一种晶体硅太阳能电池用背面钝化膜及太阳能电池的制作方法

1.本实用新型涉及光伏组件领域，尤其涉及一种晶体硅太阳能电池用背面钝化膜及太阳能电池。


背景技术：

2.随着电池正面的性能由于局限于浆料的更新换代及钝化接触技术的复杂性，正面的优化进展较慢，而背面的钝化接触及近红外光学的优化仍然有一定空间去发掘。背面钝化技术及长波响应最典型的模型就是太阳能电池，通常情况下业内采用alox/sin
x
组成的叠层介质钝化膜来对电池背面进行钝化，由于alox层自身携带丰富的固定负电荷，可以有效阻止少子电子到达背表面形成复合，降低背面srv，起到场钝化的效果，另外同时会有内反射光学增益。目前，单纯利用alox/sin
x
进行钝化后的电池背面饱和暗电流密度可达到30fa/cm2，背面反射率低，因此化学钝化和长波响应尚有很大的优化空间，以求进一步降低电池背面饱和暗电流密度，提高背面反射率。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种晶体硅太阳能电池用背面钝化膜及太阳能电池，可有效强化单纯镀alo
x
/sin
x
组成的叠层介质钝化膜的缺陷，有效改善对光的长波响应，同时加强背面悬挂键的化学钝化效果，所述技术方案如下：
4.本实用新型提供一种晶体硅太阳能电池用背面钝化膜，其包括由内向外依次沉积在太阳能硅片背面的alo
x
层、sio
x
n
y
层和sin
x
层，所述alo
x
层、sio
x
n
y
层和sin
x
层均为一层或多层结构，所述alo
x
层单层的厚度范围为1
‑
50nm，所述sin
x
层单层的厚度范围为60
‑
200nm，所述sio
x
n
y
层单层的厚度范围为10
‑
80nm。
5.进一步地，所述太阳能硅片为p型硅片。
6.本实用新型还提供一种晶体硅太阳能电池用背面钝化膜，其包括沉积在太阳能硅片背面的alo
x
层以及沉积在alo
x
层表面的钝化层，所述钝化层由至少一个sio
x
n
y
层与至少一个sin
x
层交替沉积形成，其中，沉积在所述alo
x
层表面的第一层为sio
x
n
y
层，所述alo
x
层为一层或多层结构。
7.进一步地，所述alo
x
层单层的厚度范围为1
‑
50nm，所述sin
x
层单层的厚度范围为60
‑
200nm，所述sio
x
n
y
层单层的厚度范围为10
‑
80nm。
8.进一步地，所述太阳能硅片为p型硅片。
9.本实用新型又提供一种晶体硅太阳能电池用背面钝化膜，其包括沉积在太阳能硅片背面的alo
x
层以及沉积在alo
x
层表面的钝化层，所述钝化层由至少一个sinx层与至少一个sio
x
n
y
层交替沉积形成，其中，沉积在所述alo
x
层表面的第一层为sin
x
层，所述alo
x
层为一层或多层结构。
10.所述alo
x
层单层的厚度范围为1
‑
50nm，所述sin
x
层单层的厚度范围为60
‑
200nm，所述sio
x
n
y
层单层的厚度范围为10
‑
80nm。
11.进一步地，所述太阳能硅片为p型硅片。
12.本实用新型再提供一种太阳能电池，其包括太阳能硅片、由内向外依次沉积在太阳能硅片正面的扩散层、sin
x
减反层和ag层、以及沉积在太阳能硅片背面的背面钝化膜，所述sin
x
层远离sio
x
n
y
层的一面沉积有al
‑
lbsf层。
13.本实用新型再提供一种太阳能电池，其包括太阳能硅片、由内向外依次沉积在太阳能硅片正面的扩散层、sin
x
减反层和ag层、以及沉积在太阳能硅片背面的背面钝化膜，所述背面钝化膜包括alo
x
层与沉积在alo
x
层上的钝化层，所述钝化层远离alo
x
层的一面沉积有al
‑
lbsf层。
14.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果如下：
15.本实用新型提供的晶体硅太阳能电池用背面钝化膜及太阳能电池，增加sio
x
n
y
的叠层介质钝化膜，具有更好的化学钝化效果，形成的表面缺陷态更少，这样可有效减少背面的载流子复合；并且sio
x
n
y
具有高反射率的特点，可以有效反射透射光，加强了对入射进硅基体的长波光的反射，在光谱响应的长波响应处反射率增加，使一部分投射光再次被反射到电池正面，产生更多光生载流子，使uoc和isc提高，从而提升了太阳电池效率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本实用新型实施例提供的现有太阳能电池的结构示意图；
18.图2是本实用新型实施例提供的太阳能电池的第一种结构的结构示意图；
19.图3是本实用新型实施例提供的太阳能电池的第二种结构的结构示意图；
20.图4是本实用新型实施例提供的太阳能电池的第三种结构的结构示意图；
21.图5是本实用新型实施例提供的太阳能电池的反射率测试结果图。
22.其中，附图标记包括：1
‑
太阳能硅片，2
‑
alo
x
层，3
‑
sio
x
n
y
层，4
‑
sin
x
层，5
‑
扩散层，6
‑
sinx减反层，7
