一种P型钝化接触太阳能电池的制备方法

一种p型钝化接触太阳能电池的制备方法
技术领域
1.本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种p型钝化接触太阳能电池的制备方法。


背景技术：

2.传统的p型硅片目前主流的电池技术为perc（passivated emitter rear cell）。perc电池主要是由于背面加入了氧化铝层，通过其良好的化学钝化和场钝化效果来降低背面钝化复合，以提高perc电池的转换效率。
3.但是目前的perc电池技术效率已经到了一定的瓶颈，需要一种更好的钝化材料来替代氧化铝。另外，perc采用背面开孔的点或线接触结构，导致载流子的二维传输从而增大了传输损耗。由于以上两个原因限制了perc电池的开路电压和填充因子，使perc电池的效率提升空间非常有限，通过现有的设备以及技术很难实现进一步的突破。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种p型钝化接触太阳能电池的制备方法。
5.技术方案：本发明所述的一种p型钝化接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：（1）p型硅片正背面碱抛光；（2）在p型硅片正背面沉积隧穿氧化层和本征多晶硅层；（3）再在p型硅片背面进行硼掺杂得到硼掺杂多晶硅层；（4）去除正面绕扩的硼硅玻璃层和正面沉积的隧穿氧化层、本征多晶硅层；（5）p型硅片正面进行制绒；（6）正面磷扩散和激光掺杂；（7）去除正面磷硅玻璃层和背面硼硅玻璃层；（8）正面退火形成氧化层；（9）背面沉积第一钝化膜层、正面沉积第二钝化膜层以及背面激光开槽；（10）最后制备背面金属电极和正面金属电极，再经过光注入后最终得到所述p型钝化接触太阳能电池。
6.进一步的，所述p型硅片电阻率0.3-2ω.cm，在硅片正背面使用碱溶液koh或naoh进行抛光，硅片减重为0.2-0.4g。
7.进一步的，步骤（2）具体包括：使用lpcvd或者pecvd生长，使用气体为硅烷，氮气，氧气；硅烷流量为200-800 sccm，氮气流量为200-2000sccm，氧气的流量为500-2000 sccm；隧穿氧化层的厚度为1-3nm，本征多晶硅层的厚度为30-250nm。
8.进一步的，步骤（3）具体包括：将硅片放入低压扩散炉中，使用三氯化硼或者三溴化硼作为扩散硼源，同时通入氮气和氧气作为反应气体；硼源的流量为50~500sccm，氮气流
量为1000~10000 sccm，氧气流量为500-4000sccm。
9.进一步的，步骤（4）具体包括：使用hf去除正面绕扩的硼硅玻璃层，使用碱溶液koh或naoh加上添加剂去除正面的隧穿氧化层、本征多晶硅层。
10.进一步的，步骤（5）具体包括：使用碱溶液koh或naoh并配合制绒添加剂，在硅片正面形成绒面，制绒减重0.1-0.3g。
11.进一步的，步骤（6）具体包括：磷扩散使用低压扩散炉，通入三氯氧磷、氧气及氮气作为反应气体，三氯氧磷的流量为1000-2000 sccm、氮气的流量为5000-10000 sccm，氧气的流量为500-1000 sccm；激光掺杂使用波长为532 nm的激光进行重新掺杂，形成重掺杂和轻掺杂区域。
12.进一步的，步骤（7）具体包括：首先使用碱溶液koh或naoh去除边缘pn结，然后使用hf去除正面磷硅玻璃层和背面硼硅玻璃层。
13.进一步的，步骤（8）具体包括：使用管式炉，通入氧气和氮气，氧化层厚度为3-10nm。
14.进一步的，步骤（9）中：第一钝化膜层包括氧化铝层和复合介质层，所述复合介质层包括氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层中的一种或多种，所述氧化铝层的厚度为5-15 nm，所述复合介质层的厚度为40-80 nm；所述氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层为单层或多层；所述第二钝化膜层包括氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层中的一种或多种介质层，厚度为60-90nm。
15.有益效果：本发明与现有技术相比具有下列优点：通过在硅片背面增加隧穿氧化层和硼掺杂多晶硅层，该结构能够使多数载流子穿透氧化层，且对少数载流子起阻挡作用，从而有效地实现了载流子的选择通过性，极大地降低了电池的表面复合以及金属复合；再结合传统perc电池的氧化铝钝化结构，有效提升了背面钝化，提高了电池的开路电压；同时，不需要对背面钝化层开孔而直接实现载流子的一维传输，降低了传输损耗，从而提升了电池的填充因子，最终提高电池的转换效率。
附图说明
16.图1为本发明一个实施例的制备方法流程图；图2为本发明一个实施例的钝化接触太阳能电池的结构示意图。
17.附图标记：1-硅基体，2-隧穿氧化层，3-硼掺杂多晶硅层，4-磷掺杂层，5-重掺杂层，6-氧化层，7-第一钝化膜层，8-第二钝化膜层，9-背面金属电极，10-正面金属电极。
