CN203812893U - 一种n型背结太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种N型背结太阳能电池，包括N型硅片衬底，N型硅片衬底的前表面设有绒面结构，绒面结构上具有N+区，N+区上设有减反射膜层；减反射膜层上设有正面电极；所述N型硅片衬底的背表面上设有P+区，P+区上依次设有硼硅玻璃钝化层、阻挡层和铝背电极；所述N型硅片衬底的背表面上还设有点接触开口，使所述铝背电极穿过所述硼硅玻璃钝化层和阻挡层与P+区电连接；所述硼硅玻璃钝化层的厚度为20~100纳米。本实用新型制在N型硅片衬底背表面的P+区上依次设有硼硅玻璃层、阻挡层和铝背电极，将硼硅玻璃层作为钝化层，不需要再次高温形成氧化层或沉积氧化铝，从而大大简化了工艺步骤。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种N型背结太阳能电池，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。太阳能发电装置又称为太阳能电池或光伏电池，可以将太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。现有技术中，硅片的类型主要有P型硅片和N型硅片。其中，N型硅片的少子寿命长，相应的复合就低，同时可以把电池的PN结制备在电池的背面，因而电池正面没有严重影响短波响应的死层，加上基区的大扩散长度和背面的反射，可以最大限度地利用全波段的入射光。因此，现在各研发机构和有研发能力的电池厂商都在抓紧研发基于N型硅片的太阳能电池。其中，N型背结太阳能电池也得到了广泛关注。
目前，N型背结太阳能电池的制备方法主要包括如下步骤：1.表面制绒；2.前表面沉积抛光阻挡层；3.背面抛光；4.前表面形成扩散阻挡层；5.背面硼扩散；6.去除前表面阻挡层；7背面形成磷扩散阻挡层；8前表面磷扩散形成前表面场；9.边缘绝缘刻蚀；10.背面去除阻挡层；11.背面沉积氧化铝钝化层；12.双面沉积氮化硅；13.背面激光开窗；14.丝网印刷并烧结形成金属化接触电极。由上可见，整个过程需要沉积两次扩散阻挡层，并在之后分别去除。由上述方法制得的N型背结太阳能电池的结构参见附图1所示，包括N型硅片衬底1，N型硅片衬底的前表面设有绒面结构，绒面结构上具有N+区2，N+区上设有减反射膜层3；减反射膜层上设有正面电极4；N型硅片衬底的背表面上设有P+区5，P+区上依次设有氧化铝钝化层9、氮化硅阻挡层7和铝背电极8；所述N型硅片衬底的背表面上还设有点接触开口，使所述铝背电极穿过所述氧化铝钝化层和氮化硅阻挡层与P+区电连接。
由于扩散存在绕射，前表面扩散磷时会在背表面形成部分磷掺杂，而背表面扩散硼时，又会在前表面形成硼绕射，因而扩散时必须在不需要扩散的一面用氧化硅或氮化硅等形成阻挡层进行扩散保护，之后再将其去除，因此现有的方法需要额外步骤高温沉积阻挡层，不但使电池制备工艺更为复杂，而且由于高温等工艺步骤的增加，硅片少子寿命受到影响，因而最终影响效率。由其制得的太阳能电池的硅片少子寿命也有影响，效率较差。
发明内容
本实用新型的发明目的是提供一种N型背结太阳能电池。
为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种N型背结太阳能电池，包括N型硅片衬底，N型硅片衬底的前表面设有绒面结构，绒面结构上具有N+区，N+区上设有减反射膜层；减反射膜层上设有正面电极；
所述N型硅片衬底的背表面上设有P+区，P+区上依次设有硼硅玻璃钝化层、阻挡层和铝背电极；所述N型硅片衬底的背表面上还设有点接触开口，使所述铝背电极穿过所述硼硅玻璃钝化层和阻挡层与P+区电连接；
所述硼硅玻璃钝化层的厚度为20～100纳米。
上述技术方案中，所述N型硅片衬底的前表面的N+区与减反射膜层之间还设有氧化硅层。
