专利名称：一种高效率硅太阳能电池的背钝化结构及其实现方法
技术领域：
本发明涉及一种硅太阳能电池的制备工艺，尤其是涉及一种高效率硅太阳能电池的背钝化结构及其实现方法。
背景技术：
提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中需考虑的两个主要因素，对于目前的硅系太阳能电池，成本降低主要还是体现在硅片厚度的降低，然而，硅片厚度的降低将带来背表面复合的增加、翘曲度的增加和长波光吸收的降低，这些都是今后太阳能电池发展急需解决的问题。目前，高效率晶体硅太阳能电池一般采用热氧化生长的二氧化硅实现背钝化，部分高效率晶体硅太阳能电池则采用氮化硅和二氧化硅叠层实现背钝化。这两种背钝化实现方法都有其缺陷第一种实现方法，由于硅片中体少子寿命对高温工艺存在高敏感性，尤其是多晶硅片，因此900°C以上的热氧化生长工艺会导致硅片中体少子寿命明显衰退；第二种实现方法，氮化硅和二氧化硅叠层难于解决晶体硅太阳能电池的翘曲度问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效降低背表面的复合、提高电池的开路电压、提高长波光的吸收且降低电池的翘曲度的高效率硅太阳能电池的背钝化结构及其实现方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种高效率硅太阳能电池的背钝化结构，其特征在于包括镀设于经制绒、扩散和后清洗工艺后的P型硅基体的背表面上的薄膜叠层，所述的薄膜叠层由氧化铝薄膜和氮化硅薄膜构成，所述的氧化铝薄膜设置于所述的经制绒、扩散和后清洗工艺后的P型硅基体的背表面上，所述的氮化硅薄膜设置于所述的氧化铝薄膜的下表面上。所述的氧化铝薄膜的厚度为20 200nm ；所述的氮化硅薄膜的厚度为80 150nmo—种高效率硅太阳能电池的背钝化结构的实现方法，其特征在于包括以下步骤
①采用等离子体增强化学气相沉积工艺在经制绒、扩散和后清洗工艺后的P型硅基体的背表面上镀设一层厚度为20 200nm的氧化铝薄膜；
②再采用等离子体增强化学气相沉积工艺在氧化铝薄膜的下表面上镀设一层厚度为 80 150nm的氮化硅薄膜，形成薄膜叠层，实现背钝化。所述的氧化铝薄膜的制备过程为采用13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺，工艺条件为功率为3000W，真空度为1. 5 1. 8托，高纯氧气流量为3. 7 4. 7升/ 分钟，三甲基铝流量为0. 42 0. 47升/分钟，衬底温度为400 500°C，沉积时间由沉积氧化铝薄膜的速度而定，氧化铝薄膜的厚度为20 200nm。所述的氮化硅薄膜的制备过程为采用13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺，工艺条件为功率为3500W，真空度为1. 5 1. 8托，高纯氨气流量为3 7升/分钟， 硅烷流量为0. 42 0. 72升/分钟，衬底温度为420 480°C，沉积时间由沉积氮化硅薄膜的速度而定，氮化硅薄膜的厚度为80 150nm。与现有技术相比，本发明的优点在于通过在经制绒、扩散和后清洗工艺后的P 型硅基体的背表面上镀设由氧化铝薄膜和氮化硅薄膜构成的薄膜叠层，由于氧化铝具有固定的负电荷，因此在P型硅基体的背表面上的氧化铝薄膜能有效的降低背表面的复合，在氧化铝薄膜上设置氮化硅薄膜，因为氮化硅富含氢，因此能有效的钝化，采用氧化铝薄膜和氮化硅薄膜叠层实现背钝化可进一步的降低背表面的复合，同时能够显著地提高晶体硅太阳能电池的开路电压；氧化铝薄膜和氮化硅薄膜叠层作为背反射器能大大提高长波光的吸收；氧化铝薄膜和氮化硅薄膜叠层介于背面金属电极和P型硅基体间能大大降低晶体硅太阳能电池的翘曲度，从而有效的降低生产成本。另一方面，由于氧化铝薄膜和氮化硅薄膜的制备无需在高温(900°C以上)环境下进行，因此有效降低了对P型硅基体中体少子寿命的影响。
