一种抗lid黑硅太阳能高效电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种太阳能电池，具体公开一种抗LID黑硅太阳能高效电池。
【背景技术】
[0002]硅是世界上储量最丰富的元素之一，广泛的应用于光电探测、光通信、微电子设备等重要领域。但是由于晶体硅的本身的性质，使得晶体硅表面对可见-红外光的反射很高，极大的限制了硅基光电器件的灵敏度、可用波段范围以及转换效率等关键技术指标。近年来，一种叫黑硅的微结构硅引起了人们极大的关注，黑硅由于对可见-红外光波段的光有着其极高的吸收，可以广泛应用于生物，红外探测，太阳能电池，药学，微电子，农业和安全检测等方面。常规的晶体硅太阳电池都是基于P型掺硼硅晶体制造的，但这种电池存在着光衰减现象，该现象已经成为制约高效太阳电池发展的一个重要瓶颈。目前光衰减现象的性质和机理还未完全清楚，它是当前国际上晶体硅太阳电池材料和器件方向的研究热点之一。光衰问题可以通过抑制光衰减的缺陷生成-硼氧复合体的方法来解决，抑制硼氧复合体的方法包括①降低氧含量②降低硼浓度③P型掺镓硅晶体(镓取代硼)④η型硅晶体(不含硼)⑤高温热处理⑥同族掺杂(锗、锡和碳)硅晶体。
[0003]目前制备黑硅的方法多种多样，最具产业化的两种方法为干法制绒RIE(Reactive 1n Etching)和湿法制绒 MCCE (Met 招 Catalyzed Chemic 招 Etching)。米用RIE法或MCCE法制备黑硅纳米陷光娥眼结构可以显著提高可见-红外光波段的光谱吸收，但是由于黑硅制备过程中表面积的增大以及引入的缺陷，具有较高的表面复合速率和较低的少数载流子寿命，导致开路电压下降、漏电增大，太阳能电池的光电转换效率没有显著的提高。黑硅纳米陷光娥眼结构使形成的PN结结深不均匀，PN结浅结处硼和氧多数处于亚稳态，容易形成硼氧复合体，导致光照衰减(LID)现象更加严重。同时，PN结浅结处容易烧穿，导致太阳能电池的漏电现象更加严重。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的发明目的在于:为解决以上问题提供一种增强光能吸收，提高光电转换效率，减少电池漏电现象，具有抗LID和PID效果的抗LID黑硅太阳能高效电池。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是这样的:
[0006]一种抗LID黑硅太阳能高效电池，包括正、负电极和铝背场，还包括P型硅片衬底和依次位于P型硅片衬底上的PN结、3丨02氧化膜、SiNx薄膜，所述PN结厚度均匀，所述SiNx薄膜包覆在S12氧化膜表面。
[0007]进一步地，所述P型硅片衬底一端平整，另一端呈陷光结构，在其陷光结构端端面为PN结；所述PN结外侧、P型硅片衬底陷光结构端外层为S12氧化膜；所述SiNx薄膜一端平整，另一端与所述P型硅片衬底陷光结构端形成吻合设置。
[0008]进一步地，所述PN结深为0.1-10 μ m。
[0009]进一步地，所述SiNx薄膜厚度为50~150nm。
[0010]综上所述，由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
[0011]1、利用RIE法或MCCE法形成黑硅纳米陷光娥眼结构，由于超低纳米减反结构阵列的独特减反效果，增加了光能的吸收，有利于提高纳米柱电池的转化效率；
[0012]2、通过两次扩散，第一由于黑硅纳米陷光娥眼结构，通过再次扩散促使磷再分布形成均匀的PN结表面，有效防止高陷光结构凹陷部分PN结偏浅导致的光照衰减，具有抗LID效果；第二，提高了纳米柱与电极的欧姆接触特性，改善了黑硅纳米陷光娥眼结构与电极接触的问题，减少太阳能电池的漏电现象；第三，得到硅片表面掺杂浓度低，表面复合小，提高太阳能电池的开路电压，从而显著提高太阳能电池的光电转换效率；第四，在磷扩散层表面形成二氧化硅氧化层钝化膜，具有抗PID效果。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的结构示意图。
