一种P型钝化接触电池的制作方法

一种p型钝化接触电池
技术领域
1.本实用新型属于光伏太阳能电池技术领域，具体涉及一种p型钝化接触电池。


背景技术：

2.目前主流的p型电池为perc(passivated emitter and rear cell的缩写，发射极和背面钝化电池)电池，其利用氧化铝材料在电池片背面形成良好的钝化层，起到化学钝化及场钝化的作用。但是现有的p型电池中，背电极穿透背面膜层直接与硅片背面接触，钝化效果差，相对应的电池的开路电压低，使得该技术几乎达到了瓶颈阶段，通过现有的设备以及工艺优化，很难实现效率的进一步突破。对于p型perc电池，为了促进接触性能，目前有通过在背面激光开槽的技术，但是这种方法的背面制备步骤较多，且会对背面造成一定程度的激光损伤。


技术实现要素：

3.有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种p型钝化接触电池，用以解决现有技术中的p型电池钝化效果差的问题，极大地提高化学钝化及场钝化，降低金属接触复合电流。
4.为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：
5.一种p型钝化接触电池，包括p型硅片，所述p型硅片的背面依次设置有隧穿氧化层、硼掺杂多晶硅层和背面钝化减反射层，所述硼掺杂多晶硅层与背面钝化减反射层之间设置有背面退火氧化层，所述p型钝化接触电池还包括多个位于所述p型硅片背面的背面电极，所述背面电极靠近所述p型硅片背面的一端贯穿所述背面退火氧化层和背面钝化减反射层且与所述硼掺杂多晶硅层连接；所述p型硅片的正面依次设置有磷扩散层、正面退火氧化层、ito(indiumtinoxide，掺锡氧化铟)膜层。
6.通过在p型硅片背面增加背面退火氧化层，提升钝化作用并降低p+poly的等离子体损伤；设置背面电极与硼掺杂多晶硅层形成欧姆接触，有效避免背面电极与硅片直接接触，利用隧穿及势垒效应，载流子选择性传输，形成良好的钝化接触结构，有利于提升电池的开路电压；此外，正面设置ito膜，其均匀性好，工艺稳定，导电性能强，能够有效降低横向传输电阻。
7.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述背面退火氧化层与正面退火氧化层的材质均为sio
x
。
8.根据本实用新型的一些优选实施方面，还包括多个位于所述p型硅片正面的正面电极，所述正面电极靠近所述p型硅片正面的一端贯穿所述磷扩散层、正面退火氧化层及ito膜层且与所述p型硅片的正面连接。
9.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述正面电极和背面电极为采用银浆或银铝浆烧结形成。这样的设置使得背面无需激光开槽，能够避免激光损伤。
10.根据本实用新型的一些优选实施方面，多个所述背面电极远离所述p型硅片背面
的一端向外延伸至同一高度，多个所述正面电极远离所述p型硅片正面的一端向外延伸至同一高度。
11.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述背面钝化减反射层的厚度为5-200nm，所述背面钝化减反射层包括第一背面钝化减反射层和第二背面钝化减反射层，所述第一背面钝化减反射层的材质为alo
x
。本实用新型的一些实施例中，第二背面钝化减反射层的材质为sin
x
层、sio
x
ny层、sio
x
层中的一种或多种的组合构成的介质层。
12.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述ito膜层的厚度为5-200nm。
13.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述隧穿氧化层的材质为sio2，所述隧穿氧化层的厚度为1-6nm。
