一种双面钝化接触太阳能电池及其制作方法与流程

1.本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种双面钝化接触太阳能电池及其制作方法。


背景技术：

2.n型电池具有少子寿命高，无光致衰减，弱光效应好，温度系数小等优点，并成为取代p型电池的最佳候选。其中，n型钝化接触太阳能电池，例如n型topcon电池，通过在背面沉积一层超薄氧化层和重掺杂多晶硅层以形成钝化接触结构，该钝化接触结构能够实现载流子的选择性通过，极大地降低了电池的金属接触复合，提升开路电压和短路电流，进而有利于提高电池效率。
3.目前，在n型钝化接触太阳能电池，例如n型topcon电池中，正面钝化通常采用硼掺杂多晶硅层进行钝化，但硼掺杂多晶硅层的金属化接触(即硼掺杂多晶硅层与金属电极的接触)的接触电阻率较高，从而不利于提高电池效率。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种双面钝化接触太阳能电池及其制作方法。
5.根据本发明的实施例的一方面提供的一种双面钝化接触太阳能电池的制作方法，其包括：对n型硅片衬底的正面进行第一次硼扩散处理，以形成发射结层；在所述发射结层上依序形成层叠的第一隧穿氧化层和第一本征多晶硅层；对所述第一本征多晶硅层进行第二次硼扩散处理，以使所述第一本征多晶硅层形成硼掺杂多晶硅层；在所述n型硅片衬底的背面依序形成层叠的第二隧穿氧化层和磷掺杂多晶硅层；在所述硼掺杂多晶硅层上依序形成层叠的钝化层和第一减反射层，且在所述磷掺杂多晶硅层上形成第二减反射层；在所述第一减反射层上形成贯穿所述第一减反射层和所述钝化层而与所述硼掺杂多晶硅层接触的正面电极，且在第二减反射层上形成贯穿所述第二减反射层而与所述磷掺杂多晶硅层接触的背面电极。
6.在上述一方面提供的双面钝化接触太阳能电池的制作方法中，所述对n型硅片衬底的正面进行第一次硼扩散处理的方法包括：在第一预定温度下，同时通入氧气和携带硼源的氮气，以进行硼源沉积；升温至第二预定温度，以将硼原子推进到所述n型硅片衬底中以形成所述发射结层。
7.在上述一方面提供的双面钝化接触太阳能电池的制作方法中，所述第一预定温度为850℃～900℃；和/或所述硼源包括三氯化硼或三溴化硼；和/或通入所述氧气和所述携带硼源的氮气的时间为600s～3600s；和/或所述氧气的流量为100sccm～1000sccm；和/或所述氮气的流量为100sccm～1000sccm；和/或所述第二预定温度为900℃～1000℃；和/或所述推进的时间为600s～3600s；和/或所述发射结层中硼的掺杂结深为0.3μm～1.0μm；和/或所述发射结层的方阻为50ohm/sq～200ohm/sq；和/或所述发射结层中硼的掺杂浓度为1
×
10
19
atoms/cm3～5
×
10
20
atoms/cm3。
8.在上述一方面提供的双面钝化接触太阳能电池的制作方法中，所述对所述第一本征多晶硅层进行第二次硼扩散处理的方法包括：在第三预定温度下，同时通入氧气和携带硼源的氮气，以进行硼源沉积；升温至第四预定温度，以将硼原子推进到所述第一本征多晶硅层中以形成所述硼掺杂多晶硅层。
9.在上述一方面提供的双面钝化接触太阳能电池的制作方法中，所述第三预定温度为850℃～900℃；和/或所述硼源包括三氯化硼或三溴化硼；和/或通入所述氧气和所述携带硼源的氮气的时间为600s～3600s；和/或所述氧气的流量为100sccm～1000sccm；和/或所述氮气的流量为100sccm～1000sccm；和/或所述第四预定温度为900℃～1000℃；和/或所述推进的时间为600s～3600s；和/或所述硼掺杂多晶硅层中硼的掺杂结深为0.2μm～0.5μm；和/或所述硼掺杂多晶硅层的方阻为100ohm/sq～300ohm/sq；和/或所述硼掺杂多晶硅层中硼的掺杂浓度为1
×
10
20
atoms/cm3～5
×
10
21
atoms/cm3。
10.在上述一方面提供的双面钝化接触太阳能电池的制作方法中，所述在所述n型硅片衬底的背面依序形成层叠的第二隧穿氧化层和磷掺杂多晶硅层的方法包括：在所述n型硅片衬底的背面形成所述第二隧穿氧化层；在所述第二隧穿氧化层上形成第二本征多晶硅层；采用高温扩散法或离子注入法对所述第二本征多晶硅层进行磷掺杂，以形成所述磷掺杂多晶硅层。
11.在上述一方面提供的双面钝化接触太阳能电池的制作方法中，所述磷掺杂多晶硅层中磷的掺杂浓度为1
×
10
20
atoms/cm3～5
×
10
21
