一种双层位错微晶Poly-Si结构、太阳能电池及制备方法与流程

本发明涉及光伏，具体而言，涉及一种双层位错微晶poly-si结构、太阳能电池及制备方法。

背景技术：

1、表面复合是限制太阳能电池效率的主要因素，以限制开压的方式大大的限制了太阳能电池的效率。为了减小表面复合，通常使用激光se技术、正面氧化铝膜层优化或隧穿氧化层优化等方式。

2、目前，通常采用在隧穿氧化层外沉积掺杂多晶硅层(poly-si)形成叠层结构进行背面钝化，使隧穿氧化层结构通过少数载流子穿透、多数载流子被阻挡的形式，有效实现载流子的选择性，从而极大的降低了少数载流子的复合速率，而且可以与高温工艺相兼容，能有效减小单晶硅与电极的直接接触，避免了电极接触处的高复合问题。

3、但是，由于poly-si是一种柱状的晶硅，单层poly-si层晶体生长比较均匀，且晶界密度较低，能够为电极金属离子提供间隙，在丝网印刷后高温烧结过程中，ag离子有很大机率穿过poly-si层，抵达隧穿氧化层，在高温作用下破坏部分氧化层并穿过氧化层。

4、有鉴于此，特提出本技术。

技术实现思路

1、现有技术存在的问题为目前在隧穿氧化层外沉积poly-si虽然能有效减小单晶硅与电极的复合，poly-si是一种柱状的晶硅，它的晶界为电极金属离子提供了间隙，使电极金属离子还是有可能会穿过poly-si层，到达隧穿氧化层，本发明为了解决上述问题，提供一种双层位错微晶poly-si结构、太阳能电池及制备方法，通过在隧穿氧化层上通过两步沉积法得到相互位错且晶粒尺寸不一致的双层poly-si结构，能够在不影响载流子的条件下，阻碍电极金属离子穿过隧穿氧化层，从而提升电池的开压和短路电流的作用。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供一种用于太阳能电池钝化接触的双层位错微晶poly-si结构，包括依次层叠设置在隧穿氧化层上的第一微晶poly-si层和第二微晶poly-si层；

4、所述第一微晶poly-si层和第二微晶poly-si层之间的晶粒尺寸不同且晶界相互错开。

5、本发明通过在隧穿氧化层上设置与原单层poly-si具有相同厚度的双层poly-si层，两层poly-si结构形成的不同尺寸的微晶晶粒能够在两层界面之间形成错位的多晶界结构，能够给电极金属离子的间隙掺杂提供更多的阻力，减小其越过poly-si层，达到隧穿氧化层的概率。

6、通过设置本发明的双层位错微晶poly-si结构，其双层厚度与常规单层厚度相同，能够在不影响载流子的条件下，阻碍金属离子穿过隧穿氧化层，提高了电池的钝化效果，从而提升电池的开压和短路电流的作用，使得太阳能电池具有更高的短路电流，最终使电池的效率得到提升。

7、在某一具体实施方式中，第一微晶poly-si层的厚度为35-50nm。

8、在某一具体实施方式中，第二微晶poly-si层的厚度为70-85nm。

9、本发明中设置第二层厚度比第一层厚度大，这是因为磷掺杂最理想的位置在于氧化层附近浓度较高，过了氧化层基体内浓度低，第二微晶poly-si层厚度大，能够有足够的磷元素掺杂，同时由于需要控制磷元素穿过氧化层，结合双层位错结构（通过两层晶粒大小不对等实现），能有效减小磷元素过穿，同时满足在氧化层附近有充足的磷元素掺杂。其次，由于poly-si是一种柱状的晶硅，它的晶界为金属电极离子提供了间隙，让其可越过poly-si层，达隧穿氧化层，造成很高的复合。本发明中，双层位错结构可以有效地减小金属离子过穿氧化层，从而使得金属电极能更高效地收集载流子。

