CN114050190A - 双面钝化接触电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双面钝化接触电池，其正面和背面分别由内至外依次设置隧穿层、掺杂poly层、钝化层；且正面和背面的掺杂poly层，其中一个为硼和碳共掺杂的poly层，另一个为磷和碳共掺杂的poly层。本发明还提供上述双面钝化接触电池的制备方法。本发明通过元素共掺杂改性poly，增加poly的禁带宽度，在保证钝化性能的同时，提高钝化层的透光性，提升电流。

Description

双面钝化接触电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体涉及一种双面钝化接触电池及其制备方法。
背景技术
隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）是一种用于晶硅太阳能电池的钝化结构，其由一层超薄的氧化硅和一层重掺杂的多晶硅组成，主要用于电池背表面的钝化，可以实现优异的表面钝化和载流子的选择性收集。但目前这种电池的正面仍然是金属半导体接触，金属半导体接触处的复合损失限制了电池效率的进一步提升。为了进一步提升电池的转换效率，电池正面也需采用钝化接触结构，然而电池正面不仅要有优异的钝化能力，还应有良好的光学透光性，需避免因寄生吸收而造成效率的损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双面钝化接触电池及其制备方法，通过元素共掺杂改性poly，增加poly的禁带宽度，在保证钝化性能的同时，提高钝化层的透光性，提升电流。
为实现上述目的，本发明提供一种双面钝化接触电池，其正面和背面分别由内至外依次设置隧穿层、掺杂poly层、钝化层；且正面和背面的掺杂poly层，其中一个为硼和碳共掺杂的poly层，另一个为磷和碳共掺杂的poly层。
优选的，所述隧穿层为超薄氧化层。
优选的，所述超薄氧化层为氧化铝层或者二氧化硅层。
优选的，所述超薄氧化层的厚度为0.5～2.5nm（优选为1～2nm）。
优选的，所述掺杂poly层中碳掺杂的含量为1%～5%（优选为3%～4%）。
优选的，所述钝化层为SiNx层。
本发明还提供上述双面钝化接触电池的制备方法，包括如下步骤：硅片制绒后，在硅片正面和背面分别制备隧穿层，然后在硅片正面和背面分别制备碳掺杂的poly层，然后对正面poly层和背面poly层中的一个进行硼掺杂、另一个进行磷掺杂，然后在硅片正面和背面分别制备钝化层，然后在硅片正面和背面分别印刷电极。
优选的，采用PECVD或LPCVD工艺制备碳掺杂的poly层。
优选的，碳掺杂采用甲烷（CH4）作为碳源。
优选的，硅片采用N型硅片；对正面poly层进行硼掺杂，对背面poly层进行磷掺杂；制备的双面钝化接触电池为N型双面钝化接触电池。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种双面钝化接触电池及其制备方法，本发明通过元素共掺杂改性poly，增加poly层的禁带宽度，在保证钝化性能的同时，提高钝化层的透光性，提升电流。
本发明采用双面共掺杂钝化层+隧穿层的钝化接触结构，可以极大的减少电池表面的载流子复合，提升电池开压；且利用CH4做碳源，还可提高钝化界面H含量，提升钝化效果，最高Ivoc可达750mv；而且通过碳掺杂增加poly层的带隙宽度，采用宽带隙的改性poly作为正背面钝化材料，减少了红外寄生损失吸收，提升了电池电流，从而大幅度的提升了太阳能电池效率。
本发明将超薄氧化层的厚度控制在0.5～2.5nm，更优为控制在1～2nm，以免超薄氧化层太薄或太厚；超薄氧化层太薄则钝化效果较弱；超薄氧化层太厚则会影响隧穿效果，从而影响钝化效果。
本发明将poly层中碳掺杂的含量控制在1%～5%，更优为控制在3%～4%，以免碳掺杂含量过小或过大；碳掺杂含量过小，则poly层带隙宽度增加较小，钝化和电流提升较小；碳掺杂含量过大，则影响接触电阻，从而减低FF。
本发明掺杂碳可以采用PECVD或LPCVD工艺，使用甲烷（CH4）作为碳源，后续可印刷高温浆料，或者利用ITO和低温浆料，减小横向电阻，提升FF。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种N型双面钝化接触电池，其正面和背面分别由内至外依次设置隧穿层、掺杂poly层、钝化层；
所述隧穿层为超薄氧化层，超薄氧化层可以采用氧化铝层或者二氧化硅层，超薄氧化层的厚度为0.5～2.5nm（优选为1～2nm）；
所述掺杂poly层中碳掺杂的含量为1%～5%（优选为3%～4%）；
正面的掺杂poly层为硼和碳共掺杂的poly层；
背面的掺杂poly层为磷和碳共掺杂的poly层；
所述钝化层为SiNx层。
本发明还提供上述N型双面钝化接触电池的制备方法，包括如下步骤：N型硅片制绒后，在硅片正面和背面分别制备隧穿层；然后在硅片正面和背面分别制备碳掺杂的poly层；然后对正面poly层进行硼掺杂，并对背面poly层进行磷掺杂；然后在硅片正面和背面分别制备钝化层；然后在硅片正面和背面分别印刷电极。