atoms/cm3；和/或所述第二隧穿氧化层的厚度为1.5nm；和/或所述第二本征多晶硅层的厚度为70nm～200nm。
12.在上述一方面提供的双面钝化接触太阳能电池的制作方法中，形成所述正面电极和所述背面电极的方法包括：
13.在所述第一减反射层上丝网印刷正面电极浆料，且在所述第二减反射层上丝网印刷背面电极浆料；通过750℃～850℃的温度进行烧结使所述正面电极浆料烧穿所述第一氮化硅层和所述钝化层而与所述硼掺杂多晶硅层形成欧姆接触，且使所述背面电极浆料烧穿所述第二减反射层而与所述磷掺杂多晶硅层形成欧姆接触，以分别形成所述正面电极和所述背面电极。
14.在上述一方面提供的双面钝化接触太阳能电池的制作方法中，所述第一隧穿氧化层的厚度为3nm；和/或所述第一本征多晶硅层的厚度为70nm～200nm；和/或所述钝化层为氧化铝层；和/或所述钝化层的厚度为3nm；和/或所述第一减反射层和所述第二减反射层均为氮化硅层；和/或所述第一减反射层的厚度为85nm；和/或，所述第二减反射层的厚度为90nm。
15.根据本发明实施例的另一方面提供的双面钝化接触太阳能电池，由上述的制作方法制作形成。
16.有益效果：本发明的双面钝化接触太阳能电池，通过先在n型硅片衬底的正面进行第一次硼扩散处理以形成发射结层，再在衬底正面沉积的本征多晶硅层上进行第二次硼扩散处理以形成硼掺杂多晶硅层，可使所述硼掺杂多晶硅层的接触电阻率(即硼掺杂多晶硅层与金属电极接触的接触电阻率)被有效降低，进而有利于提高电池的效率。此外，该制作方法操作方便，具有工艺简单、成本低的特点。
附图说明
17.通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
18.图1是根据本发明的实施例的双面钝化接触太阳能电池的结构示意图；
19.图2是根据本发明的实施例的双面钝化接触太阳能电池的制备方法的流程图；
20.图3是根据本发明的实施例1～2和对比例1中的硼掺杂多晶硅层的掺杂曲线对比图；
21.图4是根据本发明的实施例1～2和对比例1中制备获得的双面钝化接触太阳能电池的电池接触电阻率测试结果对比图。
具体实施方式
22.以下，将参照附图来详细描述本发明的具体实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
23.如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”、“根据”等表示“至少部分地基于”、“至少部分地根据”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
24.如背景技术中所述，目前n型钝化接触太阳能电池的正面的硼掺杂多晶硅层的金属化接触(即硼掺杂多晶硅层与金属电极的接触)的接触电阻率较高，限制了电池效率的提升。因此，为了解决现有技术中所述有关钝化接触太阳能电池存在的上述技术问题，根据本发明的实施例提供了一种双面钝化接触太阳能电池及其制作方法。
25.所述制作方法通过先在n型硅片衬底的正面进行第一次硼扩散处理以形成发射结层，再在衬底正面沉积的本征多晶硅层上进行第二次硼扩散处理以形成硼掺杂多晶硅层，可使所述硼掺杂多晶硅层的接触电阻率(即硼掺杂多晶硅层与正面金属电极接触的接触电阻率)被有效降低，进而有利于提高电池的效率。以下将结合附图来详细描述根据本发明的实施例的双面钝化接触太阳能电池及其制作方法。
26.图1是根据本发明的实施例的双面钝化接触太阳能电池的结构示意图。
27.参照图1，根据本发明的实施例的双面钝化接触太阳能电池可例如是topcon太阳能电池，其包括：n型硅片衬底10、发射结层20、第一隧穿氧化层30、硼掺杂多晶硅层40、第二隧穿氧化层50、磷掺杂多晶硅层60、钝化层70、第一减反射层80、第二减反射层90、正面电极100和背面电极110。
28.其中，所述正面电极100穿过所述第一减反射层80和所述钝化层70与所述硼掺杂多晶硅层40形成欧姆接触；所述背面电极110穿透所述第二减反射层90与所述磷掺杂多晶硅层60形成欧姆接触。以下，对该双面钝化接触太阳能电池的制作方法进行详细说明。
29.图2是根据本发明的实施例的双面钝化接触太阳能电池的制作方法的流程图。一并参照图1和图2，根据本发明的实施例的双面钝化接触太阳能电池的制作方法包括步骤
s110、步骤s120、步骤s130、步骤s140、步骤s150、步骤s160。