10、在某一具体实施方式中，所述隧穿氧化层的厚度为1.5-2.1nm。

11、第二方面，本发明提供一种双层位错微晶poly-si结构的制备方法，采用低压力化学气相沉积法制备：

12、第一微晶poly-si层的沉积温度从温区一到温区六分别为605℃、613℃、610℃、618℃、612℃、608℃；

13、第二微晶poly-si层的沉积温度从温区一到温区六分别为598℃、606℃、601℃、609℃、605℃、601℃。

14、本发明在第一层沉积工艺与现有技术相同的情况下，对第二层的沉积工艺进行了改进，使第二层的沉积温度在第一层的条件下整体降低7-10℃，通过相对低温下，晶粒生长动能降低，这会导致更小的晶粒以及更多的晶界势垒，在较低温度下的poly-si沉积条件下，会在第二层形成微晶结构，从而使双层晶界不齐形成错位结构，阻碍ag离子进入内层poly-si，从而减小ag离子穿过隧穿氧化层的概率，减小复合，增加短路电流。

15、在某一具体实施方式中，第一微晶poly-si层的沉积时间为500s。

16、在某一具体实施方式中，第二微晶poly-si层的沉积时间为1000s。

17、本发明通过每层沉积时间的限定从而实现不同厚度的poly-si层。

18、第三方面，本发明还提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括基底和隧穿氧化层，所述隧穿氧化层上设置有双层位错微晶poly-si结构或由上述制备方法制得的双层位错微晶poly-si结构。

19、第四方面，本发明还提供一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

20、（1）将硅基底进行碱抛，碱抛后的硅基底背面进行氧化沉积，其中，氧化温度从温区一到温区六分别为605℃、605℃、605℃、600℃、600℃、595℃，常压氧化时间405s，形成隧穿氧化层；

21、（2）采用所述双层位错微晶poly-si结构的制备方法在隧穿氧化层上沉积双层位错微晶poly-si结构；

22、（3）沉积完成后依次进行磷扩、rca清洗、ald、正膜、背膜，最后再丝网印刷。

23、在某一具体实施方式中，所述磷扩温度从温区一到温区六分别为895℃、892℃、894℃、892℃、892℃、893℃，本发明磷扩推进温度相比现有技术降低2-5℃，温度相对降低能够进一步促进第二层微晶结构的形成，但是磷扩下降的温度不能太多，从而避免温度过低磷源掺杂不够，导致方阻太高，从而恶化与金属的接触。

24、所述丝网印刷的烧结条件为：下温区从温区一到温区十分别为290℃、455℃、545℃、575℃、610℃、630℃、655℃、700℃、730℃、760℃。

25、虽然本发明双层结构能够阻碍金属离子越过隧穿氧化层，但是金属离子也需要靠近氧化层以方便收集电子，因此丝网印刷后限定了与双层结构相匹配的烧结条件。如果烧结温度过高，不仅会破环隧穿氧化层，金属离子也会穿过氧化层，这会使本发明双层结构适得其反；若是烧结温度过低，本发明双层结构对金属离子的阻碍作用太大，也会造成接触变差，从而使填充因子下降，也不利于电池效率的提升。

26、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

27、1、本发明实施例提供的一种双层位错微晶poly-si结构、太阳能电池及制备方法，通过在隧穿氧化层上通过两步沉积法得到相互位错且晶粒尺寸不一致的双层poly-si结构，能够在不影响载流子的条件下，阻碍电极金属离子穿过隧穿氧化层，从而提升电池的开压和短路电流的作用；

28、2、本发明实施例提供的一种双层位错微晶poly-si结构、太阳能电池及制备方法，通过在隧穿氧化层上设置与原单层poly-si具有相同厚度的双层poly-si层，两层poly-si结构形成的不同尺寸的微晶晶粒能够在两层界面之间形成错位的多晶界结构，能够给电极金属离子的间隙掺杂提供更多的阻力，减小其越过poly-si层，达到隧穿氧化层的概率；

29、3、本发明实施例提供的一种双层位错微晶poly-si结构、太阳能电池及制备方法，对第二层的沉积工艺进行了改进，使第二层的沉积温度在第一层的条件下整体降低7-10℃，通过相对低温下，晶粒生长动能降低，这会导致更小的晶粒以及更多的晶界势垒，在较低温度下的poly-si沉积条件下，会在第二层形成微晶结构，从而使双层晶界不齐形成错位结构，阻碍ag离子进入内层poly-si，从而减小ag离子穿过隧穿氧化层的概率，减小复合，增加短路电流；

30、4、本发明实施例提供的一种双层位错微晶poly-si结构、太阳能电池及制备方法，通过对磷扩推进温度降低，温度相对降低能够进一步促进第二层微晶结构的形成，但是磷扩下降的温度不能太多，从而避免温度过低磷源掺杂不够，导致方阻太高，从而恶化与金属的接触。