一种太阳能电池叠层钝化结构和叠层钝化接触太阳能电池的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池
技术领域：
，尤其涉及一种太阳能电池叠层钝化结构和叠层钝化接触太阳能电池。
背景技术：
：为了提高晶硅太阳能电池的效率，必须对电池表面进行良好的钝化，降低表面缺陷复合从而提高电池的开路电压。现有的钝化技术多集中在太阳能电池的背面钝化，如高效太阳能电池钝化发射结背表面太阳能电池(perc)和背面发射结、背面局部扩散太阳能电池(perl)取得了极大的成功，其中perl太阳能电池的光电转化效率达到了24.7％；sunpower公司生产的背面接触太阳能电池(ibc)和sanyo公司生产的异质结(heterojunctionintrinsicthinlayer，hit)太阳能电池，其效率分别是24％和23％等。这些太阳能电池无一例外的采用了背面面钝化技术，是太阳能的有效寿命保持在较高水平，从而得到了较高的开路电压和短路电流。而对于太阳能电池正面的钝化方法一般包括全表面重掺、选择性重掺以及生长沉积氧化硅、氮化硅、氧化硅/氮化硅叠层等结构。但这些结构对于电池片p型表面的钝化效果有限，限制后续电池效率的提升。为了提升钝化效果，中国专利申请201811081406.1提出了采用钝化隧穿层+n+型多晶硅层+氮化硅层进行硅片正面钝化的技术，取得了良好的钝化效果。其主要采用lpcvd在制绒的硅片表面沉积了氧化硅层与多晶硅层，然后采用磷掺杂使得多晶硅层形成了n+型多晶硅层；这种工艺较为复杂，时间较长；且由于多晶硅层较厚，不容易形成均匀的掺杂，进而使得方阻不均匀，或者为了多晶硅的有效掺杂，需要提升表面磷掺杂浓度，这样也会造成电池开路电压下降，进而降低了太阳能电池的转化效率。技术实现要素：本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种太阳能电池叠层钝化结构，其可有效发挥钝化优势，降低表面复合。本实用新型还要解决的技术问题在于，提供一种叠层钝化接触太阳能电池，其转化效率高。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种太阳能电池叠层钝化结构，其包括：硅片，包括用于收集入射光的正面和与该正面相对的背面；钝化层；设于所述硅片正面；n+型多晶硅层；设于所述钝化层上方，包括第一n+型多晶硅层与第二n+型多晶硅层；所述第一n+型多晶硅层通过原位掺杂、高温处理工艺形成；所述第二n+型多晶硅层通过扩散掺杂、高温处理工艺形成；减反层；设于所述n+型多晶硅层上方；其中，所述第一n+型多晶硅层靠近所述钝化层；所述第二n+型多晶硅层靠近所述减反层。作为上述技术方案的改进，所述钝化层为二氧化硅层，其厚度为2-5nm。作为上述技术方案的改进，所述第一n+型多晶硅层的厚度为50-70nm。作为上述技术方案的改进，所述第二n+型多晶硅层的厚度为50-200nm。作为上述技术方案的改进，所述钝化层的厚度为2-5nm；所述第一n+型多晶硅层的厚度为50-60nm；所述第二n+型多晶硅层的厚度为100-200nm。作为上述技术方案的改进，所述钝化层由氮化硅制成，其厚度为10-40nm。作为上述技术方案的改进，所述硅片为p型单晶硅片。作为上述技术方案的改进，所述硅片背面还设有第一钝化膜层和第二钝化膜层；所述第一钝化膜层为氧化铝材料；所述第二钝化膜层为氮化硅材料相应的，本发明还公开了一种叠层钝化接触太阳能电池，其包括上述的太阳能电池叠层钝化结构。实施本实用新型，具有如下有益效果：1.本实用新型通过原位掺杂、高温处理的方式形成第一n+型多晶硅层，使得靠近硅片的n+层方阻均匀，有助于提升钝化结构的开路电压。2.本实用新型将n+型多晶硅层分为两段形成，第一段采用原位掺杂形成n型多晶硅层，后期通过高温处理形成n+层；第二段通过沉积本征多晶硅层，掺杂磷，高温处理形成n+层。