30.具体地，在步骤s110中，对n型硅片衬底10的正面进行第一次硼扩散处理，以形成发射结层20。也就是说，发射结层20属于n型硅片衬底10的一部分(正面区域部分)。换句话讲，在n型硅片衬底10的正面进行硼扩散处理，硼会从n型硅片衬底10的正面表面扩散进入n型硅片衬底10中，从而在n型硅片衬底10中硼扩散的区域形成发射结层20。
31.具体地，实现所述步骤s110的方法包括：
32.首先，在850℃～900℃温度下，同时通入氧气和携带硼源的氮气，以进行硼源沉积。这里，所述硼源包括三氯化硼或三溴化硼，通入所述氧气和所述携带硼源的氮气的时间为600s～3600s，所述氧气的流量为100sccm～1000sccm，所述氮气的流量为100sccm～1000sccm。
33.其次，升温至900℃～1000℃，利用高温将硼原子推进所述n型硅片衬底10中以形成所述发射结层20。这里，所述推进的时间为600s～3600s。
34.在一个示例中，在进行所述第一次硼扩散处理之后，在发射结层20中硼的掺杂结深可以为0.3μm～1.0μm。
35.在本实施例中，所述发射结层20的方阻可以为50ohm/sq～200ohm/sq，所述发射结层20中硼的掺杂浓度可以为1
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atoms/cm3。
36.在一个示例中，在对n型硅片衬底10的正面进行第一次硼扩散处理之前，所述制作方法还包括：对n型硅片衬底10进行碱制绒处理，以在所述n型硅片衬底10的表面(即正面和背面)形成金字塔绒面或倒金字塔绒面，从而可以降低入射光的反射率，提高光子利用率。
37.在一个示例中，在对n型硅片衬底10的正面进行第一次硼扩散处理，以形成发射结20之后，且在步骤s120之前，所述制作方法还包括：利用hf溶液对所述n型硅片衬底10进行清洗，以去除进行所述第一次硼扩散处理后形成的硼硅玻璃层。其中，所述hf溶液中hf的体积比为10％～30％，所述清洗的时间为100s～300s。
38.在步骤s120中，在所述发射结层20上依序形成层叠的第一隧穿氧化层30和第一本征多晶硅层。
39.在一个示例中，利用湿氧氧化法或高温氧化法形成所述第一隧穿氧化层30。其中，所述第一隧穿氧化层30为二氧化硅层；和/或所述第一隧穿氧化层30的厚度为3nm。
40.在一个示例中，所述第一本征多晶硅层的厚度为70nm～200nm。进一步地，形成所述第一本征多晶硅层的方法包括低压化学气相沉积法(lpcvd)、常压化学气相沉积法(apcvd)、等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)和物理气相沉积法(pvd)中的任意一种。
41.在步骤s130中，对所述第一本征多晶硅层进行第二次硼扩散处理，以形成硼掺杂多晶硅层40。
42.具体地，实现所述步骤s130的方法包括：
43.首先，在850℃～900℃温度下，同时通入氧气和携带硼源的氮气，以进行硼源沉积。其中，所述硼源包括三氯化硼或三溴化硼，通入所述氧气和所述携带硼源的氮气的时间为600s～3600s，所述氧气的流量为100sccm～1000sccm，所述氮气的流量为100sccm～1000sccm；
44.然后，升温至900℃～1000℃，利用高温将硼原子推进所述第一本征多晶硅层中以形成所述硼掺杂多晶硅层40。其中，所述推进的时间为600s～3600s。
45.在一个示例中，在进行完所述第二次硼扩散处理之后，在所述硼掺杂多晶硅层40中硼的掺杂结深为0.2μm～0.5μm。
46.在本实施例中，所述硼掺杂多晶硅层40的方阻为100ohm/sq～300ohm/sq。所述硼掺杂多晶硅层40中硼的掺杂浓度为1
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atoms/cm3～5
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atoms/cm3。
47.所述制作方法通过分别先在n型硅片衬底10的正面进行第一次硼扩散处理以形成发射结层20，再在n型硅片衬底10衬底的正面沉积的第一本征多晶硅层上进行第二次硼扩散处理以形成硼掺杂多晶硅层40，可使所述硼掺杂多晶硅层40的接触电阻率(即硼掺杂多晶硅层40与将形成的正面电极接触的接触电阻率)被有效降低，从而得到明显改善。
48.在步骤s140中，在所述n型硅片衬底10的背面依序形成层叠的第二隧穿氧化层50和磷掺杂多晶硅层60。
49.具体地，实现所述步骤s130的方法包括：
50.首先，利用湿氧氧化法或高温氧化法在所述n型硅片衬底10的背面形成所述第二隧穿氧化层50。其中，所述第二隧穿氧化层50的厚度为1.5nm。