[0014]图中标记:1、正电极；2、负电极；3、铝背场；4、P型硅片衬底；5、PN结；6、Si02氧化膜；7、SiNx薄膜。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0016]如图1所示，一种抗LID黑硅太阳能高效电池，包括正、负电极1、2和铝背场3，还包括P型硅片衬底4和依次位于P型硅片衬底4上的PN结5、S12氧化膜6、SiNx薄膜7，所述P型硅片衬底纯度大于99.9999% ;所述P型硅片衬底4 一端平整，另一端呈陷光结构，在其陷光结构端端面为PN结5，PN结5表面均匀，深度为0.1-1.0微米；所述PN结5外侧、P型硅片衬底4陷光结构端外层为S12氧化膜6，具有抗LID效果；所述SiNx薄膜7 —端平整，另一端与所述P型硅片衬底4陷光结构端形成吻合设置；所述SiNx薄膜7厚度为50 ?150nmo
[0017]该抗LID黑硅太阳能高效电池的生产方法如下:
[0018](I)高陷光纳米柱的制作，所述P型硅片衬底4为纯度大于99.9999%的太阳能级硅衬底，P型掺杂。MCCE (金属催化化学腐蚀)方法制备高陷光纳米柱，是在腐蚀时添加纳米金属颗粒催化剂，经过混酸腐蚀处理、碱扩孔处理、氢氟酸处理、及去离子水清洗过程，其间酸液浓度和碱液浓度保持不变。RIE (等离子制绒)法制备高陷光纳米柱，是在真空环境中通入等离子制绒所需气体，然后在硅片上施加负偏压，将硅片直接浸没在等离子体中，在硅片表面形成陷光纳米结构，最后对陷光纳米结构进行去损伤层处理；制绒处理完成后的硅片平均反射率5%?15%。
[0019](2)第一次扩散，对上述硅片进行第一次磷扩散处理，磷扩散处理是传统的扩散工艺，包括预沉积、再推进过程，磷扩散为利用POCl3作为磷扩散源，在保护气体n2、o2气氛下采用通入磷源工艺进行扩散。气体扩散温度810°C?860°C。各气体通量范围如下:小N2:O?1.8slm ；N2:2?20slm ；0 2:0?1.1slm0扩散后的方块电阻为50-150欧姆，PN结5?米为0.1—1.0微米。
[0020](3)去除边结和磷硅玻璃层；利用湿法刻蚀工艺，经过混酸刻蚀槽，将硅片进行去边处理，去除扩散过程中可能造成的边缘短路的部分，同时对硅片背面进行抛光，然后用稀释的氢氟酸处理，去除扩散产生的磷硅玻璃层。最后用去离子水清洗。其间酸液浓度和碱液浓度保持不变。
[0021](4)第二次扩散，为了解决步骤(I)中通过RIE法或MCCE法处理制备的纳米柱凹槽深度大，扩散过程中凸起部分结深，凹槽结浅的PN结不均匀现象，需要进行二次扩散。二次扩散是磷再分布及氧化层生成的过程，在硅片已扩散的一面进行氧扩散。利用O2作为扩散源，在保护气体N2气氛下进行扩散，在磷扩散层表面形成二氧化硅氧化层钝化膜。二次扩散温度650°C?800°C，比一次扩散温度低。
[0022](5)对硅片进行SiNx表面钝化和减反薄膜沉积，对硅片进行SiNx表面钝化和减反薄膜沉积，是利用PEVCD设备，在硅片的扩散面沉积一层SiNx薄膜7，薄膜厚度为50?150nm。PEVCD完成后反射率O?15%。
[0023](6)制备电池负电极、正电极和铝背场，完成抗LID黑硅太阳能电池制备。
[0024]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种抗LID黑硅太阳能高效电池，包括正、负电极和铝背场，其特征在于:还包括P型硅片衬底和依次位于P型硅片衬底上的PN结、3102氧化膜、SiNx薄膜，所述PN结厚度均匀，所述SiNx薄膜包覆在S12氧化膜表面。2.根据权利要求1所述的一种抗LID黑硅太阳能高效电池，其特征在于:所述P型硅片衬底一端平整，另一端呈陷光结构，在其陷光结构端端面为PN结；所述PN结外侧、P型硅片衬底陷光结构端外层为S12氧化膜；所述SiNx薄膜一端平整，另一端与所述P型硅片衬底陷光结构端形成吻合设置。3.根据权利要求1或2所述的一种抗LID黑硅太阳能高效电池，其特征在于:所述PN结深为 0.1-10 μ??ο4.根据权利要求1或2所述的一种抗LID黑娃太阳能高效电池，其特征在于:所述SiNx薄膜厚度为50~150nmo
【专利摘要】本实用新型涉及一种抗LID黑硅太阳能高效电池，包括正、负电极、铝背场、P型硅片衬底和依次位于P型硅片衬底上的PN结、SiO2氧化膜、SiNx薄膜，所述PN结厚度均匀，所述SiNx薄膜包覆在SiO2氧化膜表面。本实用新型增强了光能的吸收，提高了光电转换效率，减少了电池的漏电现象，具有抗LID和PID效果。
【IPC分类】H01L31/0236, H01L31/0216, H01L31/18, H01L31/042
【公开号】CN204885179
【申请号】CN201520411949
【发明人】姚玉
【申请人】镇江大全太阳能有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年6月16日