附图说明图1是本实用新型一种太阳能电池叠层钝化结构的结构示意图；图2是本实用新型一种叠层钝化接触太阳能电池的结构示意图。具体实施方式为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。参见图1，本实施例公开了一种叠层钝化接触结构，其包括硅片1；设于硅片上的钝化层5；设于所述钝化层5上的n+型多晶硅层4和设于所述n+型多晶硅层4上的减反层3；其中，所述n+型多晶硅层4分为第一n+型多晶硅层41与第二n+型多晶硅层42；所述第一n+型多晶硅层41通过原位掺杂、高温处理工艺形成；所述第二n+型多晶硅层42通过扩散掺杂、高温处理工艺形成；第一n+型多晶硅层41靠近所述钝化层5；所述第二n+型多晶硅层42靠近所述减反层6。具体的，所述第一n+型多晶硅层41的形成工艺为先通过lpcvd法在沉积了钝化层5的硅片表面沉积多晶硅，在沉积过程之中通入磷烷进行原位掺杂，得到n型多晶硅层；并通过850-950℃的热处理后，得到第一n+型多晶硅层41。这种方法形成的第一n+型多晶硅层方阻更加均匀；有利于后续过程中电极与硅片形成良好的欧姆接触，提升开路电压，优化电池性能。第一n+型多晶硅层41的厚度为50-70nm；优选为50-60nm，此厚度范围的第一n+型多晶硅层能够发挥良好的钝化效果，提升开路电压；同时工艺可行性高，能使得生产效率最大化。第二n+型多晶硅层42的形成工艺为，在沉积了n型多晶硅的硅片表面沉积本征多晶硅层，然后采用磷扩散掺杂，并850-950℃的热处理后，即得到第二n+型多晶硅层42。这种沉积方法有利于提升沉积速度。第二n+型多晶硅层42的厚度为50-200nm；优选为100-160nm。此厚度范围的第二n+型多晶硅层42之后具有良好的钝化作用。同时，当厚度超过160nm后，难以做到方阻均匀。进一步的，所述n+型多晶硅层4的厚度为110-250nm；采用分段制备n+型多晶硅层使得方阻更加均匀，从而提升了n+层的整体厚度，增强了叠层钝化结构的整体钝化效果。进一步的，在本实施例之中控制第一n+型多晶硅层的厚度：第二n+型多晶硅层的厚度＝1：(1.5-3)。在上述范围内能够达到钝化效果与工艺效率的平衡。进一步的，在沉积了钝化层5、n+型多晶硅层4后，所述硅片的表面方阻为30-90ω/sq；优选为30-50ω/sq。在后续过程中，正电极与硅片基底能够形成良好的欧姆接触。具体的，在本实施例之中，所述钝化层为二氧化硅层，其厚度为2-5nm。二氧化硅层能够有效地分离电子与空穴，减少表面填充因子的损失，提升太阳能电池的效率；也能对硅片起到保护作用，使得后续沉积、扩散过程之中，磷浆不进入硅片，污染硅片。具体的，在本实施例之中，所述减反层3为氮化硅材料，氮化硅(sinx)可有效降低硅片表面对于太阳光的反射，提升太阳光的吸收，从而提升太阳能电池的效率；同时氮化硅膜也能够起到良好的钝化作用。本实用新型采用等离子体化学气相沉积法在硅片正面沉积减反层3。优选的，所述减反层3的厚度为10-40nm，进一步优选为20-40nm；二氧化硅层5、n+型多晶硅层4与减反层3的复合能够使得硅片正面形成良好的钝化作用，同时保证载流子的有效传输，提升太阳能电池的效率。相应的，本实用新型的实施例还公开了一种叠层钝化接触太阳能电池，其采用上述叠层钝化结构。具体的，参见图2，本实施例中的太阳能电池包括硅片1，设于硅片正面的正电极2，依次设于所述正电极2与硅片1之间的减反层3、n+型多晶硅层4和钝化层5；所述n+型多晶硅层包括靠近所述钝化层5的第一n+型多晶硅层41和靠近所述减反层3的第二n+型多晶硅层42；所述第一n+型多晶硅层通过原位掺杂工艺形成，所述第二n+型多晶硅层通过扩散掺杂形成。进一步的，所述电极穿过减反层3、n+型多晶硅层4并与钝化层5接触。这种结构有利于保证钝化效果的同时不减少太阳能电池对于太阳光的吸收。