51.其次，在所述第二隧穿氧化层50上形成第二本征多晶硅层。其中，所述第二本征多晶硅层的厚度为70nm～200nm。所述第二本征多晶硅层的形成方法包括低压化学气相沉积法(lpcvd)、常压化学气相沉积法(apcvd)、等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)和物理气相沉积法(pvd)中的任意一种。
52.最后，采用高温扩散法或离子注入法对所述第二本征多晶硅层进行磷掺杂，以形成所述磷掺杂多晶硅层60。其中，所述磷掺杂多晶硅层60中磷的掺杂浓度为1
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atoms/cm3。
53.在步骤s150中，在所述硼掺杂多晶硅层40上依序形成层叠的钝化层70和第一减反射层80，且在所述磷掺杂多晶硅层60上形成第二减反射层90。
54.在一个示例中，所述钝化层70为氧化铝层。所述钝化层70的厚度为3nm。所述钝化层70的形成方法包括原子层沉积法(ald)。
55.在一个示例中，所述第一减反射层80和所述第二减反射层90均为氮化硅层。所述第一减反射层80和所述第二减反射层90的形成方法包括等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)。其中，所述第一减反射层80的厚度为85nm，所述第二减反射层90的厚度为90nm。
56.在本实施例中，通过形成氧化铝层和氮化硅层，可以起到表面钝化以及减反射的作用。
57.在步骤s160中，在所述第一减反射层80上形成贯穿所述第一减反射层80和所述钝化层70而与所述硼掺杂多晶硅层40接触的正面电极100，且在第二减反射层90上形成贯穿所述第二减反射层90而与所述磷掺杂多晶硅层60接触的背面电极110。
58.具体地，实现所述步骤s160的方法包括：
59.首先，在所述第一减反射层80上丝网印刷正面电极浆料，且在所述第二减反射层90上丝网印刷背面电极浆料。
60.其次，通过高温烧结使所述正面电极浆料烧穿所述第一减反射层80和所述钝化层70而与所述硼掺杂多晶硅层40形成欧姆接触，且使所述背面电极浆料烧穿所述第二减反射层90而与所述磷掺杂多晶硅层60形成欧姆接触，以分别形成所述正面电极100和所述背面电极110。
61.在一个示例中，所述正面电极100包括第一主栅线和第一细栅线。其中，所述第一主栅线为银，所述第一细栅线为银铝。
62.在一个示例中，所述背面电极110包括第二主栅线和第二细栅线。其中，所述第二主栅线和所述第二细栅线均为银。
63.在一个示例中，所述高温烧结的温度为750℃～850℃。
64.以下，将通过两个具体的实施例与一个对比例的比对来进一步阐述由本发明的制作方法制作形成的双面钝化接触太阳能电池的性能改善。
65.《实施例1》
66.一并参照图1和图2，在实施例1中，在步骤s110中，在850℃的温度下，同时通入氧气和携带硼源的氮气，以进行硼源沉积。其中，所述硼源为三溴化硼，通入所述氧气和所述携带硼源的氮气的时间为1200s，所述氧气的流量为350sccm，所述氮气的流量为130sccm。
67.然后，升温至920℃，利用高温将硼原子推进所述n型硅片衬底10中以形成所述发射结层20。其中，所述推进的时间为1200s。
68.在实施例1中，在进行完所述第一次硼扩散处理后，在发射结层20中的硼的掺杂结深为0.35μm。
69.在实施例1中，所述发射结层20的方阻为150ohm/sq，所述发射结层20中硼的掺杂浓度为1
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70.在步骤s130中，在850℃的温度下，同时通入氧气和携带硼源的氮气，以进行硼源沉积。其中，所述硼源为三溴化硼，通入所述氧气和所述携带硼源的氮气的时间为1500s，所述氧气的流量为350sccm，所述氮气的流量为130sccm。
71.然后，升温至900℃，利用高温将硼原子推进所述第一本征多晶硅层中以形成所述硼掺杂多晶硅层40；其中，所述推进的时间为2400s。
72.在实施例1中，在进行完所述第二次硼扩散处理后，在硼掺杂多晶硅层40中的硼的掺杂结深为0.25μm。
73.在实施例1中，所述硼掺杂多晶硅层40的方阻为270ohm/sq，所述硼掺杂多晶硅层40中硼的掺杂浓度为1.5
×
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74.而实施例1中其余的步骤请参照上述的步骤s120至步骤s160。