图1为本发明的背钝化结构的示意图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。实施例一
本发明提出的一种高效率硅太阳能电池的背钝化结构，如图1所示，其包括镀设于经制绒、扩散和后清洗工艺后的P型硅基体1的背表面上的薄膜叠层2，薄膜叠层2由氧化铝薄膜21和氮化硅薄膜22构成，氧化铝薄膜21设置于经制绒、扩散和后清洗工艺后的P型硅基体1的背表面上，氮化硅薄膜22设置于氧化铝薄膜21的下表面上。在此，一般可将氧化铝薄膜21的厚度设计为20 200nm，可将氮化硅薄膜22的厚度设计为80 150nm，在实际处理过程中，可根据实际需求决定氧化铝薄膜21和氮化硅薄膜22的厚度，如可将氧化铝薄膜21的厚度设计为lOOnm，可将氮化硅薄膜22的厚度设计为120nm。在此，制绒、扩散和后清洗工艺采用常规工艺。实施例二
本实施例为实施例一的高效率硅太阳能电池的背钝化结构的实现方法，其主要包括以下步骤
①采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD，Plasma Enhanced Chemical Vapor D印osition)工艺在经制绒、扩散和后清洗工艺后的P型硅基体1的背表面上镀设一层厚度为IOOnm的氧化铝薄膜21。具体制备过程为采用13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺，工艺条件为功率为3000W，真空度为1. 7托，高纯氧气流量为4升/分钟，三甲基铝流量为0. 45升/分钟，衬底温度为400°C，沉积时间由沉积氧化铝薄膜的速度而定，氧化铝薄膜的厚度为lOOnm。②再采用等离子体增强化学气相沉积工艺在氧化铝薄膜21的下表面上镀设一层厚度为120nm的氮化硅薄膜22，形成薄膜叠层2，实现背钝化。具体制备过程为采用13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺，工艺条件为功率为3500W，真空度为1. 6托， 高纯氨气流量为5升/分钟，硅烷流量为0. 7升/分钟，衬底温度为450°C，沉积时间由沉积氮化硅薄膜的速度而定，氮化硅薄膜的厚度为120nm。实施例三
本实施例与实施例二基本相同，不同之处仅在于制备氧化铝薄膜的具体过程为采用 13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺，工艺条件为功率为3000W，真空度为1. 8托， 高纯氧气流量为3. 7升/分钟，三甲基铝流量为0. 42升/分钟，衬底温度为50(TC，沉积时间由沉积氧化铝薄膜的速度而定，氧化铝薄膜的厚度为50nm ；制备氮化硅薄膜的具体过程为采用13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺，工艺条件为功率为3500W，真空度为1. 5托，高纯氨气流量为7升/分钟，硅烷流量为0. 45升/分钟，衬底温度为425°C，沉积时间由沉积氮化硅薄膜的速度而定，氮化硅薄膜的厚度为98nm。实施例四
本实施例与实施例二基本相同，不同之处仅在于制备氧化铝薄膜的具体过程为采用 13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺，工艺条件为功率为3000W，真空度为1. 5托， 高纯氧气流量为4. 5升/分钟，三甲基铝流量为0. 47升/分钟，衬底温度为470°C，沉积时间由沉积氧化铝薄膜的速度而定，氧化铝薄膜的厚度为170nm ；制备氮化硅薄膜的具体过程为采用13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺，工艺条件为功率为3500W，真空度为1. 8托，高纯氨气流量为3. 5升/分钟，硅烷流量为0. 6升/分钟，衬底温度为460°C， 沉积时间由沉积氮化硅薄膜的速度而定，氮化硅薄膜的厚度为140nm。实施例五
