一种p型晶硅TBC太阳能电池的制作方法

一种p型晶硅tbc太阳能电池
技术领域
1.本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种p型晶硅tbc太阳能电池。


背景技术：

2.p型tbc(tunneling oxide passivated backcontact)太阳能电池是指以p型硅作为基底，正负金属电极呈叉指状方式排列在电池背表面，它的p-n结位于电池背面即用n
+
多晶硅作为emitter，并在多晶硅与硅基底之间沉积一层隧穿氧化层sio2，从而增加载流子选择性，降低少数载流子的复合，提升电池的voc；此外，由于tbc电池前表面没有金属电极的遮挡，入射在电池表面的光可以尽可能被利用，提升电池的电流密度jsc，最终提升电池的光电转换效率。
3.目前，p型tbc电池通常采用银浆搭配丝网印刷的方式制备n型区的金属电极，采用铝浆搭配丝网印刷的方式制备p型区的金属电极。由于铝具有极强的活性，容易在高温下直接烧穿多晶硅，因此，无法直接在多晶硅的n型区表面使用。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种p型晶硅tbc太阳能电池，该电池采用铝掺杂的氧化锌层，使得铝浆能直接应用在多晶硅表面；能避免铝浆与多晶硅的直接接触，有效降低电池的j
01
和j
02
，提升电池的voc。
5.一种p型晶硅tbc太阳能电池，包括p型硅衬底，p型硅衬底的背面设有叉指状的n型区和p型区；
6.所述n型区包括依次层叠设置在所述p型硅衬底上的遂穿层、n型多晶硅层、铝掺杂的氧化锌层和第一电极；
7.所述p型区包括依次层叠设置在所述p型硅衬底上的第一钝化层和第二电极。
8.一些实施例中，所述铝掺杂的氧化锌层上依次设有alo
x
层和sin
x
层；
9.所述alo
x
层和sin
x
具有第一激光开膜区，第一电极通过第一激光开膜区与所述铝掺杂的氧化锌层接触。
10.一些实施例中，所述遂穿层选自氧化硅、sin
x
、碳化硅和alo
x
中的一种或多种。
11.一些实施例中，所述第一钝化层包括依次设置在所述p型硅衬底上的alo
x
层和sin
x
层。
12.一些实施例中，所述第一电极为铝电极；
13.所述第二电极为铝电极。
14.一些实施例中，所述p型硅衬底的正面依次设有alo
x
层和sin
x
层。
15.一些实施例中，所述第一电极的宽度和高度比为(100～200):(10～40)；
16.所述第二电极的宽度和高度比为(100～200):(10～40)。
17.一些实施例中，所述铝掺杂的氧化锌层与n型多晶硅层的厚度比为(30～150):(80～200)。
18.一些实施例中，所述p型区的第一钝化层和p型硅衬底具有开口；
19.所述第二电极穿过开口，接触p型硅衬底，形成铝硅合金p+掺杂部。
20.本实用新型通过在n型多晶硅上设置一层铝掺杂的氧化锌层，使得铝浆能直接应用在多晶硅表面；能避免铝浆与多晶硅的直接接触，有效降低电池的j
01
和j
02
，提升电池的voc。实验结果表明：n型区的j
0,metal
为0，j
01
为10～20fa/cm2，j
02
为0.5～3na/cm2；p型区和n型区的接触电阻率均为0.5～1.5mωcm2。
附图说明
21.图1为本实用新型中p型晶硅tbc太阳能电池的结构示意图；
22.图2为本实用新型中p型区和n型区细栅均采用al浆料印刷，主栅采用低固含ag浆料印刷的结构示意图。
具体实施方式
23.本实用新型提供了一种p型晶硅tbc太阳能电池，包括p型硅衬底，p型硅衬底的背面设有叉指状的n型区和p型区；
24.所述n型区包括依次层叠设置在所述p型硅衬底上的遂穿层、n型多晶硅层、铝掺杂的氧化锌层和第一电极；
25.所述p型区包括依次层叠设置在所述p型硅衬底上的第一钝化层和第二电极。
26.在本实用新型中，所述铝掺杂的氧化锌采用市售商品或者现有文献中公开的均可，如文献《掺杂浓度对azo薄膜结构和光电性能的影响》中公开的azo；具体实施例中，铝掺杂的氧化锌具体为al2o3掺杂的氧化锌(azo)；所述掺杂al2o3的氧化锌中氧化锌的含量为98wt％，al2o3的含量为2wt％。由于铝具有极强的活性，容易在高温下直接烧穿多晶硅，本实用新型通过设置掺杂al2o3的氧化锌能够使得铝浆直接使用在电池的背面；还能避免铝浆与多晶硅的直接接触。铝浆通过高温烧结后与掺杂al2o3的氧化锌表面形成良好的欧姆接触，使得多晶硅表面的j
0,metal
为0，可以有效降低电池的j
01
和j
02
，提升电池的开路电压(voc)。
27.在一些实施例中，所述铝掺杂的氧化锌层上依次设有氧化铝(alo
x
)层和氮化硅(sin
x
)层；
28.所述alo
x
