一种钝化接触的太阳能电池的制作方法

1.本实用新型属于晶体硅太阳能电池设计技术领域，涉及一种钝化接触太阳能电池。


背景技术：

2.在晶体硅太阳能电池中，表面复合及金属-半导体接触区的复合，是制约太阳能电池效率提升的关键因素。隧穿氧化层钝化接触(topcon)技术是近年来显著提升光伏电池光电转换效率的技术。这种钝化接触结构是由在晶体硅上叠加一层超薄的隧穿氧化层和掺杂多晶硅层形成。其中氧化层用来钝化表面，掺杂多晶硅层作为载流子选择性接触材料，可以显著降低金属-半导体接触区的载流子复合，同时具有良好的接触性能，从而极大地提升太阳能电池的效率。
3.cn109585578a公开了一种背结太阳能电池及其制备方法，背结太阳能电池包括p型硅基体，硅基体的正面形成有第iii族元素掺杂的局部前表面场，正面由内至外设有正面钝化层、钝化减反层，正面设有正面电极，背面由内至外设有隧穿氧化层、第v族元素掺杂的掺杂硅层、背面钝化层，背面设有背面电极。制备方法包括：在p型硅基体背面形成隧穿氧化层，在隧穿氧化层上形成用v族元素掺杂的掺杂硅层，形成正面钝化层、钝化减反层与背面钝化层，在背面印银栅线，钝化减反层印金属栅线并烧结。该方法能得到背结太阳能电池，降低金属半导体接触区的少子复合，避免硼掺杂或开槽，避免高温损伤硅基体，金属栅线上叠加银线降低栅线电阻。
4.cn108666393a公开了一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池，该方法包括：衬底经制绒和背面抛光处理后，在所述衬底的正面制备第一隧穿氧化层，在所述衬底的背面制备第二隧穿氧化层；在所述第一隧穿氧化层中与正面栅线对应区域的表面生长第一多晶硅层，在所述第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层，并在所述衬底的正面制备前场，在所述衬底的背面制备发射极；在制备前场和发射极后的衬底的正面生长第一减反膜，衬底的背面生长第二减反膜；在制备第一减反膜和第二减反膜后的衬底的正面印刷正面栅线，衬底的背面印刷背面栅线，并进行烧结处理，该发明能够提高太阳能电池的效率。
5.cn111162145a公开了一种具有选择性发射极结构的钝化接触太阳能电池及其制备方法。该方法包括：在n型晶体硅基体的两个表面均制备制绒面；在基体正表面的制绒面上进行硼扩散处理，形成轻掺杂区层；在轻掺杂区层利用掩膜进行局部硼离子注入，并退火，形成局部重掺杂区；在基体背表面的制绒面上制备隧穿氧化层，并在隧穿氧化层上制备磷掺杂多晶硅层；在磷掺杂多晶硅层上制备氮化硅减反射层；在基体正面的轻掺杂区层上制备氧化铝钝化层，并在氧化铝钝化层上制备氮化硅减反射层；对基体两个面均丝网印刷金属化浆料，并烧结。该发明可以显著降低发射极表面的复合电流，从而能将n型钝化接触电池效率提升0.2％以上。
6.目前电池的topcon技术日益趋于成熟，已经实现了规模化量产，是下一代主流技术的种子选手之一。由于多晶硅层的吸光系数较大，会导致严重的寄生吸收和电流损失，因
此常规的topcon技术针对电池只有背面(非主受光面)有钝化接触结构，正面(主受光面)仍是传统的重掺或选择性掺杂的发射极。也就是说，常规topcon电池结构只对背面的金属接触区进行钝化，一定程度上提高了开路电压和转换效率，因此，亟需开发设计一种新的太阳能电池结构以满足实际生产生活的需求，同时提高太阳能电池的性能。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种钝化接触的太阳能电池，在本实用新型中，可以同时钝化半导体衬底的正面和背面的金属-半导体衬底接触区，降低两面接触区的载流子复合，并将发射极放到背面，可以降低正面非接触区的载流子复合，从而获得比常规topcon更高的开路电压和转换效率。
8.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.本实用新型提供了一种钝化接触的太阳能电池，所述太阳能电池包括第一导电类型的半导体衬底，所述第一导电类型的半导体衬底正面具有金属接触区和非金属接触区，所述金属接触区的第一导电类型的半导体衬底表面依次层叠设置有隧穿层和第一导电类型的掺杂多晶硅层，所述第一导电类型的掺杂多晶硅层和金属电极接触。
10.所述非金属接触区的第一导电类型的半导体衬底表面设置有第一导电类型的轻掺杂层，或叠加的隧穿层和第一导电类型的掺杂多晶硅层，或无隧穿层和多晶硅层也无掺杂层，所述非金属接触区的第一导电类型的半导体衬底表面最外层设置有介质层。
11.所述第一导电类型的半导体衬底背面依次层叠设置有隧穿层、第二导电类型的掺杂多晶硅层和介质层，所述金属电极和第二导电类型的掺杂多晶硅层接触。
12.所述第一导电类型的半导体衬底正面为主受光面，所述第一导电类型的半导体衬底背面为非主受光面。
13.在本实用新型中，可以同时钝化半导体衬底的正面和背面的金属-半导体衬底接触区，降低两面接触区的载流子复合，并将发射极放到背面，可以降低正面非接触区的载流子复合，从而获得比常规topcon更高的开路电压和转换效率。
