一种钝化接触太阳能电池制备方法

本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种钝化接触太阳能电池制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着单晶太阳能电池的发展，尤其是钝化发射极和背场(perc)技术的成功产业化，量产电池效率在p型硅片上的效率提升接近瓶颈。更多的目光投向了体少子寿命更高，衰减更小的n型电池。n型pert、异质结(hjt)和隧穿氧化层钝化接触(topcon)等三种电池结构也逐渐受到业界关注。其中，topcon电池即钝化接触电池，其结构是在硅表面制备一层超薄氧化硅层和高掺杂的多晶硅层，利用氧化硅的钝化和多晶硅层的场钝化作用可以显著降低硅表面的少子复合速率，但是topcon电池较厚的多晶硅层带来严重的寄生吸收，减薄背面的多晶硅层能大幅改善电池的寄生吸收从而提高电池转换效率。

2、理论模拟和实验验证表明，获得高效topcon太阳电池的一个关键技术是制备较薄的多晶硅层，同时保证背面的钝化性能，即可以通过减薄背面多晶硅层来改善寄生吸收从而提高电池的长波响应。但是减薄到一定厚度(小于100纳米厚度)，背面银浆烧结后会破坏背面多晶硅层和隧穿氧化层，导致电池的钝化性能下降。

3、综上所述，如何降低厚多晶硅层的寄生吸收，同时又保证背面的钝化和接触性能，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种钝化接触太阳能电池制备方法，实现背面多晶硅层的选择性，既解决厚多晶硅层的寄生吸收同时又保证背面的钝化和接触性能。

2、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种钝化接触太阳能电池制备方法，包括以下步骤：

4、步骤a：制备底电池；

5、步骤b：在所述底电池的背面依次制备隧穿氧化层和掺杂多层非晶硅层，所述掺杂多层非晶硅层由内至外依次包括第一掺杂非晶硅层、氧化阻挡层和第二掺杂非晶硅层；

6、步骤c：将所述第一掺杂非晶硅层和所述第二掺杂非晶硅层退火，激活为第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层，并实现磷掺杂的再分布；

7、步骤d：用激光去除掉电池背面非金属区域最外层的氧化层和磷硅玻璃层，通过碱清洗，去除电池背面非金属区域的第二掺杂多晶硅层，然后氢氟酸清洗去除电池背面金属区域最外侧的氧化层和磷硅玻璃层以及非金属区域的氧化阻挡层，得到薄的非金属区域掺杂多晶硅和厚的金属区域掺杂多晶硅电池。

8、进一步的，所述第一掺杂非晶硅层的厚度为20～50nm。

9、进一步的，所述氧化阻挡层的厚度为5～10nm。

10、进一步的，所述第二掺杂非晶硅层的厚度为50～120nm。

11、进一步的，所述氧化阻挡层为pecvd中的笑气在适当温度反应生成，制作条件为：温度范围300℃～450℃，沉积时间60s～6000s。

12、进一步的，所述氧化阻挡层为lpcvd中的氧气在适当温度生长，制作条件为：温度范围500℃～650℃，生长时间60s～6000s。

13、进一步的，所述步骤c中退火温度为850℃～950℃，退火时间为600s～7200s

14、进一步的，所述步骤d中采用紫外皮秒激光器进行激光处理，激光波长为355纳米，功率为1～20瓦。

15、进一步的，所述方法还包括以下步骤：

16、步骤e：采用ald和/或pecvd设备在所述步骤d得到的电池正面以及背面进行钝化膜的沉积，得到正面钝化减反膜和背面钝化减反膜；

17、步骤f：在所述步骤e得到的电池正面以及背面分别进行正面电极和背面电极印刷，高温烧结，得到n型钝化接触太阳能电池。

18、进一步的，所述正面钝化减反膜包括氧化铝、氧化硅、氧化镓、氮化硅、氮化铝、氮氧化硅中的至少一种；所述背面钝化减反膜包括氧化铝、氧化硅、氧化镓、氮化硅、氮化铝、氮氧化硅中的至少一种。

19、本发明的有益效果：

20、1)本发明采用多层多晶硅层，通过激光去除表面的氧化层和磷硅玻璃并通过化学清洗的方法来去除非金属区域的多晶硅层，实现电池背面选择性多晶硅层厚度，可以减少寄生吸收，提高太阳光长波响应，增大器件短路电流，有效地提升了电池的光电转换效率。即本发明既解决了寄生吸收问题，又能保证电池钝化接触性能。

21、2)本发明通过多层非晶硅层的制备工艺，有效地在金属接触区域减小印刷烧结过程中金属浆料对掺杂多晶硅和隧穿氧化层的破坏，保证了隧穿氧化结构的钝化效果。

22、3)本发明采用退火工艺实现磷掺杂的再分布，在保证烧结过程中金属浆料不会破坏隧穿氧化结构的同时，还提升了金属与半导体之间的接触性能。

23、附图说明

24、图1为根据本发明实施例的钝化接触太阳能电池结构示意图；

25、图2为根据本发明实施例的厚掺杂多晶硅薄膜中的磷掺杂ecv曲线。

技术特征：

1.一种钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，所述第一掺杂非晶硅层的厚度为20～50nm。

3.根据权利要求1所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，所述氧化阻挡层的厚度为5～10nm。

4.根据权利要求1所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，所述第二掺杂非晶硅层的厚度为50～120nm。

5.根据权利要求1或3所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，所述氧化阻挡层为pecvd中的笑气在适当温度反应生成，制作条件为：温度范围300℃～450℃，沉积时间60s～6000s。

6.根据权利要求1或3所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，所述氧化阻挡层为lpcvd中的氧气在适当温度生长，制作条件为：温度范围500℃～650℃，生长时间60s～6000s。

7.根据权利要求1所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，所述步骤c中退火温度为850℃～950℃，退火时间为600s～7200s。

8.根据权利要求1所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，所述步骤d中采用紫外皮秒激光器进行激光处理，激光波长为355纳米，功率为1～20瓦。

9.根据权利要求1所述的钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的n型钝化接触太阳能电池制备方法，其特征在于，所述正面钝化减反膜包括氧化铝、氧化硅、氧化镓、氮化硅、氮化铝、氮氧化硅中的至少一种；

技术总结
本发明提供了一种钝化接触太阳能电池制备方法，包括：制备底电池；在底电池的背面依次制备隧穿氧化层和掺杂多层非晶硅层，掺杂多层非晶硅层由内至外包括第一掺杂非晶硅层、氧化阻挡层和第二掺杂非晶硅层；将第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层退火，形成第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层，实现磷掺杂的再分布；激光去除电池背面非金属区域最外层的氧化层和磷硅玻璃层，碱清洗去除背面非金属区域的第二掺杂多晶硅层，氢氟酸清洗去除电池背面金属区域最外侧的氧化层和磷硅玻璃层以及非金属区域的氧化阻挡层，得到薄的非金属区域掺杂多晶硅和厚的金属区域掺杂多晶硅电池，本发明既解决厚多晶硅层的寄生吸收同时又保证背面的钝化和接触性能。

技术研发人员：丁毓,蒋秀林,丁建宁,于海斌,苗晓亮,唐文帅,程广贵
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15