14.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述p型硅片的电阻率为0.4-3ω
·
cm，所述p型硅片的厚度为50-300μm。
15.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述硼掺杂多晶硅层的方阻为60-300ohm/sq，所述磷扩散层的方阻为60-200ohm/sq。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：本实用新型的一种p型钝化接触电池，在p型硅片背面增加背面退火氧化层，能够提升钝化作用并降低p+poly的等离子体损伤；背面电极与硼掺杂多晶硅层连接(欧姆接触)，能够有效避免背面电极与硅直接接触，利用隧穿及势垒效应，载流子选择性传输，形成良好的钝化接触结构；p型硅片正面膜层选用ito膜，均匀性好，工艺稳定，导电性能强，有效降低横向传输电阻。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本实用新型实施例中的p型钝化接触电池的结构示意图；
19.其中，附图标记包括：p型硅片-1，隧穿氧化层-2，硼掺杂多晶硅层-3，背面退火氧化层-4，第一背面钝化减反射层-5，第二背面钝化减反射层-6，磷扩散层-7，正面退火氧化层-8，ito膜层-9，正面电极-10，背面电极-11。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
21.实施例1p型钝化接触电池
22.如图1所示，本实施例中的p型钝化接触电池包括p型硅片1，p型硅片1的电阻率为0.4-3ω
·
cm；p型硅片1的厚度为50-300μm。
23.p型硅片1的正面设置有磷扩散层7、正面退火氧化层8、ito膜层9和正面电极10；正
面电极10穿透磷扩散层7、正面退火氧化层8、ito膜层9和p型硅片1的正面形成欧姆接触。磷扩散层7的方阻为60-200ohm/sq；正面退火氧化层8的材质为sio2；ito膜层9的厚度为5-200nm。
24.p型硅片1的背面设置有隧穿氧化层2、硼掺杂多晶硅层3、背面退火氧化层4、第一背面钝化减反射层5、第二背面钝化减反射层6和背面电极11；背面电极11穿透第二背面钝化减反射层6、第一背面钝化减反射层5、背面退火氧化层4并和硼掺杂多晶硅层3形成欧姆接触。其中，隧穿氧化层2的材质为sio2，厚度为1-6nm；硼掺杂多晶硅层3的方阻为60-300ohm/sq；背面退火氧化层4的材质为sio2；第一背面钝化减反射层5的材质为alo
x
，第二背面钝化减反射层6的材质为sin
x
层、sio
x
ny层、sio
x
层中的一种或多种的组合构成的介质层，即为单独的sin
x
层、sio
x
ny层、sio
x
层，或者为sin
x
层、sio
x
ny层、sio
x
层中两个或两个以上叠加的多层介质膜，若为多层时，沉积不分先后顺序，整个背面钝化减反射层的厚度为5-200nm。
25.具体地，p型硅片1正面设置有多个正面电极10，其背面设置有多个背面电极11，多个正面电极10远离p型硅片1正面的一端向外延伸至同一高度，多个背面电极11远离p型硅片1背面的一端也向外延伸至同一高度。且背面电极11与正面电极10均是通过银浆或银铝浆烧结形成，无需激光开槽，有利于避免激光损伤。
26.具体地，在一个优选的实施例中，p型硅片1的电阻率为0.6ω
·
cm；p型硅片1的厚度为160μm。p型硅片1背面的隧穿氧化层2的材质为sio2，厚度为2nm；硼掺杂多晶硅层3的方阻为200ohm/sq；背面退火氧化层4的材质为sio2，厚度为6nm；第一背面钝化减反射层5的材质为alo
x
，厚度为5nm，第二背面钝化减反射层6的材质为sin