需要说明的是，传统的叠层钝化结构，一般是在电池表面覆盖完整的钝化层与n+型多晶硅层，这种设置使得n+多晶硅层吸收了大量的太阳光，降低了太阳能电池的效率；本实施例将非电极区域钝化结构去除，只在电极区域保留了叠层钝化结构，形成了选择性钝化接触结构；不仅达到了有效钝化正电极区域的目的，也不影响光的吸收；有效的提升了太阳能电池的效率。具体的，在本实施例之中，所述太阳能电池正面还包括设于非电极区域的n+层6和减反膜层7。具体的，在本实施例之中，所述太阳能电池为单面电池；即硅片背面还设有第一钝化膜层8、第二钝化膜层9和全铝背电场10。在本实用新型的另一个实施例之中，太阳能电池为双面电池，即硅片背面不设有全铝背电场，而设有栅线。需要说明的是，本实用新型中的钝化结构可用于普通太阳能电池、激光重掺杂太阳能电池、perc太阳能电池；但不限于此。本实用新型中的钝化结构可用于单晶硅电池、多晶硅电池；优选的，用于p型单晶硅电池。下面结合实施例进行进一步说明：实施例1本实施例公开一种钝化结构，其包括硅片，硅片表面依次设有2nm后的二氧化硅层、50nm厚的第一n+型多晶硅层、50nm厚的第二n+型多晶硅层和15nm厚的氮化硅层(减反层)。实施例2本实施例中，各个膜层的厚度为：二氧化硅层为3nm，第一n+型多晶硅层为60nm，第二n+多晶硅层为180nm；减反层为15nm。实施例3本实施例中，各个膜层的厚度为：二氧化硅层4nm，第一n+型多晶硅层55nm，第二n+型多晶硅层120nm；减反层15nm。实施例4将实施例1中的钝化结构应用在激光重掺杂太阳能电池中。具体的后续制备方法可采用专利201811081406.1的方法。实施例5将实施例2中的钝化结构应用在激光重掺杂太阳能电池中。具体的后续制备方法可采用专利201811081406.1的方法。实施例6将实施例3中的钝化结构应用在激光重掺杂太阳能电池中。具体的后续制备方法可采用专利201811081406.1的方法。对比例1采用专利201811081406.1的方法制备钝化结构；具体如下：(1)在硅片正面形成绒面：在硅片表面形成绒面，减重控制为0.65g，反射率为11％；(2)采用lpcvd法沉积；隧穿层为二氧化硅；掺杂多晶硅层为磷掺杂的n+多晶硅；其中，隧穿层厚度为2nm，掺杂多晶硅层厚度为55nm；(3)在硅片正面沉积减反膜层：采用pecvd沉积；减反膜层为氮化硅；减反膜层厚度为35nm。(4)采用激光将硅片正面非电极区隧穿层、掺杂多晶硅层、减反膜层去除；采用帝尔激光切割机将正面非电极区域的膜去除；对比例2将对比例1中的钝化结构制备成激光重掺杂电池。具体的方法参见专利201811081406.1实施例3。对比例3采用常规的叠层钝化，即氧化铝+氮化硅钝化的方式。对比例4采用对比例3中的钝化结构制备激光重掺杂太阳能电池。对实施例1-3、对比例1、对比例3中的钝化结构的理论开路电压进行测量，其结果如下表：对比例3对比例1实施例1实施例2实施例3impliedvoc680mv710mv713mv720mv735mv将实施例1-3、对比例2中的硅片在形成n+型多晶硅层之后进行方阻测试，其结果如下表；其中，方阻不均匀度计算公式为测试点1测试点2测试点3测试点4不均匀度实施例146.345.245.844.42.1％实施例233.232.433.332.81.36％实施例332.732.132.332.60.93％对比例158.252.751.453.26.2％将实施例4-6，对比例2中的太阳能电池进行测试，其结果如下表：实施例4实施例5实施例6对比例2对比例4转换效率22.08％22.19％22.19％21.98％20.01％由上述测试结果可以看出，本实用新型中的钝化结构，其方阻扩散均匀度高，理论开路电压高；采用本实用新型中钝化结构制成的太阳能电池，其转换效率也较高。以上所述是实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。当前第1页1 2 3