隧穿氧化层钝化接触太阳能电池及其制备方法、电池组件和用电装置与流程

本申请属于晶体硅太阳能电池，具体涉及一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池及其制备方法、电池组件和用电装置。

背景技术：

1、为了进一步挖掘隧穿氧化层钝化接触（topcon）电池的效率潜力，行业内近期涌现出诸如背面局部多晶硅去除技术（poly-finger技术）在内的多种先进技术方案。此举旨在显著降低该区域因多晶硅寄生吸收所带来的光损失，从而提高电池对入射太阳光的利用率，有效提升电池的短路电流，最终实现转换效率的增益。

2、然而，该技术虽然在提升效率方面展现出积极效果，但也引入了新的可靠性风险。具体是非电极区域的多晶硅层被去除后，暴露出下方的钝化层与硅基底的直接界面。这种结构变化导致在组件应用场景下，当电池承受高电压应力时（即电势诱导衰减，pid测试）或长期工作电压时，外界的正电粒子（如钠离子）更容易迁移并聚集于该非电极区域的钝化层-硅基衬底界面处。这些聚集的正电荷会中和钝化层中固有的负电荷，严重削弱其场钝化效应，导致背面复合急剧增加。这使得采用该技术的topcon电池组件在实际电站运行中，面临着显著的pid衰减风险，其长期可靠性及功率输出的稳定性受到严峻挑战。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池及其制备方法和含隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的电池组件和用电装置，以解决现有隧穿氧化层钝化接触太阳能电池抗电势诱导衰减性能不理想的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池。本申请实施例隧穿氧化层钝化接触太阳能电池包括包括半导体衬底，所述半导体衬底的背光面设置有电极区和非电极区；沿远离所述半导体衬底的方向，在所述电极区依次设置有隧穿氧化层、第一掺杂半导体层、第一钝化层、第二掺杂半导体层和背面电极；其中，所述第一钝化层和第二掺杂半导体层延伸至所述非电极区。

3、本申请实施例topcon电池由于在非电极区的功能结构层和电极区的功能结构层增设有第二掺杂半导体层，其将第二掺杂半导体层设置在第一钝化层的远离半导体衬底一侧的表面，从而使得第二掺杂半导体层发挥阻挡外界正电荷离子向第一钝化层迁移的作用，特别是发挥阻挡外界正电荷离子向处于非电极区中第一钝化层迁移的作用，如可以中和掉从外界迁移来的正电荷离子，从而降低外界正电荷离子迁移至第一钝化层的量，提高第一钝化层发挥场钝化效应的稳定性，可以提升本申请实施例topcon电池的抗电势诱导衰减（pid）性能。同样，该第二掺杂半导体层的设置，其也可以中和本申请实施例topcon电池在长期工作过程中外界迁移至第一钝化层正电荷离子，并起到保护层的作用，从而提高第一钝化层发挥场钝化效应的稳定性，以提高本申请实施例topcon电池的包括光电转换效率等电学性能的稳定性。

4、进一步地，所述第二掺杂半导体层的厚度小于所述第一掺杂半导体层的厚度。

5、进一步地，所述第二掺杂半导体层的厚度为1 nm~50 nm。

6、进一步地，所述第二掺杂半导体层所含掺杂元素的原子浓度为1×1015~1×1021cm-3。

7、进一步地，所述第二掺杂半导体层所含掺杂元素包括c、n、o、p、as中的至少一种。

8、进一步地，延伸至所述非电极区中的所述第一钝化层层叠设置于所述非电极区的所述背光面。

9、进一步地，所述第一掺杂半导体层、第二掺杂半导体层的极性与所述半导体衬底的极性相同。

10、进一步地，所述第一掺杂半导体层、第二掺杂半导体层的极性与所述半导体衬底为n型掺杂半导体层。

11、进一步地，还包括第二钝化层，所述第二钝化层设置在处于所述电极区中所述第二掺杂半导体层与所述背面电极之间，且所述第二钝化层延伸至所述非电极区，并层叠设置于处于所述非电极区中所述第二掺杂半导体层的远离所述半导体衬底的表面。

12、进一步地，所述第一掺杂半导体层包括掺杂半导体层a、阻挡层、掺杂半导体层b，且沿远离所述半导体衬底的方向，所述掺杂半导体层a、所述阻挡层、所述掺杂半导体层b依次层叠设置。

13、进一步地，处于所述电极区的塔基总高度大于处于所述非电极区的塔基总高度。

14、更进一步地，处于所述电极区的塔基总高度与处于所述非电极区的塔基总高度的高度差为1 μm~10 μm。

15、第二方面，本申请实施例还提供了一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法。本申请实施例隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法包括如下步骤：