x
层和sio
x
ny层，其中sin
x
层的厚度为65nm，sio
x
ny的层厚度为20nm，其沉积不分先后。p型硅片1正面的磷扩散层7的方阻为160ohm/sq；正面退火氧化层8的材质为sio2，厚度为6nm；ito膜层9的厚度为95nm。
27.本实施例的p型钝化接触电池，其正面的ito膜的均匀性好，工艺稳定，导电性能强，能够有效降低横向传输电阻；背面增加背面退火氧化层4，提升钝化作用并降低p+poly的等离子体损伤，且背面无需激光开槽，能够避免激光损伤，隧穿氧化层2通过化学钝化降低硅基体与poly-si之间的界面态密度，多数载流子空穴通过隧穿原理实现输运，而少数载流子电子由于势垒以及poly-si场效应的存在难以隧穿通过该氧化层，从而提高化学钝化及场钝化，降低金属接触复合电流，提升电池的转换效率；且背面电极11与硼掺杂多晶硅层3形成欧姆接触，能够有效避免背面电极11与硅直接接触，利用隧穿及势垒效应，载流子选择性传输，最终形成良好的钝化接触结构。
28.实施例2p型钝化接触电池的制备方法
29.本实施例提供一种基于实施例1中的p型钝化接触电池的制备方法，具体包括如下步骤：
30.(1)制绒
31.选择p型硅片1，通过湿法碱溶液进行制绒清洗，形成金字塔绒面结构，本实施例中选用的p型硅片11基体的电阻率为0.60ω
·
cm，厚度为160μm，尺寸为182mm*182mm。
32.制绒后p型硅片1单面减薄厚度为2.5μm。
33.(2)磷扩
34.在步骤(1)处理后的p型硅片1的正面进行磷扩散，形成n+层。磷扩散n+层可采用低
压或常压扩散炉进行制备，本实施例中采用低压扩散炉进行制备，其中，pocl3的流量为2000sccm，n2的流量为12000sccm，o2的流量为1200sccm，磷掺杂温度为890℃，磷扩散层7的方阻为160ohm/sq。
35.(3)背抛
36.在步骤(2)处理后的p型硅片1的背面，采用koh与添加剂进行碱性抛光或采用hf与hno3进行酸性抛光，对p型硅片1背面进行湿法化学抛光，减重为0.25g。
37.(4)制备隧穿氧化层2与本征poly层
38.在步骤(3)处理后的p型硅片1的正面和背面进行隧穿氧化和非晶硅沉积，形成隧穿氧化层2和本征poly层。本实施例中隧穿氧化层22的厚度为2nm，本征非晶硅的生产方式为pecvd或者lpcvd，采用sih4、n2作为反应气体，sih4的流量为600sccm，n2的流量为6000sccm。其中，本征非晶硅厚度为160nm。
39.(5)硼掺杂
40.在步骤(4)处理后的p型硅片1的背面进行硼掺杂，形成硼掺杂多晶硅层3(p+poly层)。本实施例中的硼掺杂温度为920℃，bcl3的流量为180sccm、n2的流量为6000sccm，o2的流量为1000sccm。硼掺杂多晶硅层3的方阻为200ohm/sq。
41.(6)湿法化学清洗
42.对步骤(5)处理后的p型硅片1进行湿法清洗去除正面绕扩的硼硅玻璃、正面poly、正面的磷硅玻璃以及背面的硼硅玻璃。首先经链式hf去除正面绕扩的硼硅玻璃，然后经槽式koh与添加剂进碱性抛光或hf与hno3进酸性抛光去除正面poly，最后经槽式hf去除正面磷硅玻璃及背面硼硅玻璃。
43.(7)正背面氧化退火
44.对步骤(6)处理后的p型硅片1进行正背面氧化退火处理，使用管式退火炉，温度680℃，钝化表面，修复悬挂键，形成正面退火氧化层8及背面退火氧化层4，厚度均为6nm。
45.(8)背面钝化
46.在步骤(7)处理后的p型硅片1的背面进行背钝化工艺处理，形成第一背面钝化减反射层5和第二背面钝化减反射层6。
47.(9)正面钝化
48.在步骤(8)处理后的p型硅片1的正面进行钝化工艺处理，采用低电压磁控溅射方式沉积，形成正面的ito膜层9。
49.(10)制备金属电极