14.需要说明的是，本实用新型中的隧穿层制备方法包括但不限于热氧法、湿化学法、pecvd法、ald法或准分子源干氧法等；本实用新型中的掺杂多晶硅层可以是由化学气相沉积(cvd)法制备，包括但不限于lpcvd、pecvd等，再经过热处理形成多晶硅，其掺杂方式可以是原位掺杂或非原位掺杂，非原位掺杂包括但不限于热扩散、离子注入、含源浆料印刷等方式；本实用新型中的金属电极可以为丝网印刷的金属浆料、电镀金属或喷墨打印、激光转印、蒸镀的金属，具体选择依照实际情况而定，且介质膜在金属接触区可以存在或者不存在，可以通过激光、刻蚀等手段开孔也可以不开孔。
15.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的金属接触区的隧穿层厚度为≤3nm，例如可以是1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
16.所述的金属接触区的第一导电类型的掺杂多晶硅层厚度为10～1000nm，例如可以是10nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
17.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的非金属接触区的第一导电类型的轻
掺杂层方阻为50～1000ohm/sq，例如可以是50ohm/sq、100ohm/sq、200ohm/sq、300ohm/sq、400ohm/sq、500ohm/sq、600ohm/sq、700ohm/sq、800ohm/sq、900ohm/sq、1000ohm/sq，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
18.所述的非金属接触区的叠加的隧穿层厚度为≤3nm，例如可以是1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
19.所述的非金属接触区的叠加的第一导电类型的掺杂多晶硅层的厚度为1～100nm，例如可以是1nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
20.所述的非金属接触区的叠加的第一导电类型的掺杂多晶硅层的方阻为1～1000ohm/sq，例如可以是1ohm/sq、100ohm/sq、200ohm/sq、300ohm/sq、400ohm/sq、500ohm/sq、600ohm/sq、700ohm/sq、800ohm/sq、900ohm/sq、1000ohm/sq，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21.所述的非金属接触区叠加的第一导电类型的掺杂多晶硅层与所述的金属接触区叠加的遂穿层和第一导电类型的掺杂多晶硅层可以是一体的或不一体的。
22.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一导电类型的半导体衬底正面为绒面。
23.需要说明的是，本实用新型中的第一导电类型的半导体衬底正面可以是常规的绒面或其他类型完整和不完整绒面相结合，具体选择依照实际情况而定。
24.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一导电类型的半导体衬底背面的隧穿层厚度为≤3nm，例如可以是1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
25.所述第一导电类型的半导体衬底背面的第二导电类型的掺杂多晶硅层厚度为10～1000nm，例如可以是10nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
26.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一导电类型的半导体衬底背面为绒面、抛光面或局部绒面局部抛光面。
27.需要说明的是，本实用新型中背面可以是完整或不完整的绒面(或二者结合)、抛光面(酸抛、碱抛或二者结合)、局部绒面局部抛光面等，具体选择依照实际情况而定。
28.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述隧穿层为具有载流子隧穿作用和界面钝化作用的介质膜，包括氧化硅介质膜或氧化铝介质膜。
29.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一导电类型的半导体衬底外表面均设置有介质层。
30.所述介质层的材质包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化镓、氧化锌、氧化钛或氟化镁的任意一种和两种及以上的组合。
31.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一导电类型的半导体衬底包括晶体硅。
32.需要说明的是，第一导电类型的半导体衬底包括但不限于晶体硅。
33.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一导电类型的半导体衬底为n型半导体或p型半导体。