上述技术方案中，所述N型硅片衬底的前表面的减反射膜层为氮化硅层。
优选的，所述氮化硅层的厚度为60～90纳米。
上述技术方案中，所述N型硅片衬底的背表面的阻挡层为氮化硅层。
优选的，所述氮化硅层的厚度为60～90纳米。
本实用新型的N型背结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)清洗；对N型硅片的背表面或前后表面进行抛光；
(2)将上述N型硅片进行硼扩散；
所述硼扩散采用三溴化硼液态源扩散法，先在920～980℃下通氧沉积三溴化硼20～50分钟，之后不通源在氧气氛下推进10～60分钟，然后降温到800～900℃氧化至少30分钟，在硅片的前表面和背表面生长氧化层；所述氧化层的厚度至少为20纳米；
(3)在上述硅片的背表面喷涂一层水层，然后将硅片在含有硝酸和氢氟酸的腐蚀液中漂浮刻蚀硅片边缘和前表面；刻蚀完成后先在盐酸中清洗，再在清水中清洗，即可得到前表面去除氧化层且边缘刻蚀的硅片；
(4)采用四甲基氢氧化铵溶液对上述硅片的前表面进行制绒；
(5)对制绒后的硅片的绒面进行磷元素的离子注入；
(6)对离子注入后的硅片进行高温激活；
处理温度为650～900℃，激活气氛为氮气和氧气的组合气氛或纯氮气气氛；
(7)在硅片双面沉积氮化硅；
(8)在硅片的背表面形成点接触开口；
(9)在硅片的背表面印刷铝电极，在前表面印刷银电极；将所述铝电极和银电极进行共烧结，以形成金属化接触。
上文中，所述步骤(4)中，采用四甲基氢氧化铵溶液进行制绒时，四甲基氢氧化铵溶液不会腐蚀氧化层，配合步骤(3)的背表面氧化层的保护，可以得到单面制绒，此外，制绒的同时可将正面的硼扩散层去除。
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：
1、本实用新型制得了一种新的N型背结太阳能电池，在N型硅片衬底背表面的P+区上依次设有硼硅玻璃钝化层、阻挡膜层和铝背电极，将硼硅玻璃层作为钝化层，不需要再次高温形成氧化层或沉积氧化铝，从而大大简化了工艺步骤；在其制备工艺中，利用背表面保留的硼硅玻璃层作为阻挡层对前表面进行制绒，实现了前表面制绒的同时不影响背面氧化层的钝化效果；而由于减少了高温加工步骤，对硅片少子寿命影响小，提高了光电转换效率。
2、本实用新型的结构充分利用了现有工艺步骤产生的硼硅玻璃层，对于太阳能电池而言，提高了少子寿命和转换效率，具有积极的现实意义。
3、本实用新型的结构简单，易于制备，成本较低，适于推广应用。
附图说明
图1是背景技术中N型背结太阳能电池的结构示意图；
图2是本实用新型实施例一的结构示意图。
其中：1、N型硅片衬底；2、N+区；3、减反射膜层；4、正面电极；5、P+区；6、硼硅玻璃钝化层；7、阻挡层；8、铝背电极；9、氧化铝钝化层；10、氧化硅层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型进一步描述。
实施例一：
参见图2所示，一种N型背结太阳能电池，包括N型硅片衬底1，N型硅片衬底的前表面设有绒面结构，绒面结构上具有N+区2，N+区上设有减反射膜层3；减反射膜层上设有正面电极4；所述N型硅片衬底的背表面上设有P+区5，P+区上依次设有硼硅玻璃钝化层6、阻挡层7和铝背电极8；所述N型硅片衬底的背表面上还设有点接触开口，使所述铝背电极穿过所述硼硅玻璃钝化层和阻挡层与P+区电连接；
所述硼硅玻璃钝化层的厚度为40纳米。
所述N型硅片衬底的前表面的N+区与减反射膜层之间还设有氧化硅层10。
所述N型硅片衬底的前表面的减反射膜层为氮化硅层。所述氮化硅层的厚度为70纳米。
所述N型硅片衬底的背表面的阻挡层为氮化硅层。所述氮化硅层的厚度为70纳米。
本实用新型的N型背结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)清洗；对N型硅片的背表面或前后表面进行抛光；
(2)将上述N型硅片进行硼扩散；