16、提供半导体衬底，在其背光面设置有电极区和非电极区；

17、在所述背光面的所述电极区内依次形成隧穿氧化层、第一掺杂半导体层；

18、在所述第一掺杂半导体层的远离所述半导体衬底的表面和在所述背光面的所述非电极区内先形成第一钝化层，再在所述第一钝化层的远离所述半导体衬底的表面形成第二掺杂半导体层。

19、本申请实施例隧穿氧化层钝化接触太阳能电池制备方法制备的topcon电池的电极区和非电极区的功能层结构中形成有第二掺杂半导体层。使得形成的第二掺杂半导体层发挥阻挡外界正电荷离子向第一钝化层迁移的作用，提高第一钝化层发挥场钝化效应的稳定性，从而可以提升本申请实施例topcon电池的抗电势诱导衰减（pid）性能和光电转换效率等电学性能的稳定性。

20、进一步地，形成的所述第二掺杂半导体层的厚度小于所述第一掺杂半导体层的厚度。

21、进一步地，形成的所述第二掺杂半导体层的厚度为1 nm~50 nm。

22、进一步地，形成的所述第二掺杂半导体层所含掺杂元素的原子浓度为1×1015~1×1021cm-3。

23、进一步地，形成的所述第二掺杂半导体层还包括p、c、n、o中的至少一种掺杂元素。

24、进一步地，在形成所述第二掺杂半导体层的步骤之后还包括如下步骤：

25、在所述第二掺杂半导体层的远离所述半导体衬底的表面形成第二钝化层。

26、第三方面，本申请实施例还提供了一种电池组件。本申请实施例电池组件包括本申请实施例隧穿氧化层钝化接触太阳能电池或根据本申请实施例隧穿氧化层钝化接触太阳能电池制备方法制备的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池。由于本申请实施例电池组件含有隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，因此，相对现有隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的电池组件而言，本申请实施例电池组件的抗衰减性能得到了增强，光电转换效率等电学性能的稳定性得到了提升。

27、第四方面，本申请实施例还提供了一种用电装置。本申请实施例用电装置包括本申请实施例隧穿氧化层钝化接触太阳能电池或本申请实施例电池组件。由于本申请实施例用电装置含有本申请实施例隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，本申请实施例用电装置的能源自给能力得到了增强，使用寿命得到了延长。

1.一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，其特征在于，包括半导体衬底，所述半导体衬底的背光面设置有电极区和非电极区；沿远离所述半导体衬底的方向，在所述电极区依次设置有隧穿氧化层、第一掺杂半导体层、第一钝化层、第二掺杂半导体层和背面电极；其中，所述第一钝化层和第二掺杂半导体层延伸至所述非电极区。

2.如权利要求1所述的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，其特征在于，所述第二掺杂半导体层满足如下（1）至（4）中的至少一者：

3.如权利要求1或2所述的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，其特征在于：延伸至所述非电极区中的所述第一钝化层层叠设置于所述非电极区的所述背光面。

4.如权利要求1或2所述的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，其特征在于：所述第一掺杂半导体层、第二掺杂半导体层的极性与所述半导体衬底的极性相同；

5.如权利要求1或2所述的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，其特征在于：还包括第二钝化层，所述第二钝化层设置在处于所述电极区中所述第二掺杂半导体层与所述背面电极之间，且所述第二钝化层延伸至所述非电极区，并层叠设置于处于所述非电极区中所述第二掺杂半导体层的远离所述半导体衬底的表面。

6.如权利要求1或2所述的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，其特征在于：所述第一掺杂半导体层包括掺杂半导体层a、阻挡层、掺杂半导体层b，且沿远离所述半导体衬底的方向，所述掺杂半导体层a、所述阻挡层、所述掺杂半导体层b依次层叠设置。

7.如权利要求1或2所述的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，其特征在于：处于所述电极区的塔基总高度大于处于所述非电极区的塔基总高度。

8. 如权利要求7所述的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，其特征在于：处于所述电极区的塔基总高度与处于所述非电极区的塔基总高度的高度差为1 μm~10 μm。

9.一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权要求9所述的制备方法，其特征在于：形成的第二掺杂半导体层满足如下（1）至（4）中的至少一者：

11.一种电池组件，其特征在于，包括根据权利要求1~8中任一项所述的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池或包括根据权利要求9~10中任一项所述制备方法制备的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池。

12.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1~8中任一项所述的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池或权利要求11所述的电池组件。