一种钝化接触结构及多晶硅钝化接触电池的制作方法

本技术涉及太阳能电池领域，具体涉及一种钝化接触结构及多晶硅钝化接触电池。

背景技术：

1、根据硅片衬底导电类型的差异，晶体硅电池分为p型电池和n型电池，n型电池由于具有无光致衰减、低高温诱导衰减(letid)衰减、低温度系数及良好的弱光响应等优点，成为市场发展的趋势，市场占比逐渐增加且有望在2025年超过p型电池。当前商业化的n型晶体硅电池主要分为：多晶硅钝化接触电池(topcon)、异质结电池(hjt)、全背接触电池(ibc)。topcon电池由硼掺杂的发射极和隧穿氧化层/掺杂多晶硅层组成，其中隧穿氧化层/掺杂多晶硅层属于钝化接触结构，可以显著降低金属-半导体接触区域的金属复合及接触电阻率，使电池具有优异的开路电压(voc)和填充因子(ff)性能；而且，topcon电池的制备工艺和p型电池制备工艺相兼容，可以通过改造p型电池的生产线实现。

2、目前，商业化的topcon电池的前表面为硼掺杂的发射极，背表面为采用隧穿氧化层/掺杂多晶硅层组成的钝化接触结构，考虑到掺杂多晶硅层对短波和长波的光均有严重的吸收，仅在电池的背表面采用钝化接触结构，前表面为常规同质结结构；其中：

3、一方面，常用的隧穿氧化层为1～2nm厚度的超薄二氧化硅，多晶硅层为100～150nm厚度的磷掺杂多晶硅层，然而，实践发现，太阳光照射topcon电池时，波长大于950nm的光子会达到电池的背面，这部分光子会被重掺杂的多晶硅层“寄生性吸收”，对光电流没有贡献，导致效率的损失，分析认为，应是超薄二氧化硅和磷掺杂多晶硅层组成的钝化接触结构在硅片背表面上整面均匀分布所引起；

4、另一方面，商业化topcon电池的前表面的金属栅线为银铝浆料印刷形成，背表面的金属栅线为纯银浆料印刷形成，银浆的成本占据电池片中非硅成本的40％以上，成为电池片生产成本的主要组成部分；如果采用廉价的金属浆料，如铝浆，成本不足银浆的4％，可以显著降低商业化topcon电池的制造成本，促进topcon电池的产业化进展；然而，廉价的金属浆料，如铝浆，在丝网印刷后的烧结过程中，容易形成“金属尖刺”并穿透钝化接触结构到达硅衬底，严重破坏背面的钝化性能，导致电池转换效率显著降低。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是克服现有技术中的一个或多个不足，提供一种改进的钝化接触结构，该钝化接触结构能够兼具解决部分光子会被重掺杂的多晶硅层“寄生性吸收”以及采用相对低成本金属浆料例如铝浆制备背面的金属电极时容易发生破坏背面的钝化性能的问题。

2、本实用新型同时提供了一种包括上述钝化接触结构的多晶硅钝化接触电池，该多晶硅钝化接触电池能够尽可能避免部分光子会被重掺杂的多晶硅层“寄生性吸收”的问题，并且还可以使用相对廉价的金属浆料制备金属电极，在提高电池转换效率的基础上还降低了生产成本。

3、为达到上述目的，本实用新型采用的一种技术方案是：

4、一种钝化接触结构，该钝化接触结构包括：

5、硅片，该硅片的背表面包括金属接触区域和非金属接触区域，所述金属接触区域由第一区域、设置在所述第一区域的周侧的第二区域构成；

6、第一氧化层，其设置在所述第一区域；

7、第二氧化层，其设置在所述第二区域；

8、所述第二氧化层为隧穿氧化层，所述第一氧化层的材质与所述隧穿氧化层的材质不同，且所述第一氧化层的密实度大于所述隧穿氧化层的密实度，所述第一氧化层的厚度大于所述隧穿氧化层的厚度；

9、磷掺杂多晶硅层，其分别设置在所述第一氧化层与所述隧穿氧化层的表面上。

10、根据本实用新型的一些优选方面，所述第一氧化层的厚度为30-100nm，例如可以为30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、95nm等。

11、根据本实用新型的一些优选方面，所述第一氧化层的宽度为40-60μm，例如可以为40μm、50μm、55μm等。

12、在本实用新型的一些实施方式中，所述第一氧化层的材料为氧化铝、氧化钛、氮氧化硅或氧化镍。

13、根据本实用新型的一些优选方面，所述隧穿氧化层的厚度为0.5-2.5nm，例如可以为0.5nm、0.8nm、1.0nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.0nm、2.2nm等。