本实施例与实施例二基本相同，不同之处仅在于制备氧化铝薄膜的具体过程为采用 13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺，工艺条件为功率为3000W，真空度为1. 1. 6 托，高纯氧气流量为4. 2升/分钟，三甲基铝流量为0. 44升/分钟，衬底温度为500°C，沉积时间由沉积氧化铝薄膜的速度而定，氧化铝薄膜的厚度为150nm ；制备氮化硅薄膜的具体过程为采用13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺，工艺条件为功率为3500W，真空度为1. 5托，高纯氨气流量为4升/分钟，硅烷流量为0. 72升/分钟，衬底温度为420°C， 沉积时间由沉积氮化硅薄膜的速度而定，氮化硅薄膜的厚度为80nm。
权利要求
1.一种高效率硅太阳能电池的背钝化结构，其特征在于包括镀设于经制绒、扩散和后清洗工艺后的P型硅基体的背表面上的薄膜叠层，所述的薄膜叠层由氧化铝薄膜和氮化硅薄膜构成，所述的氧化铝薄膜设置于所述的经制绒、扩散和后清洗工艺后的P型硅基体的背表面上，所述的氮化硅薄膜设置于所述的氧化铝薄膜的下表面上。
2.根据权利要求1所述的一种高效率硅太阳能电池的背钝化结构，其特征在于所述的氧化铝薄膜的厚度为20 200nm ；所述的氮化硅薄膜的厚度为80 150nm。
3.一种高效率硅太阳能电池的背钝化结构的实现方法，其特征在于包括以下步骤①采用等离子体增强化学气相沉积工艺在经制绒、扩散和后清洗工艺后的P型硅基体的背表面上镀设一层厚度为20 200nm的氧化铝薄膜；②再采用等离子体增强化学气相沉积工艺在氧化铝薄膜的下表面上镀设一层厚度为 80 150nm的氮化硅薄膜，形成薄膜叠层，实现背钝化。
4.根据权利要求3所述的一种高效率硅太阳能电池的背钝化结构的实现方法，其特征在于所述的氧化铝薄膜的制备过程为采用13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺， 工艺条件为功率为3000W，真空度为1. 5 1. 8托，高纯氧气流量为3. 7 4. 7升/分钟， 三甲基铝流量为0. 42 0. 47升/分钟，衬底温度为400 500°C，沉积时间由沉积氧化铝薄膜的速度而定，氧化铝薄膜的厚度为20 200nm。
5.根据权利要求4所述的一种高效率硅太阳能电池的背钝化结构的实现方法，其特征在于所述的氮化硅薄膜的制备过程为采用13. 56MHz的等离子体增强化学气相沉积工艺， 工艺条件为功率为3500W，真空度为1. 5 1. 8托，高纯氨气流量为3 7升/分钟，硅烷流量为0. 42 0. 72升/分钟，衬底温度为420 480°C，沉积时间由沉积氮化硅薄膜的速度而定，氮化硅薄膜的厚度为80 150nm。
全文摘要
本发明公开了一种高效率硅太阳能电池的背钝化结构，其包括镀设于经制绒、扩散和后清洗工艺后的P型硅基体的背表面上的薄膜叠层，薄膜叠层由氧化铝薄膜和氮化硅薄膜构成，氧化铝薄膜设置于P型硅基体的背表面上，氮化硅薄膜设置于氧化铝薄膜的下表面上，优点在于由于氧化铝具有固定的负电荷，因此氧化铝薄膜能有效降低背表面的复合，在氧化铝薄膜上设置氮化硅薄膜，氮化硅富含氢，因此能有效实现钝化，采用氧化铝和氮化硅薄膜叠层实现背钝化可进一步的降低背表面的复合，同时能够显著地提高晶体硅太阳能电池的开路电压；薄膜叠层作为背反射器能大大提高长波光的吸收；薄膜叠层介于背面金属电极和P型硅基体间能大大降低晶体硅太阳能电池的翘曲度。
文档编号H01L31/18GK102347376SQ201110302440
公开日2012年2月8日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者周体, 夏金才, 肖剑峰 申请人:宁波日地太阳能电力有限公司