所述硼扩散采用三溴化硼液态源扩散法，先在920～980℃下通氧沉积三溴化硼20～50分钟，之后不通源在氧气氛下推进10～60分钟，然后降温到800～900℃氧化至少30分钟，在硅片的前表面和背表面生长氧化层；所述氧化层的厚度至少为20纳米；
(3)在上述硅片的背表面喷涂一层水层，然后将硅片在含有硝酸和氢氟酸的腐蚀液中漂浮刻蚀硅片边缘和前表面；刻蚀完成后先在盐酸中清洗，再在清水中清洗，即可得到前表面去除氧化层且边缘刻蚀的硅片；
(4)采用四甲基氢氧化铵溶液对上述硅片的前表面进行制绒；
(5)对制绒后的硅片的绒面进行磷元素的离子注入；
(6)对离子注入后的硅片进行高温激活；
处理温度为650～900℃，激活气氛为氮气和氧气的组合气氛或纯氮气气氛；
(7)在硅片双面沉积氮化硅；
(8)在硅片的背表面形成点接触开口；
(9)在硅片的背表面印刷铝电极，在前表面印刷银电极；将所述铝电极和银电极进行共烧结，以形成金属化接触。
对比例一
现有的N型背结太阳能电池的结构参见附图1所示，包括N型硅片衬底1，N型硅片衬底的前表面设有绒面结构，绒面结构上具有N+区2，N+区上设有减反射膜层3；减反射膜层上设有正面电极4；N型硅片衬底的背表面上设有P+区5，P+区上依次设有氧化铝钝化层9、氮化硅钝化膜层7和铝背电极8；所述N型硅片衬底的背表面上还设有点接触开口，使所述铝背电极穿过所述氧化铝钝化层和氮化硅钝化膜层与P+区电连接。
上述N型背结太阳能电池的制备方法主要包括如下步骤：1.表面制绒；2.前表面沉积抛光阻挡层；3.背面抛光；4.前表面形成扩散阻挡层；5.背面硼扩散；6.去除前表面阻挡层；7背面形成磷扩散阻挡层；8前表面磷扩散形成前表面场；9.边缘绝缘刻蚀；10.背面去除阻挡层；11.背面沉积氧化铝钝化层；12.双面沉积氮化硅；13.背面激光开窗；14.丝网印刷并烧结形成金属化接触电极。由上可见，整个过程需要沉积两次阻挡层，并在之后分别去除。
将实施例和对比例得到的N型背结太阳能电池进行电性能测试，结果如下：
由上表可见，实施例的硅片少子寿命提升了，这对开路电压、短路电流都有提高。
Claims (6)
1.一种N型背结太阳能电池，包括N型硅片衬底(1)，N型硅片衬底的前表面设有绒面结构，绒面结构上具有N+区(2)，N+区上设有减反射膜层(3)；减反射膜层上设有正面电极(4)；其特征在于：
所述N型硅片衬底的背表面上设有P+区(5)，P+区上依次设有硼硅玻璃钝化层(6)、阻挡层(7)和铝背电极(8)；所述N型硅片衬底的背表面上还设有点接触开口，使所述铝背电极穿过所述硼硅玻璃钝化层和阻挡层与P+区电连接；
所述硼硅玻璃钝化层的厚度为20~100纳米。
2.根据权利要求1所述的N型背结太阳能电池，其特征在于：所述N型硅片衬底的前表面的N+区与减反射膜层之间还设有氧化硅层(10)。
3.根据权利要求1所述的N型背结太阳能电池，其特征在于：所述N型硅片衬底的前表面的减反射膜层为氮化硅层。
4.根据权利要求3所述的N型背结太阳能电池，其特征在于：所述氮化硅层的厚度为60~90纳米。
5.根据权利要求1所述的N型背结太阳能电池，其特征在于：所述N型硅片衬底的背表面的阻挡层为氮化硅层。
6.根据权利要求5所述的N型背结太阳能电池，其特征在于：所述氮化硅层的厚度为60~90纳米。
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| CN110299416A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-10-01 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | 一种太阳能电池的掺杂层表面钝化层结构及其制备方法 |
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