75.《实施例2》
76.一并参照图1和图2，在实施例2中，在步骤s110中，在900℃的温度下，同时通入氧气和携带硼源的氮气，以进行硼源沉积。其中，所述硼源为三溴化硼，通入所述氧气和所述携带硼源的氮气的时间为2000s，所述氧气的流量为350sccm，所述氮气的流量为130sccm。
77.然后，升温至980℃，利用高温将硼原子推进所述n型硅片衬底10中以形成所述发射结层20。其中，所述推进的时间为2000s。
78.在实施例2中，在进行完所述第一次硼扩散处理后，在发射结层20中的硼的掺杂结深为0.7μm。
79.在实施例2中，所述发射结层20的方阻为80ohm/sq，所述发射结层20中硼的掺杂浓度为3
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atoms/cm3。
80.而实施例2中其余的步骤请参照上述的步骤s120至步骤s160。也就是说，实施例2和实施例1除步骤s110不同之外，其余的步骤均相同。
81.《对比例1》
82.在对比例1中，仅进行一次硼扩散。也就是说，与上述的实施例1和实施例2不同的是，对比例1中采用上述的步骤s120至步骤s160(不包括上述的步骤s110)形成太阳能电池。
83.图3是根据本发明的实施例1～2和对比例1中的硼掺杂多晶硅层的掺杂曲线对比图。如图3所示，相比于对比例1，实施例1和实施例2中在制备过中先后进行了两次硼扩散处理，实施例1和实施例2的硼掺杂多晶硅层中硼的掺杂结深大于对比例1的硼掺杂多晶硅层中硼的掺杂结深，说明通过分别进行两次硼扩散处理，有利于增加硼掺杂多晶硅层中硼的掺杂结深，使其具有更好的掺杂效果。
84.图4是根据本发明的实施例1～2和对比例1中制备获得的双面钝化接触太阳能电池的电池接触电阻率(即硼掺杂多晶硅层与金属电极接触的接触电阻率)的测试结果对比图。
85.如图4所示，相比于对比例1，实施例1和实施例2中制备获得的电池的接触电阻率较低，说明经过两次硼扩散处理，有利于解决电池的接触不良问题(即硼掺杂多晶硅层与金属电极的接触不良问题)。
86.进一步地，将本发明实施例1～2和对比例1制备获得的双面钝化接触太阳能电池进行电池性能测试，测试结果如下面的表1所示。
87.表1：实施例1～2以及对比例1中双面钝化接触太阳能电池的电池性能测试测试结果
[0088][0089]
参照表1可知，相比于对比例1，实施例1和实施例2中在制备过程中先后进行了两次硼扩散处理，获得的太阳能电池的与电池接触电阻率(即硼掺杂多晶硅层与金属电极接触的接触电阻率)相关的串联电阻rs较小且填充因子ff较大，这也说明经过两次硼扩散处理有利于提高制备获得的电池的性能。
[0090]
综上所述，根据本发明的实施例的双面钝化接触太阳能电池及其制作方法，通过先在n型硅片衬底的正面进行第一次硼扩散处理以形成发射结层，再在衬底正面沉积的本征多晶硅层上进行第二次硼扩散处理以形成硼掺杂多晶硅，可使所述硼掺杂多晶硅层的接触电阻率(即硼掺杂多晶硅层与正面金属电极接触的接触电阻率)被有效降低，从而能够有效改善硼掺杂多晶硅层与正面金属电极的接触不良问题，进而有利于提高电池的效率。此外，该制作方法操作方便，具有工艺简单、成本低的特点。
[0091]
上述对本发明的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。
[0092]
在整个本说明书中使用的术语“示例性”、“示例”等意味着“用作示例、实例或例
示”，并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解，公知的结构和装置以框图形式示出。
[0093]
以上结合附图详细描述了本发明的实施例的可选实施方式，但是，本发明的实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的实施例的技术构思范围内，可以对本发明的实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的实施例的保护范围。
[0094]
本说明书内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本说明书内容。对于本领域普通技术人员来说，对本说明书内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本说明书内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。