‑
ag层，8
‑
al
‑
lbsf层。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
24.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备
不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
25.以下实施例中，所采用的太阳能硅片(半导体衬底)为p型硅片，为普通市售硅片，购自中环股份有限公司；所采用的沉积设备为tech m背钝化设备；检测光吸收效果的仪器为反射率测试仪，可在300
‑
1100nm波段内对硅片的反射率进行测试(在长波处反射率高，说明长波响应好)。
26.实施例一(现有结构)
27.本实施例提供的晶体硅太阳能电池用背面钝化膜的制备方法包括以下步骤：
28.步骤s1：准备材料
29.准备干净的太阳能硅片。
30.步骤s2：制备背面底层alox薄膜
31.将硅片放入沉积设备中，在沉积腔中通入反应气体tma和n2o,并通过设置第一沉积条件:沉积温度250℃，沉积时间为100s,沉积功率为4000w，在所述半导体衬底背面沉积底层alox薄膜约20nm。
32.步骤s3：制备背面sinx薄膜
33.在步骤s2结束后继续在沉积腔中通入反应气体sih4和nh3，设置第二沉积条件：沉积温度450℃，沉积时间为400s,沉积功率为14000w，在底层alox薄膜的外表面形成外层sinx薄膜约110nm，最终形成alox/sinx结构的叠层介质钝化膜。实施例一为现有技术。
34.实施例二(第一种结构)
35.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种晶体硅太阳能电池用背面钝化膜，具体结构参见图2，其包括由内向外依次沉积在太阳能硅片1背面的alo
x
层2、sio
x
n
y
层3和sin
x
层4，所述alo
x
层2、sio
x
n
y
层3和sin
x
层4均为一层或多层结构，并未对所述alo
x
层2、sio
x
n
y
层3和sin
x
层4的层数进行限定。
36.其中，所述太阳能硅片1为p型硅片。所述alo
x
层2单层的厚度范围为1
‑
50nm，所述sin
x
层4单层的厚度范围为60
‑
200nm，所述sio
x
n
y
层3单层的厚度范围为10
‑
80nm。
37.本实施例提供的晶体硅太阳能电池用背面钝化膜的制备方法包括以下步骤：
38.步骤s1：准备材料
39.准备干净的太阳能硅片。
40.步骤s2：制备背面底层alox薄膜
41.将硅片放入沉积设备中，在沉积腔中通入反应气体tma和n2o,并通过设置第一沉积条件:沉积温度250℃，沉积时间为100s,沉积功率为4000w，在所述半导体衬底背面沉积底层alox薄膜约20nm。
42.步骤s3：制备背面sioxny薄膜
43.在步骤s2结束后继续在沉积腔中通入反应气体sih4、nh3和n2o，设置第二沉积条件:沉积温度450℃，沉积时间为200s,沉积功率为11000w,在所述步骤s2结束的半导体衬底上沉积sioxny薄膜约40nm。
44.步骤s4：制备背面sinx薄膜
45.在步骤s3结束后继续在沉积腔中通入反应气体sih4和nh3，设置第三沉积条件：沉积温度450℃，沉积时间为400s,沉积功率为14000w，在所述步骤s3结束的半导体衬底上沉
积sinx薄膜约110nm，最终形成alox/sioxny/sinx结构的叠层介质钝化膜。
46.本实用新型提供的具有晶体硅太阳能电池用背面钝化膜的太阳能电池，在原来的alox/sinx中间增加一层sioxny薄膜,组成alox/sioxny/sinx结构的叠层介质钝化膜，该结构的叠层介质钝化膜，具有更好的化学钝化效果，形成的表面缺陷态更少，这样可有效减少背面的载流子复合；并且sioxny具有高反射率的特点，可以有效反射透射光，加强了对入射进硅基体的长波光的反射，在光谱响应的长波响应处反射率增加，使一部分投射光再次被反射到电池正面，产生更多光生载流子，使uoc和isc提高，从而提升了太阳电池效率。
47.实施例三(第二种结构)
48.在本实用新型的另一个实施例中，提供了一种晶体硅太阳能电池用背面钝化膜，具体结构参见图3，其包括沉积在太阳能硅片1背面的alo
x
层2以及沉积在alo
x
层2表面的钝化层，所述钝化层由至少一个sio
x
n
y
层3与至少一个sin
x
层4交替沉积形成，其中，沉积在所述alo
x
层2表面的第一层为sio
x
n
y
层3，接着是sin
x
层4，所述alo
x
层2为一层或多层结构，并未对所述alo
x
层2、sio
x
n
y
层3和sin
x
层4的层数进行限定。
49.交替沉积的进一步解释如下：先在alo
x
层2上沉积一层或多层sio
x
n
y
层3，再在sio
x
n
y
层3上沉积一层或多层sin
x
层4，然后在sin
x
层4上沉积一层或多层sio
x
n
y
层3，接着在sio
x