50.在步骤(9)处理后的p型硅片1进行正面和背面的金属电极制备，正面形成正面电极10，背面形成背面电极11，烧结形成欧姆接触，再经过光注入处理完成电池的制作，得到如图1所示的p型钝化接触电池。电池的正面电极10和背面电极11均是通过银浆烧结形成，这样的制备方法无需进行激光开槽，能够避免电池受到激光损伤。
51.在上述制备过程中，在p型硅片1背面增加背面退火氧化层4，能够提升钝化作用并降低p+poly的等离子体损伤；将背面电极11与硼掺杂多晶硅层3连接(欧姆接触)，能够有效避免背面电极11与硅直接接触，利用隧穿及势垒效应，载流子选择性传输，形成良好的钝化接触结构；在p型硅片1正面通过低电压磁控溅射沉积ito膜层9，其均匀性好，工艺稳定，导电性能强，能够有效降低横向传输电阻。
52.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种p型钝化接触电池，包括p型硅片，所述p型硅片的背面依次设置有隧穿氧化层、硼掺杂多晶硅层和背面钝化减反射层，其特征在于，所述硼掺杂多晶硅层与背面钝化减反射层之间设置有背面退火氧化层，所述p型钝化接触电池还包括多个位于所述p型硅片背面的背面电极，所述背面电极靠近所述p型硅片背面的一端贯穿所述背面退火氧化层和背面钝化减反射层且与所述硼掺杂多晶硅层连接；所述p型硅片的正面依次设置有磷扩散层、正面退火氧化层、ito膜层。2.根据权利要求1所述的p型钝化接触电池，其特征在于，所述背面退火氧化层与正面退火氧化层的材质均为sio
x
。3.根据权利要求1所述的p型钝化接触电池，其特征在于，还包括多个位于所述p型硅片正面的正面电极，所述正面电极靠近所述p型硅片正面的一端贯穿所述磷扩散层、正面退火氧化层及ito膜层且与所述p型硅片的正面连接。4.根据权利要求3所述的p型钝化接触电池，其特征在于，所述正面电极和背面电极为采用银浆或银铝浆烧结形成。5.根据权利要求3所述的p型钝化接触电池，其特征在于，多个所述背面电极远离所述p型硅片背面的一端向外延伸至同一高度，多个所述正面电极远离所述p型硅片正面的一端向外延伸至同一高度。6.根据权利要求1所述的p型钝化接触电池，其特征在于，所述背面钝化减反射层的厚度为5-200nm，所述背面钝化减反射层包括第一背面钝化减反射层和第二背面钝化减反射层，所述第一背面钝化减反射层的材质为alo
x
。7.根据权利要求1所述的p型钝化接触电池，其特征在于，所述ito膜层的厚度为5-200nm。8.根据权利要求1所述的p型钝化接触电池，其特征在于，所述隧穿氧化层的材质为sio2，所述隧穿氧化层的厚度为1-6nm。9.根据权利要求1所述的p型钝化接触电池，其特征在于，所述p型硅片的电阻率为0.4-3ω
·
cm，所述p型硅片的厚度为50-300μm。10.根据权利要求1所述的p型钝化接触电池，其特征在于，所述硼掺杂多晶硅层的方阻为60-300ohm/sq，所述磷扩散层的方阻为60-200ohm/sq。

技术总结
本实用新型公开了一种P型钝化接触电池，包括P型硅片，P型硅片的背面依次设置有隧穿氧化层、硼掺杂多晶硅层和背面钝化减反射层，硼掺杂多晶硅层与背面钝化减反射层之间设置有背面退火氧化层，P型钝化接触电池还包括多个位于P型硅片背面的背面电极，背面电极靠近P型硅片背面的一端贯穿背面退火氧化层和背面钝化减反射层且与硼掺杂多晶硅层连接；P型硅片的正面依次设置有磷扩散层、正面退火氧化层、ITO膜层。本实用新型的一种P型钝化接触电池，具有良好的钝化接触结构，能够提升钝化作用并降低P+poly的等离子体损伤，有利于提升电池的开路电压，降低金属接触复合电流，提升电池的转换效率。转换效率。转换效率。


技术研发人员：钱小波 赵福祥 朱晶晶
受保护的技术使用者：韩华新能源（启东）有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/7/21