一种p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池的制作方法

本发明属于太阳能电池领域，主要给出一种p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池。

背景技术：

1、光伏发电利用半导体材料的光电效应把太阳辐射能直接转换成电能。光伏发电绿色环保，能够可持续发展，可以解决人类的能源和环境危机，在未来能源发展中有重要战略地位。开发高效率、低成本的太阳能电池是推动光伏发电产业稳定、快速发展的关键。

2、在各类太阳能电池中，晶硅太阳能电池(简称晶硅电池)由于光电转换效率高、性能稳定以及制造成本低，在电池研究和应用中发展最迅速，工业化技术最为成熟，市场占有率最高。目前在工业化中普及的各种晶硅电池，最为主流的是perc(passivated emitterand rear cell)电池和topcon(tunnel oxide and passivated contact)电池。其中，采用p型硅为衬底的perc电池产能占据约60％的市场，其工业光电转换效率在24％-24.5％；采用n型硅为衬底的topcon电池产能占据约30％的市场，其工业光电转换效率在25.5％-26％。topcon电池采用了钝化接触技术，即通过隧穿氧化硅和掺杂多晶硅实现极其出色的表面钝化、光生载流子的选择性通过和一维高效收集。相对而言，perc电池仍采用传统的p-n结或高低结来作为场钝化，并没有采用更为先进的钝化接触技术，这使得perc电池转换效率的提升遇到瓶颈。由于p型硅比n型硅的拉单晶成本更低，这使得同等电池光电转换效率的情况下，以p型硅为衬底的晶硅电池更具性价比。而且，目前工业perc电池的产能也仍然占主导地位。因此，进一步开发高效、低成本的以p型硅为衬底的晶硅电池，具有重要意义。如果能将钝化接触技术应用于p型perc电池，这能够解决其光电转换效率提升所遇到的瓶颈，制造成本也能进一步降低，从而有力地加强perc电池的市场竞争力。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本实用新型提供一种p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池(简称p-ibc电池)。所述p-ibc电池采用局部电子钝化接触区作为n区、局部空穴钝化接触区作为p区，将n区和p区全部设计在电池背面形成叉指状交替分布，由此而实现电池背面极其出色的表面钝化、光生载流子选择性通过和高效收集，也可以彻底避免电池正面金属电极的遮光损失。进一步，电池正面采用具有强负电荷含量的氧化铝作为表面钝化层，能够实现出色的场钝化和界面钝化。通过本实用新型所述方案，能有力提升以p型硅作为衬底的工业晶硅电池的光电转换效率，有力降低电池制造成本，所述p-ibc电池结构简明，采用现有电池制备方法即可实现，适合于工业化。

2、本实用新型公开一种p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，包括：p型单晶硅衬底；形成于所述衬底第一表面作为钝化层的氧化铝；形成于所述氧化铝钝化层上的氮化硅；形成于所述衬底与第一表面相背的第二表面且交替分布的局部电子钝化接触区和局部空穴钝化接触区，以及介于相邻局部电子钝化接触区和局部空穴钝化接触区之间的电学绝缘隔离区；形成于所述衬底第二表面的第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极与局部电子钝化接触区形成接触，所述第二金属电极与局部空穴钝化接触区形成接触。

3、作为一种可选方案，所述电学绝缘隔离区为相邻局部电子钝化接触区和局部空穴钝化接触区之间的单晶硅衬底本身。

4、作为一种可选方案，p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池还包括：形成于所述衬底的第二表面的辅助钝化层；所述辅助钝化层位于局部电子钝化接触区表面、局部空穴钝化接触区表面，以及电学绝缘隔离区表面，并作为所述电学绝缘隔离区。

5、作为一种可选方案，所述辅助钝化层为氮氧化硅或氮化硅。

6、作为一种可选方案，所述辅助钝化层为氮氧化硅时，厚度是10-200nm，折射率是1.6-1.8。

7、作为一种可选方案，所述辅助钝化层为氮化硅时，厚度是10-200nm，折射率是1.9-2.2。

8、作为一种可选方案，所述氧化铝层具有高于1012cm-2的负电荷，厚度范围是3-20nm，折射率是1.6-1.7。

9、作为一种可选方案，所述局部电子钝化接触区由隧穿氧化硅和掺磷多晶硅组成；所述局部空穴钝化接触区由隧穿氧化硅和掺硼多晶硅组成。

10、作为一种可选方案，所述局部电子钝化接触区中，隧穿氧化硅的厚度是1.2-1.6nm，折射率是1.45-1.5；掺磷多晶硅的厚度是5-500nm；所述局部空穴钝化接触区中，隧穿氧化硅厚度是1.2-1.6nm，折射率是1.45-1.5；掺硼多晶硅的厚度是5-500nm。