更具体的：可以采用PECVD或LPCVD工艺制备碳掺杂的poly层，且碳掺杂可以采用甲烷（CH4）作为碳源。
本发明的具体实施例如下：
实施例1
N型硅片制绒后，在硅片正面和背面分别制备厚度为1.2nm的氧化硅作为隧穿层；然后在硅片正面和背面分别制备碳掺杂的poly层，且poly层中碳掺杂的含量为1%；然后对正面poly层进行硼掺杂，并对背面poly层进行磷掺杂；然后在硅片正面和背面分别制备SiNx层作为钝化层；然后在硅片正面和背面分别印刷电极；最终制得N型双面钝化接触电池。
实施例2
N型硅片制绒后，在硅片正面和背面分别制备厚度为1.2nm的氧化硅作为隧穿层；然后在硅片正面和背面分别制备碳掺杂的poly层，且poly层中碳掺杂的含量为3%；然后对正面poly层进行硼掺杂，并对背面poly层进行磷掺杂；然后在硅片正面和背面分别制备SiNx层作为钝化层；然后在硅片正面和背面分别印刷电极；最终制得N型双面钝化接触电池。
实施例3
N型硅片制绒后，在硅片正面和背面分别制备厚度为1.2nm的氧化硅作为隧穿层；然后在硅片正面和背面分别制备碳掺杂的poly层，且poly层中碳掺杂的含量为10%；然后对正面poly层进行硼掺杂，并对背面poly层进行磷掺杂；然后在硅片正面和背面分别制备SiNx层作为钝化层；然后在硅片正面和背面分别印刷电极；最终制得N型双面钝化接触电池。
对比例1
N型硅片制绒后，在硅片正面进行硼掺杂，在硅片背面制备厚度为1.2nm的氧化硅作为隧穿层；然后在氧化硅上沉积poly层，并对背面poly层进行磷掺杂；然后在硅片正面和背面分别制备SiNx层作为钝化层；然后在硅片正面和背面分别印刷电极；最终制得N型双面钝化接触电池。
对各实施例和对比例1所制得的N型双面钝化接触电池进行性能测试，并将各实施例的性能数据与对比例1的性能数据进行比较；以对比例1的性能数据作为对比基数，实施例性能数据与对比例1性能数据的差异见下表：
Figure 60742DEST_PATH_IMAGE001
通过上述对比可知：
相较于对比例1，实施例1在硅片正面沉积了隧穿氧化层叠加硼碳共掺poly层作为钝化层，碳元素掺杂量1%；正面沉积的隧穿氧化层叠加硼碳共掺poly层可有效提升开压和填充因子，但由于碳掺杂量较少，电流密度损失较大，电池效率总体提升不明显。
相较于对比例1，实施例2在硅片正面沉积了隧穿氧化层叠加硼碳共掺poly层作为钝化层，碳元素掺杂量3%；正面沉积的隧穿氧化层叠加硼碳共掺poly层可有效提升开压，碳掺杂量合适，电流密度也随之提升，电池效率大幅提升。
相较于对比例1，实施例3在硅片正面沉积了隧穿氧化层叠加硼碳共掺poly层作为钝化层，碳元素掺杂量10%；正面沉积的隧穿氧化层叠加硼碳共掺poly层可有效提升开压和电流密度，但由于碳掺杂量过高，导致横向电阻变大，FF大幅降低，电池效率提升不明显。
综上可知，相比较对比例1，本发明创新性地在硅片正面制备了隧穿氧化层叠加硼碳共掺poly层作为钝化层，并同时对硅片背面掺磷poly也进行了掺碳改性；正面制备的隧穿氧化层叠加硼碳共掺poly层可以有效的钝化接触区的缺陷，从而大幅提升Uoc和FF；同时，碳元素的掺杂也减少了poly对光的吸收，提升了电流，进而大幅提升电池效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.双面钝化接触电池，其特征在于，其正面和背面分别由内至外依次设置隧穿层、掺杂poly层、钝化层；且正面和背面的掺杂poly层，其中一个为硼和碳共掺杂的poly层，另一个为磷和碳共掺杂的poly层。
2.根据权利要求1所述的双面钝化接触电池，其特征在于，所述隧穿层为超薄氧化层。
3.根据权利要求2所述的双面钝化接触电池，其特征在于，所述超薄氧化层为氧化铝层或者二氧化硅层。
4.根据权利要求2所述的双面钝化接触电池，其特征在于，所述超薄氧化层的厚度为0.5～2.5nm。
5.根据权利要求1所述的双面钝化接触电池，其特征在于，所述掺杂poly层中碳掺杂的含量为1%～5%。
6.根据权利要求1所述的双面钝化接触电池，其特征在于，所述钝化层为SiNx层。
7.权利要求1至6中任一项所述双面钝化接触电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：硅片制绒后，在硅片正面和背面分别制备隧穿层，然后在硅片正面和背面分别制备碳掺杂的poly层，然后对正面poly层和背面poly层中的一个进行硼掺杂、另一个进行磷掺杂，然后在硅片正面和背面分别制备钝化层，然后在硅片正面和背面分别印刷电极。
8.根据权利要求7所述的双面钝化接触电池的制备方法，其特征在于，采用PECVD或LPCVD工艺制备碳掺杂的poly层。
9.根据权利要求7所述的双面钝化接触电池的制备方法，其特征在于，碳掺杂采用甲烷作为碳源。
10.根据权利要求7所述的双面钝化接触电池的制备方法，其特征在于，硅片采用N型硅片；对正面poly层进行硼掺杂，对背面poly层进行磷掺杂；制备的双面钝化接触电池为N型双面钝化接触电池。
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