34.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
35.在本实用新型中，可以同时钝化半导体衬底的正面和背面的金属-半导体衬底接触区，降低两面接触区的载流子复合，并将发射极放到背面，可以降低正面非接触区的载流子复合，从而获得比常规topcon更高的开路电压和转换效率。
附图说明
36.图1为本实用新型一个具体实施方式提供的太阳能电池结构的正面示意图一；
37.图2为本实用新型一个具体实施方式提供的太阳能电池结构的正面示意图二；
38.图3为本实用新型一个具体实施方式提供的太阳能电池结构的正面示意图三；
39.图4为本实用新型一个具体实施方式提供的太阳能电池结构的背面示意图；
40.其中，1-第一导电类型的半导体衬底；2-隧穿层；3-第二导电类型的掺杂多晶硅层；4-半导体衬底背面介质层；5-半导体衬底背面金属电极；6-接触区的隧穿层；7-接触区第一导电类型的掺杂多晶硅层；8-非接触区的第一导电类型的轻掺杂层；9-非接触区的隧穿层；10-非接触区第一导电类型的掺杂多晶硅层；11-半导体衬底正面介质层；12-半导体衬底正面金属电极。
具体实施方式
41.需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
42.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
44.在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种钝化接触的太阳能电池，如图1-4所示，所述太阳能电池包括具有第一导电类型的半导体衬底1，第一导电类型的半导体衬底1正面具有金属接触区和非金属接触区，金属接触区的第一导电类型的半导体衬底表面依次层叠设置有隧穿层6和第一导电类型的掺杂多晶硅层7，第一导电类型的掺杂多晶硅层7和半导体衬底正面金属电极12接触。
45.非金属接触区的第一导电类型的半导体衬底1表面设置有第一导电类型的轻掺杂层8，或叠加的隧穿层9和第一导电类型的掺杂多晶硅层10记为钝化接触结构，或无钝化接触结构也无掺杂层，非金属接触区的第一导电类型的半导体衬底表面最外层设置有半导体
衬底正面介质层11。
46.第一导电类型的半导体衬底1背面依次层叠设置有隧穿层2、第二导电类型的掺杂多晶硅层3和半导体衬底背面介质层4，半导体衬底背面金属电极5和第二导电类型的掺杂多晶硅层3接触。第一导电类型的半导体衬底1正面为主受光面，第一导电类型的半导体衬底1背面为非主受光面。
47.在本实用新型中，可以同时钝化半导体衬底1的正面和背面的金属-半导体衬底1接触区，降低两面接触区的载流子复合，并将发射极放到背面，可以降低正面非接触区的载流子复合，从而获得比常规topcon更高的开路电压和转换效率。
48.需要说明的是，本实用新型中的隧穿层2制备方法包括但不限于热氧法、湿化学法、pecvd法、ald法或准分子源干氧法等；本实用新型中的掺杂多晶硅层可以是由化学气相沉积(cvd)法制备，包括但不限于lpcvd、pecvd等，再经过热处理形成多晶硅，其掺杂方式可以是原位掺杂或非原位掺杂，非原位掺杂包括但不限于热扩散、离子注入、含源浆料印刷等方式；本实用新型中的金属电极可以为丝网印刷的金属浆料、电镀金属或喷墨打印、激光转印、蒸镀的金属，具体选择依照实际情况而定，且介质膜在金属接触区可以通过激光、刻蚀等手段开孔也可以不开孔。
49.金属接触区的隧穿层6厚度为≤3nm，金属接触区的第一导电类型的掺杂多晶硅层7厚度为10～1000nm，非金属接触区的第一导电类型的轻掺杂层8方阻为50～1000ohm/sq，非金属接触区的叠加的隧穿层9厚度为10～1000nm，非金属接触区的叠加的第一导电类型的掺杂多晶硅层10的厚度为1～100nm，方阻为1～1000ohm/sq。
50.第一导电类型的半导体衬底1正面为绒面。需要说明的是，本实用新型中的第一导电类型的半导体衬底1正面可以是常规的绒面或其他类型完整和不完整绒面相结合，具体选择依照实际情况而定。
51.第一导电类型的半导体衬底1背面的隧穿层2厚度为≤3nm，第一导电类型的半导体衬底1背面的第二导电类型的掺杂多晶硅层3厚度为10～1000nm，第一导电类型的半导体衬底1背面为绒面、抛光面或局部绒面局部抛光面，需要说明的是，本实用新型中背面可以是完整或不完整的绒面(或二者结合)、抛光面(酸抛、碱抛或二者结合)、局部绒面局部抛光面等，具体选择依照实际情况而定。
52.隧穿层2为具有载流子隧穿作用和界面钝化作用的介质膜，包括氧化硅介质膜或氧化铝介质膜，第一导电类型的半导体衬底1外表面均设置有介质层，包括半导体衬底正面介质层11和半导体衬底背面介质层4，介质层的材质包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化镓、氧化锌、氧化钛或氟化镁的任意一种和两种及以上的组合。
53.第一导电类型的半导体衬底1包括晶体硅，需要说明的是，第一导电类型的半导体衬底包括但不限于晶体硅，进一步地，第一导电类型的半导体衬底1为n型半导体或p型半导体。
54.申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。