一种TOPcon电池的制作方法

一种topcon电池
技术领域
1.本实用新型属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种topcon电池。


背景技术：

2.太阳能电池中，常规的隧穿氧化层采用lpcvd、pecvd、ald等方式在硅表面生长超薄的氧化硅结合掺杂的多晶硅层实现钝化接触，从而提升电池的钝化效果及电池转化效率。
3.现有p型topcon电池的正面为金字塔绒面结构，在金字塔基底还存在一些微结构，在电池正面的绒面结构上通常采用单层超薄的氧化硅层作为隧穿层。由于上述氧化硅隧穿层的厚度的增加会造成电池的填充因子降低、影响电池转化效率，因而，一般来说，p型topcon电池正面的上述氧化硅隧穿层的厚度较厚或较薄，导致电池填充和开压波动比较大，电池效率集中度偏低。
4.因而，有必要寻找适合p型topcon电池的接触钝化工艺，对p型topcon电池正面的氧化硅隧穿层进行优化。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种topcon电池，以达到综合提升电池的钝化效果及电池转化效率的技术目的。
6.为解决上述技术问题，本实用新型的第一方面提供了一种topcon电池，包括p型硅基底，所述p型硅基底的正面依次包括层叠隧穿层、多晶硅层和氮化硅层；所述层叠隧穿层包括层叠设置的下述膜层中的一种或几种：氧化铝层、氧化铪层、氧化硅层、碳化硅层或氮化硅层、氮氧化硅；所述层叠隧穿层的总厚度为1.2～1.8nm，所述层叠隧穿层中靠近所述p型硅基底的膜层的厚度为0.4～1.2nm。
7.相对于现有技术而言，本实用新型提供了一种对p型topcon电池正面的隧穿层进行优化的技术方案。现有p型topcon电池的正面绒面通常采用单层超薄的氧化硅层作为隧穿层，一般来说氧化硅隧穿层的厚度小于1.2nm。超薄的氧化硅隧穿层无法对空穴形成有效的阻挡，进而导致综合钝化效果不理想；而若加厚氧化硅隧穿层的厚度，又会造成电池的填充因子降低，影响电池转化效率。本实用新型所提供的技术方案，通过在p型topcon电池的正面设置由特定的复合膜层组成的层叠隧穿层，并优化层叠隧穿层的总厚度以及层叠隧穿层中靠近p型硅基底的膜层的厚度，从而减小电池填充和开压波动，提高电池效率集中度。
8.优选地，本实用新型提供的topcon电池中，所述层叠隧穿层中靠近所述p型硅基底的膜层的厚度为0.6～1.0nm。
9.优选地，本实用新型提供的topcon电池中，所述层叠隧穿层的总厚度为1.3～1.5nm。
10.优选地，本实用新型提供的topcon电池中，所述层叠隧穿层中的膜层的数量为2～5个。
11.进一步地，本实用新型提供的topcon电池中，所述层叠隧穿层中靠近所述p型硅基底的膜层选自氧化铝层、氧化铪层、碳化硅层或氮化硅层；所述层叠隧穿层中远离所述p型硅基底的膜层为氧化硅层。在层叠隧穿层中，远离p型硅基底的膜层优选氧化硅层，氧化硅对磷扩散具有一定的阻挡作用，可使沉积多晶硅层后氧化硅层靠近金属电极处具备更高的磷浓度，进而降低电子和空穴的复合，实现提升开压及电池效率的目的。
12.优选地，本实用新型提供的topcon电池中，所述层叠隧穿层中的膜层的数量为2个。
13.进一步优选地，本实用新型提供的topcon电池中，所述层叠隧穿层包括靠近所述p型硅基底的氧化铝层或氧化铪层、以及层叠于所述氧化铝层或氧化铪层上的氧化硅层。
14.本实用新型提供的topcon电池中，当多晶硅层过薄，会造成钝化作用变弱；而多晶硅层太厚又会导致光吸收和利用率的降低。因而，多晶硅层的厚度为40～100nm，优选为50～80nm。
15.此外，本实用新型提供的topcon电池中，所述p型硅基底的正面还包括正面电极。
附图说明
16.图1为根据本实用新型一实施方式的topcon电池的结构示意图；
17.图2为根据本实用新型一实施方式的topcon电池中的层叠隧穿层的结构示意图；
18.图3为根据本实用新型另一实施方式的topcon电池中的层叠隧穿层的结构示意图；
19.图4为根据本实用新型又一实施方式的topcon电池中的层叠隧穿层的结构示意图。
具体实施方式
20.为了能够更清楚理解本实用新型的目的、特点和优势，下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。
21.本实用新型的实施方式提供了一种topcon电池。参考图1所示，topcon电池包括p型硅基底1以及依次位于所述p型硅基底1的正面的层叠隧穿层2、多晶硅层3和氮化硅层4、以及正面电极5。所述层叠隧穿层2的总厚度为1.2～1.8nm；层叠隧穿层2包括层叠设置的氧化铝层、氧化铪层、氧化硅层、碳化硅层或氮化硅层、氮氧化硅中的一种或几种。其中，层叠隧穿层2中靠近p型硅基底的膜层的厚度为0.4～1.2nm。此外，所述多晶硅层的厚度为40～100nm；所述多晶硅层的厚度为50～80nm。