11、作为一种可选方案，所述电池正面氮化硅的厚度是50-70nm，折射率是1.9-2.1。

12、本实用新型具有以下有益效果：

13、(1)本实用新型给出的p型背接触钝化接触晶硅电池，采用局部电子钝化接触区作为n区、局部空穴钝化接触区作为p区，将n区和p区全部设计在电池背面形成交替分布，由此而实现电池背面极其出色的表面钝化、光生载流子选择性通过和高效收集，也可以彻底避免电池正面金属电极的遮光损失。因此，所述p-ibc电池能实现出色的光电转换效率。

14、(2)本实用新型给出的p-ibc电池正面采用具有强负电荷含量的氧化铝作为表面钝化层，也是获得高的光电转换效率的重要基础。首先，氧化铝中足够高含量的负电荷能够使电池前表面形成多数载流子(空穴)的积累层，能实现出色的场钝化和界面钝化。其次，采用氧化铝作为前表面钝化层，可以避免使用采用硼掺杂的前表面高低结场。因此，一方面，可以降低电池制造成本；另一方面，可以避免由硼掺杂工艺给p型硅衬底带来的俄歇复合，此外还能避免硼掺杂的高温工艺中硼原子在高温热处理中给硅衬底带来的大量位错缺陷和相应给硅衬底造成的晶格畸变。

15、(3)本实用新型给出的p-ibc电池，背面的辅助钝化层氮氧化硅(或氮化硅)可以加强电池在各种极端应用环境(尤其是高湿度、高温环境)下的工作稳定性。进一步，所述氮氧化硅(或氮化硅)还能够作为电池背面p区和n区之间的电学绝缘隔离材料，且电绝缘性能出色，能够有效降低电池的反向饱和电流密度。此外，这层氮氧化硅(或氮化硅)还能对此电学绝缘隔离区的硅衬底起到出色的钝化作用，能通过光学反射作用将太阳光反射回电池体内和正面，以进一步增强对太阳光子的利用率。

16、(4)本实用新型所述的p-ibc电池结构简明，采用现有的电池制备发方法即可实现，能有力提升以p型硅作为衬底的工业晶硅电池的光电转换效率，也能有力降低电池生产制造成本，适合于工业化。

技术特征：

1.一种p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，其特征在于，所述电学绝缘隔离区为相邻局部电子钝化接触区和局部空穴钝化接触区之间的单晶硅衬底本身。

3.如权利要求1所述的p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，其特征在于，还包括：

4.如权利要求3所述的p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，其特征在于，所述辅助钝化层为氮氧化硅或氮化硅。

5.如权利要求4所述的p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，其特征在于，所述辅助钝化层为氮氧化硅时，厚度是10-200nm，折射率是1.6-1.8。

6.如权利要求4所述的p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，其特征在于，所述辅助钝化层为氮化硅时，厚度是10-200nm，折射率是1.9-2.2。

7.如权利要求1至6任意一项所述的p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，其特征在于，所述氧化铝层具有高于1012cm-2的负电荷，厚度范围是3-20nm，折射率是1.6-1.7。

8.如权利要求1至6任意一项所述的p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，其特征在于，所述局部电子钝化接触区由隧穿氧化硅和掺磷多晶硅组成；所述局部空穴钝化接触区由隧穿氧化硅和掺硼多晶硅组成。

9.如权利要求8所述的p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，其特征在于，所述局部电子钝化接触区中，隧穿氧化硅的厚度是1.2-1.6nm，折射率是1.45-1.5；掺磷多晶硅的厚度是5-500nm；

10.如权利要求1至6任意一项所述的p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，其特征在于，所述衬底第一表面的氧化铝钝化层上的氮化硅的厚度是50-70nm，折射率是1.9-2.1。

技术总结
本技术提供一种p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池，所述p型背接触钝化接触晶硅太阳能电池采用局部电子钝化接触区作为n区、局部空穴钝化接触区作为p区，将n区和p区全部设计在电池背面形成叉指状交替分布，由此而实现电池背面出色的表面钝化、光生载流子选择性通过、和光生载流子的高效收集，也彻底排除了正面金属电极遮光损失。进一步，电池正面采用具有强负电荷含量的氧化铝作为前表面钝化层，能够实现出色的场钝化和界面钝化。通过本技术所给出的方案，能在有力提升以p型硅作为衬底的工业晶硅电池的光电转换效率，也能有力降低电池生产制造成本，所述电池结构简明，采用现有的电池制备方法即可实现，适合于工业化。

技术研发人员：黄海冰
受保护的技术使用者：屹景（江苏）光能科技有限公司
技术研发日：20240307
技术公布日：2024/10/24