具体实施方式
18.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
22.实施例1如图1所示，一种p型钝化接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：（1）p型硅片正背面碱抛光；（2）在p型硅片正背面沉积隧穿氧化层和本征多晶硅层；（3）再在p型硅片背面进行硼掺杂得到硼掺杂多晶硅层；（4）去除正面绕扩的硼硅玻璃层和正面沉积的隧穿氧化层、本征多晶硅层；（5）p型硅片正面进行制绒；（6）正面磷扩散和激光掺杂；（7）去除正面磷硅玻璃层和背面硼硅玻璃层；（8）正面退火形成氧化层；（9）背面沉积第一钝化膜层、正面沉积第二钝化膜层以及背面激光开槽；（10）最后制备背面金属电极和正面金属电极，再经过光注入后最终得到所述p型钝化接触太阳能电池。
23.实施例2如图1所示，一种p型钝化接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：（1）选取p型硅片，电阻率为0.8ω.cm，尺寸为182*182mm，厚度为170um，用碱溶液koh并配合添加剂在硅片正背面使进行抛光，所述硅片减重为0.3g；（2）对步骤（1）后的p型硅片使用lpcvd设备，在其正背面生长隧穿氧化层以及本征多晶硅层；使用气体为硅烷，氮气，氧气，气体流量分别为硅烷400sccm，氮气1000sccm，氧气800 sccm。所述隧穿氧化层的厚度为1.5nm，本征多晶硅层的厚度为170nm；（3）将步骤（2）处理后的硅片放入低压扩散炉中，使用三氯化硼作为扩散硼源，同时通入氮气和氧气作为反应气体，形成硼掺杂多晶硅层；使用的硼源的流量为120sccm，氮气流量为4000 sccm，氧气流量为1500sccm。控制反应的温度为900℃，方阻为220 ohm/sq；（4）对步骤（3）后的硅片进行化学清洗，首先使用hf去除正面绕扩的硼硅玻璃层，再使用koh加上添加剂去除正面的隧穿氧化层以及本征多晶硅层；（5）对步骤（4）处理后的硅片正面进行制绒，使用koh并配合制绒添加剂，在硅片正面形成金字塔状的绒面，制绒减重0.2g，正面反射率为10.7%。
24.（6）将步骤（5）之后的硅片放入低压扩散炉，使用三氯氧磷、氧气及氮气作为反应气体进行磷扩散，形成磷掺杂层；使用流量分别为三氯氧磷1600 sccm、氮气的流量为8000 sccm，氧气的流量为900 sccm，控制反应温度为870℃, 方阻为160 ohm/sq；激光掺杂使用波长为532 nm的激光进行重新掺杂，形成重掺杂层，重掺杂层的方阻为75 ohm/sq；（7）对于步骤（6）后的硅片，首先使用koh去除边缘pn结，接着使用hf（氟化氢）去除
正面磷硅玻璃层和背面硼硅玻璃层；（8）在硅片正面使用管式炉进行退火形成氧化层，通入氧气和氮气作为反应气体，控制反应温度为680℃，氧化层的厚度为3nm；（9）在硅片背面沉积第一钝化膜层，第一钝化膜层包括氧化铝层和复合介质层；首先沉积氧化铝层，厚度为10 nm，再沉积复合介质层包含氮化硅层，厚度为30nm；氮氧化硅层，厚度为30nm；氧化硅层，厚度为10nm；在硅片正面沉积第二钝化膜层，包括氮化硅层厚度为40nm、氮氧化硅层厚度为23nm，氧化硅层厚度为15nm，第二钝化膜层的折射率为2.01；（10）在硅片背面进行激光开槽，然后在背面印刷金属电极，形成背面金属电极；在硅片正面印刷金属电极，形成正面金属电极。经烧结后，正背面的金属电极和硅片形成良好的欧姆接触。最后，通过光注入光强15,000 w/m2的方式进行进一步的处理后，完成该p型钝化接触太阳能电池的制备。
25.实施例3如图1所示，一种p型钝化接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：（1）选取p型硅片，电阻率为0.6ω.cm，尺寸为182*182mm，厚度为170um，用碱溶液koh并配合添加剂在硅片正背面使进行抛光，所述硅片减重为0.3g；（2）对步骤（1）后的p型硅片使用lpcvd设备，在其正背面生长隧穿氧化层以及本征多晶硅层；使用气体为硅烷，氮气，氧气，气体流量分别为硅烷400sccm，氮气1000sccm，氧气800 sccm。所述隧穿氧化层的厚度为1.5nm，本征多晶硅层的厚度为150nm；（3）将步骤（2）处理后的硅片放入低压扩散炉中，使用三氯化硼作为扩散硼源，同时通入氮气和氧气作为反应气体，形成硼掺杂多晶硅层；使用的硼源的流量为120sccm，氮气流量为4000 sccm，氧气流量为1500sccm，控制反应的温度为870℃，方阻为180 ohm/sq；（4）对步骤（3）后的硅片进行化学清洗，首先使用hf去除正面绕扩的硼硅玻璃层，再使用koh加上添加剂去除正面的隧穿氧化层以及本征多晶硅层；（5）对步骤（4）处理后的硅片正面进行制绒，使用koh并配合制绒添加剂，在硅片正面形成金字塔状的绒面，制绒减重0.2g，正面反射率为10.7%。