层和sin
x
具有第一激光开膜区，第一电极通过第一激光开膜区与所述铝掺杂的氧化锌层接触。
29.在本实用新型中，采用铝浆制作铝栅线，分别用于p型区和n型区的载流子收集；采用铝浆印刷将使得tbc电池银浆成本降低0.05～0.10元/w。背面采用少量低固含量的银浆制作主栅，用于组件焊接，其中银浆的固含量在50％～90％之间。
30.在本实用新型一些实施例中，所述遂穿层选自氧化硅、sin
x
、碳化硅和alo
x
中的一种或多种。
31.在本实用新型一些实施例中，所述第一电极为铝电极；所述第二电极为铝电极。
32.在本实用新型一些实施例中，所述第一电极的宽度和高度比为(100～200):(10～40)；所述第二电极的宽度和高度比为(100～200):(10～40)。
33.一些实施例中，所述铝掺杂的氧化锌层与n型多晶硅层的厚度比为(30～150):(80～200)。
34.一些实施例中，所述n型区中sio
x
的厚度为1～8nm。
35.在本实用新型中，所述p型区的第一钝化层和p型硅衬底具有开口；
36.所述第二电极穿过开口，接触p型硅衬底，形成铝硅合金p+掺杂部。
37.在本实用新型一些实施例中，所述第一钝化层包括依次设置在所述p型硅衬底上的alo
x
层和sin
x
层。
38.在本实用新型中，所述p型硅衬底的正面依次设有alo
x
层和sin
x
层。
39.本实用新型采用uv激光在p-c-si的背面进行激光图形化，去除部分azo和sio
x
/多晶硅，得到p型区和n型区。采用uv激光消融的方式去除背面部分多晶硅，从而实现p型区和n型区的分离，消融前后少子寿命衰减值小于10μs，少子寿命相对衰减小于0.9％。uv激光的能量为0.01～5w，激光的频率为100khz～500khz，光斑直径为10μm～30μm。
40.为了进一步说明本实用新型，下面结合实施例对本实用新型提供的一种p型晶硅tbc太阳能电池进行详细地描述，但不能将它们理解为对本实用新型保护范围的限定。
41.实施例1
42.a.p型双面电池金属化前工艺:
43.采用p型单晶硅片为基底，p型硅片的正表面通过ald或是pecvd的方式沉积alo
x
/sin
x
；在p型硅片的背表面依次通过pecvd或lpcvd的方式沉积sio
x
/n
+-poly-si；其中正面alo
x
膜厚度为6nm，sin
x
膜厚度为80nm；背面sio
x
厚度为1.5nm；n
+
多晶硅厚度为110nm，磷掺杂浓度为2
×
10
20
atoms/cm3；
44.b.azo的制备：采用磁控溅射或rpd的方式在背面多晶硅上制备一层azo，其中azo中al2o3的掺杂比例为2wt％，其余为zno；azo的厚度为60nm；
45.c.p型区和n型区分离：
46.uv激光能量为3w，激光频率为200khz，光斑直径为15μm，少子寿命衰减值为5μs；
47.d.电池金属化：
48.在电池的背表面使用铝浆在p型区和n型区印刷金属电极，印刷烧结形成h型金属栅线电极；其中p型区细栅根数为160，宽度为100μm，高度为25μm；n型区细栅根数为160，宽度为100μm，高度为25μm；背面采用少量低固含量的银浆制作主栅，用于组件焊接，其中银浆的固含量在50％之间；主栅根数为11；最终p型区接触电阻率为0.5mω
·
cm2，n型区接触电阻率为0.5mω
·
cm2；j
01
为10fa/cm2；j
02
为0.5na/cm2。
49.实施例2
50.a.p型双面电池金属化前工艺：
51.采用p型单晶硅片为基底，p型硅片的正表面通过ald或是pecvd的方式沉积alo
x
/sin
x
；在p型硅片的背表面依次通过pecvd或lpcvd的方式沉积sio
x
/n
+-poly-si；其中正面alo
x
膜厚度为8nm，sin
x
膜厚度为100nm；背面sio
x
厚度为2nm；n
+
多晶硅厚度为150nm，磷掺杂浓度为3
×
10
20
atoms/cm3；
52.b.azo的制备：采用磁控溅射或rpd的方式在背面多晶硅上制备一层azo，其中azo中al2o3的掺杂比例为2wt％，其余为zno；azo的厚度为110nm；
53.c.p型区和n型区分离：
54.uv激光能量为5w，激光频率为200khz，光斑直径为30μm，少子寿命衰减值为5μs；
55.d.电池金属化：
56.在电池的背表面使用铝浆在p型区和n型区印刷金属电极，印刷烧结形成h型金属栅线电极；其中p型区细栅根数为200，宽度为100μm，高度为25μm；n型区细栅根数为200，宽度为100μm，高度为25μm；背面采用少量低固含量的银浆制作主栅，用于组件焊接，其中银浆的固含量在50％之间；主栅根数为11；最终p型区接触电阻率为0.5mω
·
cm2，n型区接触电阻率为0.5mω
