一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池及其制备方法与流程

本发明属于晶硅太阳能电池制备，特别涉及一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、topcon(隧道氧化物钝化接触)系列太阳能电池自2013年由德国弗郎霍夫研究所提出后，由于其topcon层(隧穿氧化层+掺杂多晶硅层)优异的钝化性能及导电性能，在晶硅电池效率提升方面具有很大潜能。其中topcon电池理论效率为28.2～28.7％，更接近晶硅电池理论极限效率29.43％。另外，topcon系列电池由于产线升级改造成本低(基于占光伏市场主流的p-perc电池产线及n-pert产线而言)、双面发电率高、温度系数低等优点逐渐成为各大光伏生产厂商技术转型升级的目标。现有的topcon电池工艺正面采用整面硼扩散方法制备发射极，背面采用lpcvd设备或pecvd设备制备topcon层，再用氧化铝或氮化硅膜充当正背面钝化层。以全域硼扩散作为发射极时存在以下问题：1.采用高浓度的掺杂，可以减小硅片和电极之间的接触电阻，降低电池的串联电阻，但是高的掺杂浓度会导致载流子复合变大，少子寿命降低，影响电池的开路电压和短路电流；2.采用低浓度的掺杂，可以降低表面复合，提高少子寿命，但是必然会导致接触电阻的增大，影响电池的串联电阻。因此，有必要提供一种topcon电池及其制备方法，解决全域硼扩散高浓度掺杂或低浓度掺杂矛盾。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池及其制备方法，在topcon电池正面金属栅线与硅片接触部位及其附近进行高浓度掺杂，而在电极以外的区域进行低浓度掺杂，即引入se(选择性发射极)的概念，topcon工艺硼扩散之前利用丝网印刷纳米硼浆+热推进的方法在电池正面与金属栅线接触的区域形成重掺杂，完成topcon电池正面se工艺制备，新增加的se工艺可以极大的降低串联电阻，提高填充因子，并减少载流子复合，提高表面钝化效果，增强电池短波光谱响应，提高短路电流和开路电压，进而提升电池的发电效率。

2、本发明的第一个目的，可以通过以下技术方案实现：

3、一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池的制备方法，包括：

4、以单晶硅片作为基底，进行双面制绒，然后将制绒后硅片的正面进行纳米硼浆印刷，印刷完成后烘干，随后进行热推进和第一次酸洗，获得重掺硅片；

5、将重掺硅片的正面进行硼扩散，得硼扩散硅片；

6、将硼扩散硅片的背面进行第二次酸洗和抛光，随后进行双面隧穿氧化模及多晶硅膜的制备，得多膜层硅片；

7、将多膜层硅片进行双面磷扩散，得磷扩散硅片；

8、将磷扩散硅片的正面进行第三次酸洗和第一次碱洗，再对硅片进行第四次酸洗，获得处理后硅片；

9、将处理后硅片进行正面氧化铝沉积，再进行正面及背面的氮化硅沉积和电极印刷，得太阳能电池。

10、进一步地，所述纳米硼浆为硼掺杂的硅纳米颗粒和有机载体组成。

11、进一步地，所述烘干的温度为200-230℃，烘干后硅片表面的纳米硼浆厚度为1.5-2μm。

12、进一步地，所述热推进的温度为900-950℃，热推进的时间为20-25min。

13、进一步地，所述第一次酸洗后纳米硼浆印刷区域方阻为40-80ω/sq。

14、进一步地，所述硼扩散后的方阻为110-140ω/sq。

15、进一步地，所述第二次酸洗中酸液为体积分数6-10％的氢氟酸溶液，所述抛光中抛光液为体积分数40-50％的氢氧化钾溶液。

16、进一步地，所述隧穿氧化模的厚度为1-2nm。

17、进一步地，所述多晶硅模的厚度为80-130nm。

18、本发明的第二个目的，可以通过以下技术方案实现：

19、一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池，包括硅片基层和硅片基层双面印刷的正面金属电极和背面金属电极，

20、所述硅片基层正面上印刷有金属电极处还印刷有重掺层，所述重掺层位于所述金属电极与所述硅片基层之间，所述硅片基层正面上扩散有发射极层，所述发射极层上沉积有钝化膜；

21、所述硅片基层背面上依次设有隧穿氧化层、磷掺杂的多晶硅层和氮化硅钝化层。

22、本发明的有益效果：

23、本发明提供的一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池的制备方法，可以减少载流子复合，提高表面钝化效果，提升短路电流、开路电压及填充因子，提升了topcon电池的转化效率。

24、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为200-230℃。

3.根据权利要求1所述的一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述烘干后硅片表面的纳米硼浆厚度为1.5-2μm。

4.根据权利要求1所述的一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述热推进的温度为900-950℃，热推进的时间为20-25min。

5.根据权利要求1所述的一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一次酸洗后纳米硼浆印刷区域方阻为40-80ω/sq。

6.根据权利要求1所述的一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述硼扩散后的方阻为110-140ω/sq。

7.根据权利要求1所述的一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第二次酸洗中酸液为体积分数6-10％的氢氟酸溶液，所述抛光中抛光液为体积分数40-50％的氢氧化钾溶液。

8.根据权利要求1所述的一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述隧穿氧化模的厚度为1-2nm。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述多晶硅模的厚度为80-130nm。

10.一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池，包括硅片基层(10)和硅片基层(10)双面印刷的正面金属电极(50)和背面金属电极(90)，其特征在于，

技术总结
本发明涉及一种隧道氧化物钝化接触的太阳能电池及其制备方法，属于晶硅太阳能电池制备技术领域。所述制备方法包括：以单晶硅片作为基底，进行双面制绒，然后将制绒后硅片的正面进行纳米硼浆印刷，印刷完成后烘干，随后进行热推进和第一次酸洗，获得重掺硅片；将重掺硅片的正面进行硼扩散，随后对硅片的背面进行第二次酸洗和抛光，以及双面隧穿氧化模及多晶硅膜的制备，得多膜层硅片；将多膜层硅片进行双面磷扩散，随后对硅片的正面进行第三次酸洗和第一次碱洗，再对硅片进行第四次酸洗，再对硅片进行正面氧化铝沉积，再进行正面及背面的氮化硅沉积和电极印刷，得太阳能电池。本发明提升了TOPCon电池的转化效率。

技术研发人员：李得银,赵邦桂,马岩青,常洛嘉,魏云
受保护的技术使用者：青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁太阳能电力分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15