26.（6）将步骤（5）之后的硅片放入低压扩散炉，使用三氯氧磷、氧气及氮气作为反应气体进行磷扩散，形成磷掺杂层；使用流量分别为三氯氧磷1600 sccm、氮气的流量为8000 sccm，氧气的流量为900 sccm，控制反应温度为870℃, 方阻为160 ohm/sq；激光掺杂使用波长为532 nm的激光进行重新掺杂，形成重掺杂层，重掺杂层的方阻为75 ohm/sq；（7）对于步骤（6）后的硅片，首先使用koh去除边缘pn结，接着使用hf（氟化氢）去除正面磷硅玻璃层和背面硼硅玻璃层；（8）在硅片正面使用管式炉进行退火形成氧化层，通入氧气和氮气作为反应气体，控制反应温度为680℃，氧化层的厚度为3nm；（9）在硅片背面沉积第一钝化膜层，第一钝化膜层包括氧化铝层和复合介质层；首先沉积氧化铝层，厚度为10 nm，再沉积复合介质层包含氮化硅层，厚度为30nm；氮氧化硅层，厚度为30nm；氧化硅层，厚度为10nm；在硅片正面沉积第二钝化膜层，包括氮化硅层厚度为40nm、氮氧化硅层厚度为
23nm，氧化硅层厚度为15nm，第二钝化膜层的折射率为2.01；（10）在硅片背面进行激光开槽，然后在背面印刷金属电极，形成背面金属电极；在硅片正面印刷金属电极，形成正面金属电极。经烧结后，正背面的金属电极和硅片形成良好的欧姆接触。最后，通过光注入光强15,000 w/m2的方式进行进一步的处理后，完成该p型钝化接触太阳能电池的制备。
27.对比例1传统的perc太阳能电池，电池结构中去除隧穿氧化层以及硼掺杂多晶硅层，其余均相同。
28.电池性能结果对比：表1 实施例1和2和对比例电池的电性能测试结果分组uoc(v)isc(a)ff(%)efficiency(%)实施例20.691113.51582.6623.39实施例30.691213.52682.8723.47对比例10.684213.50282.3923.05通过表1的数据对比，实施例1和实施例2和对比例相比，主要是在uoc上有较大的提升，同时在isc和ff上也有相应的提升，最终使得电池效率提升0.3%~0.4%。通过这样一个数据表明， 本发明的一种p型钝化接触电池，通过在背面增加了隧穿氧化层和硼掺杂多晶硅层，有效地实现了载流子的选择通过性，极大地降低了电池的表面复合以及金属复合，因此提升了背面钝化性能，提高了电池的开路电压；同时，相对于perc电池不需要对背面钝化层开孔而直接实现载流子的一维传输，降低了传输损耗，从而提高了电池的填充因子，最终提高电池的转换效率。
29.实施例4如图2所示，一种p型钝化接触太阳能电池，包括硅基体1，所述硅基体1采用p型硅片，所述硅基体1背面从内到外依次设有隧穿氧化层2、硼掺杂多晶硅层3，第一钝化膜层7，所述硅基体1背面还设有背面金属电极9；所述硅基体1正面从内到外依次设有磷掺杂层4、重掺杂层5、氧化层6、第二钝化膜层8，所述硅基体1正面还设有正面金属电极10。
30.本实施例中，为了有效提升了背面钝化，提高了电池的开路电压，最终提高电池的转换效率，所述隧穿氧化层2的厚度为1-3nm，所述硼掺杂多晶硅层3的厚度为30-250nm。
31.本实施例中，为了进一步提高太阳能电池背面的钝化效果，所述第一钝化膜层7包括氧化铝层和复合介质层，所述复合介质层包括氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层中的一种或多种。
32.本实施例中优选地，所述氧化铝层的厚度为5-15 nm，所述复合介质层的厚度为40-80 nm；优选地，所述氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层为单层或多层。
33.本实施例中，所述磷掺杂层4的方阻为120~200 ohm/sq，重掺杂层的方阻为50~100 ohm/sq。
34.本实施例中，所述氧化层6的厚度为3-10nm。
35.本实施例中，为了提高太阳能电池正面的钝化效果，所述第二钝化膜层8包括氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层中的一种或多种介质层，厚度为60-90nm；优选地，所述氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层为单层或多层。
36.相比于现有的钝化接触太阳能电池，本发明中的钝化接触太阳能电池在硅基体1背面增加了隧穿氧化层2和硼掺杂多晶硅层3结构，该结构能够使多数载流子穿透氧化层，且对少数载流子起阻挡作用，从而有效地实现了载流子的选择通过性，极大地降低了电池的表面复合以及金属复合。因此提升了背面钝化性能，提高了电池的开路电压；同时，不需要对背面钝化层开孔而直接实现载流子的一维传输，降低了传输损耗，从而提升了电池的填充因子，最终提高电池的转换效率。
37.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。