0.5ms。少子寿命的提升对效率会有较大的增益，但是也需平衡电阻率，避免影响接触性能，总体上是少子寿命与电阻率的相互平衡过程。
[0020]作为优选的，步骤(2)中，采用PECVD/Cat
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CVD/PVD的方式单面依次生长SiNx隧穿层、SiOx隧穿层、梯度掺杂III族元素多晶硅形成的p+层、SiNx隧穿层、梯度V族元素掺杂多晶硅形成的n+层和SiOx掩膜层；SiNx隧穿层及SiOx隧穿层的厚度分别控制在1
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3nm，厚度低于1nm无法形成有效的阻挡势垒，高于3n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种POLO
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IBC钝化接触电池，其特征在于：所述钝化接触电池包括基体，所述基体的正面由内向外依次为AlOx钝化层和SiNx钝化层，所述基体的背面由内向外依次为SiNx隧穿层，SiOx隧穿层，梯度掺杂III族元素多晶硅形成的p+层，SiNx隧穿层，梯度V族元素掺杂多晶硅形成的n+层，AlOx钝化层，SiNx钝化层，N/P之间的隔离带，p+ finger和 n+ finger。2.根据权利要求1所述的一种POLO
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IBC钝化接触电池的制备方法，其特征在于：包括如下操作步骤：（1）双面抛光：以单晶硅片作为硅衬底，对其进行表面形貌处理；（2）叠层沉积隧穿层
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微晶硅：在所述单晶硅片的单面依次生长SiNx隧穿层、SiOx隧穿层、梯度掺杂III族元素多晶硅形成的p+层、SiNx隧穿层、梯度V族元素掺杂多晶硅形成的n+层和SiOx掩膜层，并将其标记为背面；（3）背面叉指图形：在背面形成叉指状的细栅图形，同时在叉指状的P/N交界处进行激光开膜，露出硅基底；（4）清洗：将背面叉指状的p+层上方的n+层以及P/N交界处去除干净，形成洁净表面；（5）高温退火：激活p+层及n+层中掺杂元素的活性；并在表面沉积一层SiOx掩膜层；（6）前表面陷光结构：酸洗去除正面的SiOx掩膜层，再在正面制绒；酸洗清除正面和背面的SiOx掩膜层及损伤层；（7）钝化层：在所述单晶硅片的正面和背面同时沉积AlOx钝化层和SiNx钝化层；（8）丝网印刷：在背面进行丝网印刷，形成p+ finger和 n+ finger，经过烧结制得POLO
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IBC钝化接触电池。3.根据权利要求2所述的一种POLO
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IBC钝化接触电池的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，以n/p型单晶硅片作为硅衬底，先进行碱/双氧水预清洗，而后进行抛光，形成平整的表面结构。4.根据权利要求2所述的一种POLO
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IBC钝化接触电池的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，SiNx隧穿层及SiOx隧穿层的厚度分别为1
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3nm，梯度掺杂III族元素多晶硅形成的p+层的厚度为200
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500nm； 梯度V族元素掺杂多晶硅形成的n+层的厚度为50
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200n...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芹芹，丁建宁，李绿洲，袁宁一，董旭，曹晓婷，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：