22.图2～图4为根据本实用新型的实施方式的topcon电池中层叠隧穿层2的几种结构示例。图2中，层叠隧穿层2包括层叠设置的膜层21和膜层22；图3中，层叠隧穿层2包括层叠设置的膜层21、膜层22和膜层23；图4中，层叠隧穿层2包括层叠设置的膜层21、膜层22、膜层23和膜层24；层叠隧穿层2中的膜层个数也可以超过4个。在不同的实施例中，这些层叠设置的膜层21、膜层22、膜层23和膜层24可各自独立地选自氧化铝层、氧化铪层、氧化硅层、碳化硅层或氮化硅层。
23.本实用新型的实施方式中，topcon电池背面的结构不做限定，可采用现有技术中的常规设计，例如，在所述p型硅基底1的背面依次设有层叠的氧化硅层6、氧化铝层7、氮化
硅层8，以及背面电极9。
24.本实用新型的实施方式所提供的topcon电池，针对p型topcon电池正面的单层超薄的氧化硅隧穿层，不能兼顾综合钝化效果和电池转化效率的技术问题，对电池正面的隧穿层结构进行了优化。本实用新型的实施方式中，在p型topcon电池的正面设置了包括氧化铝层、氧化铪层、氧化硅层、碳化硅层或氮化硅层中的一种或几种膜层组成的层叠隧穿层2，并优化层叠隧穿层2的总厚度以及层叠隧穿层2中靠近p型硅基底1的膜层的厚度，从而减小电池填充和开压波动，提高电池效率集中度。
25.在本实用新型的部分实施方式中，进一步提供了层叠隧穿层2的总厚度以及层叠隧穿层2中靠近p型硅基底1的膜层的厚度的优选方案。具体地，所述层叠隧穿层2的总厚度为1.3～1.5nm；所述层叠隧穿层2中靠近所述p型硅基底1的膜层的厚度为0.6～1.0nm。
26.在本实用新型的部分实施方式中，进一步提供了层叠隧穿层2中的膜层个数的优选方案。具体地，层叠隧穿层2包括层叠设置的2～5个膜层，这些膜层选自氧化铝层、氧化铪层、氧化硅层、碳化硅层或氮化硅层、氮氧化硅中的一种或几种。
27.在本实用新型的部分实施方式中，所述层叠隧穿层2中靠近所述p型硅基底1的膜层选自氧化铝层、氧化铪层、碳化硅层或氮化硅层；所述层叠隧穿层2中远离所述p型硅基底1的膜层为氧化硅层。在层叠隧穿层2中，远离p型硅基底1的膜层优选氧化硅层，这是由于氧化硅对磷扩散具有一定的阻挡作用，可使沉积多晶硅层后氧化硅层靠近金属电极处具备更高的磷浓度，进而降低电子和空穴的复合，实现提升开压及电池效率的目的。
28.在本实用新型的部分实施方式中，所述层叠隧穿层2中的膜层的数量为2个，更具体地，所述层叠隧穿层2包括靠近所述p型硅基底1的氧化铝层或氧化铪层、以及层叠于所述氧化铝层或氧化铪层上的氧化硅层。
29.示例
30.以下结合具体实施例、对比例进一步说明本技术的优势。所用材料未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。
31.实施例1～10
32.采用下述工艺方法制备实施例1～10的topcon电池：(1)提供p型硅基底；(2)对p型硅基底进行清洗、常规碱制绒工艺，去除损伤层；(3)通过高温扩散的方式，制备pn结；(4)去除psg处理；(5)制备正面的层叠隧穿层及沉积晶硅层；(6)沉积正面氮化硅层；(7)沉积背面氧化铝层及氮化硅层；(8)通过丝网印刷，在硅基底的正面和背面分别制备正面电极和背面电极；(9)烧结退火，制备得到良好的欧姆接触电极，并且进行氢钝化。
33.其中，氧化铝层、氧化铪层、碳化硅层、氮化硅层以及多晶硅层的沉积方法均为现有技术中的已知的常规方法，例如：
34.(i)氧化铪沉积：以四(甲乙胺)铪(temahf)为前驱体，采用热原子层沉积(tald)技术、离子体增强原子层沉积(peald)技术分别在硅基底上沉积二氧化铪(hfo2)薄膜。反应温度为300℃时；peald在较低反应温度(150℃)下充分反应，沉积hfo2薄膜。
35.(ii)氧化铝沉积：采用热ald、peald等技术实现氧化铝层沉积，循环次数5～15总厚度在0.4～1.2nm；通过控制循环次数实现氧化铝厚度的精确控制。
36.(iii)氧化硅生长：采用peald方式，通过有机硅源结合氧气在等离子激发的条件
下进行氧化硅的沉积，并控制氧化硅的厚度均匀。
37.(iv)多晶硅层沉积：原位沉积掺杂poly
‑
si多晶硅层(ph3+h2)或微晶硅层μ
‑
si。
38.制备获得实施例1～10的topcon电池之后，采用sinto wct
‑
120设备测试电池的隐开压i
‑
voc(mv)。
39.实施例1～10的topcon电池中层叠隧穿层的组成及隐开压测试结果如下表1所示。
40.表1
[0041][0042]
由表1的测试数据可知，实施例1～10中的topcon电池，通过优化层叠隧穿层的组成、总厚度以及层叠隧穿层中靠近p型硅基底的膜层的厚度，达到了综合提升电池的钝化效果及电池转化效率的目的。
[0043]
上述实例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。