·
cm2；j
01
为15fa/cm2；j
02
为1na/cm2。
57.实施例3
58.a.p型双面电池金属化前工艺:
59.采用p型单晶硅片为基底，p型硅片的正表面通过ald或是pecvd的方式沉积alo
x
/sin
x
；在p型硅片的背表面依次通过pecvd或lpcvd的方式沉积sio
x
/n
+-poly-si；其中正面alo
x
膜厚度为10nm，sin
x
膜厚度为120nm；背面sio
x
厚度为3nm；n
+
多晶硅厚度为160nm，磷掺杂浓度为4
×
10
20
atoms/cm3；
60.b.azo的制备：采用磁控溅射或rpd的方式在背面多晶硅上制备一层azo，其中azo中al2o3的掺杂比例为2wt％，其余为zno；azo的厚度为200nm；
61.c.p型区和n型区分离：
62.uv激光能量为5w，激光频率为200khz，光斑直径为15μm，少子寿命衰减值为5μs；
63.d.电池金属化：
64.在电池的背表面使用铝浆在p型区和n型区印刷金属电极，印刷烧结形成h型金属栅线电极；其中p型区细栅根数为220，宽度为100μm，高度为25μm；n型区细栅根数为220，宽度为100μm，高度为25μm；背面采用少量低固含量的银浆制作主栅，用于组件焊接，其中银浆的固含量在50％之间；主栅根数为11；最终p型区接触电阻率为0.5mω
·
cm2，n型区接触电阻率为1.0mω
·
cm2；j
01
为15fa/cm2；j
02
为1.0na/cm2。
65.由以上实施例可知，本实用新型通过在n型多晶硅上设置一层铝掺杂的氧化锌，使得铝浆能直接应用在多晶硅表面；能避免铝浆与多晶硅的直接接触，有效降低电池的j
01
和j
02
，提升电池的voc。实验结果表明：n型区的j
0,metal
为0，j
01
为10～20fa/cm2，j
02
为0.5～3na/cm2；p型区和n型区的接触电阻率均为0.5～1.5mωcm2。
66.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种p型晶硅tbc太阳能电池，其特征在于，包括p型硅衬底，p型硅衬底的背面设有叉指状的n型区和p型区；所述n型区包括依次层叠设置在所述p型硅衬底上的遂穿层、n型多晶硅层、铝掺杂的氧化锌层和第一电极；所述p型区包括依次层叠设置在所述p型硅衬底上的第一钝化层和第二电极。2.根据权利要求1所述的p型晶硅tbc太阳能电池，其特征在于，所述铝掺杂的氧化锌层上依次设有alo
x
层和sin
x
层。3.根据权利要求2所述的p型晶硅tbc太阳能电池，其特征在于，所述alo
x
层和sin
x
层具有第一激光开膜区，第一电极通过第一激光开膜区与所述铝掺杂的氧化锌层接触。4.根据权利要求1所述的p型晶硅tbc太阳能电池，其特征在于，所述遂穿层选自氧化硅、sin
x
、碳化硅和alo
x
中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的p型晶硅tbc太阳能电池，其特征在于，所述第一钝化层包括依次设置在所述p型硅衬底上的alo
x
层和sin
x
层。6.根据权利要求1所述的p型晶硅tbc太阳能电池，其特征在于，所述第一电极为铝电极；所述第二电极为铝电极。7.根据权利要求2所述的p型晶硅tbc太阳能电池，其特征在于，所述第一电极的宽度和高度比为(100～200):(10～40)；所述第二电极的宽度和高度比为(100～200):(10～40)。8.根据权利要求1所述的p型晶硅tbc太阳能电池，其特征在于，所述p型硅衬底的正面依次设有alo
x
层和sin
x
层。9.根据权利要求1所述的p型晶硅tbc太阳能电池，其特征在于，所述铝掺杂的氧化锌层与n型多晶硅层的厚度比为(30～150):(80～200)。10.根据权利要求1所述的p型晶硅tbc太阳能电池，其特征在于，所述p型区的第一钝化层和p型硅衬底具有开口；所述第二电极穿过开口，接触p型硅衬底，形成铝硅合金p+掺杂部。

技术总结
本实用新型提供一种p型晶硅TBC太阳能电池，包括p型硅衬底，p型硅衬底的背面设有叉指状的n型区和p型区；所述n型区包括依次层叠设置在所述p型硅衬底上的遂穿层、n型多晶硅层、铝掺杂的氧化锌层和第一电极；所述p型区包括依次层叠设置在所述p型硅衬底上的第一钝化层和第二电极。通过在n型多晶硅上设置铝掺杂的氧化锌层，使得铝浆能直接应用在多晶硅表面；能避免铝浆与多晶硅的直接接触，有效降低电池的J


技术研发人员：丰明璋 叶巨洋 蔡永梅 何胜 徐伟智 黄海燕
受保护的技术使用者：正泰新能科技有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/17