一种基于光散射结构的N型隧穿氧化层钝化太阳电池的制备方法与流程

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种n型高效晶体硅太阳电池的制备方法。

技术背景

n型电池由于其转换效率高、光致衰减低、稳定性好等优点，已经成为未来高效晶硅电池的主要关注对象。对于几乎所有类型的晶硅太阳电池，表面钝化技术都是非常重要的关键步骤，目前的常规钝化层主要有氧化硅、氮化硅、氧化铝等。近年来，德国弗兰霍夫太阳能研究所提出了一种新型晶硅太阳电池，其采用了n型晶体硅，背面长有一层薄薄的氧化硅层作为钝化隧穿层，然后再沉积一层重掺n型薄膜硅层（即topcon太阳电池），从而实现了非常良好的钝化效果，将化学钝化与场钝化结合，大幅降低了载流子的复合速率，提高了电池的开路电压以及填充因子。

除了钝化技术，提高电池的光吸收率也是提升电池效率的重要手段，主流方案包括黑硅技术、减反层等。近年来，为了降低电池的制造成本，节约材料，硅电池也做得越来越薄，但薄的半导体硅对太阳光的吸收会大大减少，因此，如何通过简单有效的方式来提升电池吸光能力是光伏业亟需考虑的问题。金属纳米颗粒的表面等离子体激元效应可以提升陷光效果。日本发明专利2009246025-a1公开了一种薄膜太阳电池结构，直接采用金属纳米颗粒构成的金属层作为背电极。cn101866961a公开了一种太阳电池的陷光结构，包括硅衬底、掺杂薄膜硅层、金属纳米结构、透明电极，所述衬底为未制绒的。因此，如何实现提升topcon电池的吸光能力，从而提高电池效率，具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于光散射结构的n型隧穿氧化层钝化太阳电池的制备方法。其在目前高效n型隧穿氧化层钝化太阳电池的制作工艺基础上，提出一种将微米散射绒面结构及金属纳米颗粒结合的方式，来增强topcon太阳电池的复合陷光能力。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于光散射结构的n型隧穿氧化层钝化太阳电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)将n型晶体硅衬底去损伤层并采用银金属催化湿法制备上下表面制绒；

(2)将所述制备了绒面结构的n型晶体硅衬底进行清洗处理，并在背面残留一定数量的银金融颗粒；

(3)在所述经过清洗处理的n型晶体硅衬底进行硼扩散，形成发射极；

(4)在所述n型晶体硅衬底正面发射极上制备氮化硅掩膜；

(5)对上述n型晶体硅衬底背面进行碱抛去结，并进行清洗处理；

(6)在上述n型晶体硅衬底背面生长氧化物隧穿层；

(7)在上述n型晶体硅衬底背面氧化物隧穿层上制备磷掺杂硅薄膜，形成bsf结构；

(8)接着去除n型晶体硅衬底正面的硼硅玻璃；

(9)在上述n型晶体硅衬底发射极表面制备氧化铝钝化膜，接着双面生长氮化硅减反射膜；

(10)接着采用丝网印刷在n型晶体硅衬底正面及背面制备金属栅电极。

作为本发明的进一步改进在于：所述的氧化物遂穿层采用热氧氧化方法、浓硝酸溶液氧化方法或臭氧氧化方法。

本发明的有益效果：

本发明中微米级散射绒面可以使入射光以大角度折返回电池内部以提高光吸收率和电池效率，而制备绒面结构时采用了金属催化湿法腐蚀方式，所使用的纳米银金属颗粒不完全去除，并起到了表面等离子激元作用，进一步增强散射作用，为topcon太阳电池的效率提升起到显著影响，并且方法简单，成本低廉。

说明书附图

图1为本发明制备的太阳能电池的结构示意图。

图中：前表面金属栅电极1，前表面氮化硅减反射膜2，发射极钝化膜3，正面硼掺杂发射极4，n型晶体硅衬底5，背表面隧穿氧化层6，背表面n+非晶硅薄膜7，背表面金属电极9。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明法案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例：

如图1所示：本发明涉及一种基于光散射结构的n型隧穿氧化层钝化太阳电池，其包括前表面金属栅电极1，前表面氮化硅减反射膜2，发射极钝化膜3，正面硼掺杂发射极4，n型晶体硅衬底5，背表面隧穿氧化层6，背表面n+非晶硅薄膜7，背表面金属电极9。

本发明涉及的制备方法，包括如下步骤：

首先，对n型晶体硅进行银金属催化湿法的上下双表面制绒，制绒后晶体硅衬底前表面和背表面均出现绒面结构，之后通过背靠背方式，保留电池背面的银金属颗粒不去除。完成制绒后，进行硼扩散形成发射极。然后将晶体硅衬底背面的硼扩散结去除，再次进行清洗处理。然后在晶体硅衬底背面生长隧穿氧化层，隧穿氧化层可以是氧化硅薄膜，也可以是氧化铝薄膜。以氧化硅薄膜为例，其生长可以采用湿法化学生长，如浓硝酸溶液浸泡或者含臭氧的去离子水浸泡，也可以采用干法生长，如紫外臭氧氧化，热氧氧化等。形成的氧化层厚度在1.0~3.5nm。本发明以氧化硅薄膜为示例，但并不以此限定本发明的实施范围。

完成隧穿氧化层的生长后，在晶体硅背面生长一层非晶硅薄膜，非晶硅薄膜的制备方法较多，以pecvd方法为例，在250oc条件下生长硅薄膜，厚度在5~20nm。然后采用pecvd在晶体硅衬底前表面和背表面制备氮化硅减反射膜，膜厚70~90nm。至此该电池的关键工艺已完成，最后在电池的前表面和背表面采用丝印或者蒸镀的方式完成金属电极的制备。

背表面隧穿层为可提供钝化和载流子隧穿效应的材料，如氧化物、氮化物、导电聚合物等，在本实施例中，隧穿层（6）在步骤（5）中形成的氧化物，包括氧化硅或氧化铝等，隧穿氧化层（6）可以有效钝化硅衬底（5）表面缺陷，并通过隧穿效应实现载流子的输运，从而降低硅衬底（5）上的表面复合同时又不影响载流子的输运，因此提高电池的填充因子以及开路电压。

本发明提出微米散射绒面结构及金属纳米颗粒结合的散射结构，并用于topcon太阳电池的背表面，实现了增强电池吸光效率，在降低太阳电池生产成本的同时进一步提高电池的转换效率。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于光散射结构的N型隧穿氧化层钝化太阳电池的制备方法，包括如下步骤：(1)制绒；(2)清洗绒面；(3)硼扩散形成发射极；(4)在发射极上制备氮化硅掩膜；(5)在N型晶体硅衬底背面进行碱抛去结，并清洗；(6)在衬底背面生长氧化物隧穿层；(7)在氧化物隧穿层上制备磷掺杂硅薄膜，形成BSF结构；(8)接着去除N型晶体硅衬底正面的硼硅玻璃；(9)在上述N型晶体硅衬底发射极表面制备氧化铝钝化膜，接着双面生长氮化硅减反射膜；(10)接着采用丝网印刷在N型晶体硅衬底正面及背面制备金属栅电极。本发明制备方法在降低太阳电池生产成本的同时进一步提高电池的转换效率。

技术研发人员：孙恒超;贾锐;陶科;瞿辉;徐春;曹玉甲;汤佳丽;刘斌;陈必华;周颖
受保护的技术使用者：江苏顺风光电科技有限公司
技术研发日：2018.07.23
技术公布日：2018.12.11