n
y
层3上沉积一层或多层sin
x
层4，如此反复操作。
50.其中，所述太阳能硅片1优选为p型硅片，所述alo
x
层2单层的厚度范围为1
‑
50nm，所述sin
x
层4单层的厚度范围为60
‑
200nm，所述sio
x
n
y
层3单层的厚度范围为10
‑
80nm。
51.实施例四(第三种结构)
52.在本实用新型提供了一种晶体硅太阳能电池用背面钝化膜，具体结构参见图4，其包括沉积在太阳能硅片1背面的alo
x
层2以及沉积在alo
x
层2表面的钝化层，所述钝化层由至少一个sin
x
层4与至少一个sio
x
n
y
层3交替沉积形成，其中，沉积在所述alo
x
层2表面的第一层为sin
x
层4，接着是sio
x
n
y
层3，所述alo
x
层2为一层或多层结构，并未对所述alo
x
层2、sio
x
n
y
层3和sin
x
层4的层数进行限定。
53.交替沉积的进一步解释如下：先在alo
x
层2上沉积一层或多层sin
x
层4，再在sin
x
层4上沉积一层或多层sio
x
n
y
层3，然后在sio
x
n
y
层3上沉积一层或多层sin
x
层4，接着在sin
x
层4上沉积一层或多层sio
x
n
y
层3，如此反复操作。
54.其中，所述太阳能硅片1优选为p型硅片，所述alo
x
层2单层的厚度范围为1
‑
50nm，所述sin
x
层4单层的厚度范围为60
‑
200nm；所述sio
x
n
y
层3单层的厚度范围为10
‑
80nm。
55.实施例一与实施例二相比，不同之处在于，实施例二在实施例一的基础上增加了sinxoy层，且sinxoy层在alox/sinx的中间，最终形成alox/sioxny/sinx结构的叠层介质钝化膜。实施例三与实施例四相比，不同之处在于，沉积在所述alo
x
层2表面的第一层为sinxoy层3或sin
x
层4。
56.分别测试具有实施例一、实施例二与实施例四提供的背面钝化膜的太阳能电池的各项性能，测试结果如下表1：
57.表1测试结果
58.groupeff(％)uoc(v)isc(a)ff(％)实施例一22.37％0.68029.84581.61实施例二22.42％0.68069.85381.69
实施例四22.39％0.68069.84681.63
59.从表1的测试结果中可以看出，实施例二和实施例四在增加了sioxny层后uoc有了提升，电池转换效率有了明显增加。
60.从图5的反射率测试结果中可以看出，实施例二和实施例四在增加了sioxny层后，在1000
‑
1100nm波段的反射率明显提高，长波响应改善，图5中，a指实施例二，b指实施例四,c指实施例一。
61.在本实用新型的再一个实施例中，提供了一种太阳能电池，其包括太阳能硅片1、由内向外依次沉积在太阳能硅片1正面的扩散层5、sinx减反层6和ag层7、以及沉积在太阳能硅片1背面的所述的背面钝化膜，所述sin
x
层4远离sio
x
n
y
层3的一面沉积有al
‑
lbsf层8。其中，所述背面钝化膜由太阳能硅片1背面内向外依次沉积的alo
x
层2、sio
x
n
y
层3和sin
x
层4，所述alo
x
层2、sio
x
n
y
层3和sin
x
层4均为一层或多层结构，所述alo
x
层2单层的厚度范围为1
‑
50nm，所述sin
x
层4单层的厚度范围为60
‑
200nm，所述sio
x
n
y
层3单层的厚度范围为10
‑
80nm。所述太阳能硅片1为p型硅片。
62.在本实用新型的再一个实施例中，提供了一种太阳能电池，其包括太阳能硅片1、由内向外依次沉积在太阳能硅片1正面的扩散层5、sinx减反层6和ag层7、以及沉积在太阳能硅片1背面的所述的背面钝化膜，所述sin
x
层4远离sio
x
n
y
层3的一面沉积有al
‑
lbsf层8。其中，所述背面钝化膜包括沉积在太阳能硅片1背面的alo
x
层2以及沉积在alo
x
层2表面的钝化层，所述钝化层由至少一个sio
x
n
y
层3与至少一个sin
x
层4交替沉积形成，其中，沉积在所述alo
x
层2表面的第一层为sio
x
n
y
层3，或沉积在所述alo
x
层2表面的第一层为sin
x
层4，所述alo
x
层2为一层或多层结构。所述alo
x
层2单层的厚度范围为1
‑
50nm，所述sin
x
层4单层的厚度范围为60
‑
200nm，所述sio
x
n
y
层3单层的厚度范围为10
‑
80nm；所述太阳能硅片1为p型硅片。
63.本实用新型提供的具有背面钝化膜的太阳能电池，具有更好的化学钝化效果，形成的表面缺陷态更少，这样可有效减少背面的载流子复合；并且sioxny具有高反射率的特点，可以有效反射透射光，加强了对入射进硅基体的长波光的反射，在光谱响应的长波响应处反射率增加，使一部分投射光再次被反射到电池正面，产生更多光生载流子，使uoc和isc提高，从而提升了太阳电池效率。
64.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。