14、在本实用新型的一些实施方式中，所述隧穿氧化层为隧穿二氧化硅层。

15、根据本实用新型的一些优选方面，所述钝化接触结构中，所述第一氧化层的左右两侧分别设置有宽度为30～40μm的所述隧穿氧化层。

16、根据本实用新型的一些优选方面，所述磷掺杂多晶硅层的宽度为100-140μm，厚度为60-200nm，磷原子的掺杂浓度为2.0×1020～8.0×1020/cm3。

17、根据本实用新型的一些优选方面，所述钝化接触结构还包括钝化减反射膜和金属电极，所述钝化减反射膜设置在所述硅片的所述背表面上，所述金属电极设置在所述金属接触区域且正对所述第一氧化层，所述第二氧化层位于所述金属电极在所述硅片上的正投影之外；

18、所述钝化接触结构中，在所述非金属接触区域，所述钝化减反射膜层叠在所述硅片向上。

19、本实用新型提供的又一技术方案：一种多晶硅钝化接触电池，该多晶硅钝化接触电池包括上述所述的钝化接触结构。

20、由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

21、本实用新型基于现有技术中存在的部分光子会被重掺杂的多晶硅层“寄生性吸收”、采用相对低成本金属浆料例如铝浆制备背表面的金属电极时容易发生破坏背面的钝化性能等问题，创新地提供了一种改进的钝化接触结构的制备方法，该方法制备的钝化接触结构中，电池背面为局域的钝化接触结构，可以降低光学损失，可以提高短路电流密度(jsc)；而且，背面的金属电极位于第一氧化层上，第一氧化层具有相对更高致密性(密实度)、厚度厚的特点，在烧结的过程中可以避免金属电极形成“金属穿刺”，相比于常规的结构，降低了金属接触区域的复合，可以提高开路电压(voc)；相比于常规topcon结构中整面的隧穿氧化层，背面第二氧化层为局域的隧穿氧化层，虽然面积占比降低，但对于载流子的收集影响较小，仅会导致填充因子(ff)的略微降低，原因是载流子通过金属栅线被收集导出，金属栅线两侧的隧穿氧化层起决定性作用，综合voc、jsc和ff三者的共同作用，本实用新型电池结构具有更高的转换效率。

技术特征：

1.一种钝化接触结构，其特征在于，该钝化接触结构包括：

2.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于，所述第一氧化层的厚度为30-100nm。

3.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于，所述第一氧化层的宽度为40-60μm。

4.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于，所述第一氧化层的材料为氧化铝、氧化钛、氮氧化硅或氧化镍。

5.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于，所述隧穿氧化层的厚度为0.5-2.5nm。

6.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于，所述隧穿氧化层为隧穿二氧化硅层。

7.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于，所述钝化接触结构中，所述第一氧化层的左右两侧分别设置有宽度为30~40μm的所述隧穿氧化层。

8.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于，所述磷掺杂多晶硅层的宽度为100-140μm，厚度为60-200nm。

9.根据权利要求1所述的钝化接触结构，其特征在于，所述钝化接触结构还包括钝化减反射膜和金属电极，所述钝化减反射膜设置在所述硅片的所述背表面上，所述金属电极设置在所述金属接触区域且正对所述第一氧化层，所述第二氧化层位于所述金属电极在所述硅片上的正投影之外；

10.一种多晶硅钝化接触电池，其特征在于，该多晶硅钝化接触电池包括权利要求1-9中任一项所述的钝化接触结构。

技术总结
本技术公开了一种钝化接触结构及多晶硅钝化接触电池，该钝化接触结构中，电池背面为局域的钝化接触结构，可以降低光学损失，提高短路电流密度；背面的金属电极位于第一氧化层上，第一氧化层具有相对更高致密性、厚度厚的特点，在烧结的过程中可以避免金属电极形成“金属穿刺”，相比于常规的结构，降低了金属接触区域的复合，可以提高开路电压；相比于常规结构中整面的隧穿氧化层，背面第二氧化层为局域的隧穿氧化层，虽然面积占比降低，但对于载流子的收集影响较小，仅会导致填充因子的略微降低，进而可以用于多晶硅钝化接触电池中，将使电池具有更高的转换效率。

技术研发人员：沈东东,王熠恒,张颖,刘金鑫,施毅,王玲
受保护的技术使用者：江苏林洋太阳能有限公司
技术研发日：20231227
技术公布日：2024/8/27