CN216563145U - 电池背面结构及双面TOPCon太阳能电池 - Google Patents

电池背面结构及双面TOPCon太阳能电池 Download PDF

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袁晓佳
赵福祥
费存勇
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Abstract

本实用新型公开了一种电池背面结构及双面TOPCon太阳能电池，所述电池背面结构包括设置在硅片背面的隧穿氧化层、n+多晶硅掺杂层、叠层钝化减反膜及金属电极，叠层钝化减反膜靠近n+多晶硅掺杂层的一侧设置有第一Al2O3介质膜，叠层钝化减反膜远离n+多晶硅掺杂层的一侧设置有第二Al2O3介质膜，第一Al2O3介质膜和第二Al2O3介质膜的厚度均为2‑10nm，所述电池为双面绒面结构。本实用新型的电池背面结构，能够缓解高温过程中氢逸出，有效改善太阳能电池背面的界面钝化效果，提高电池效率；此外，背面的绒面结构在改善电池接触的同时，可以有效提高电池的双面率。

Description

电池背面结构及双面TOPCon太阳能电池
技术领域
本实用新型属于光伏组件技术领域，具体涉及一种电池背面结构及包括该背面结构的双面TOPCon太阳能电池。
背景技术
TOPCon(Tunnel Oxide Passivation Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池作为一种新型的高效太阳能晶硅电池，具有极限效率高、与现有PERC(Passivated EmitterandRear Cell，发射极和背面钝化电池)产线兼容度高、无光衰、温度系数低等优势，备受国内外研究所与生产企业的关注。常规的TOPCon电池为保证足够的钝化效果，通常其双面率较低(<80％)，主要由于两点原因：背面通常是酸抛光或者碱抛光结构；背面poly层的寄生性吸收。此外，如果为达到较高的双面率，背面通常采用绒面结构，由于高温过程中氢的逸出，会导致绒面结构的硅与隧穿氧化层的界面钝化效果较差，背面效率难以提高，双面率也很难得到改善。
实用新型内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和达到上述目的，本实用新型的目的是提供一种改进的双面TOPCon太阳能电池的背面结构，能够有效改善电池背面的界面钝化效果，缓解高温过程中氢的逸出。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：
一种电池背面结构，包括设置在硅片背面的隧穿氧化层、n+多晶硅掺杂层、叠层钝化减反膜及金属电极，所述叠层钝化减反膜靠近所述n+多晶硅掺杂层的一侧设置有第一Al2O3介质膜，所述叠层钝化减反膜远离所述n+多晶硅掺杂层的一侧设置有第二Al2O3介质膜，所述第一Al2O3介质膜和第二Al2O3介质膜的厚度均为2-10nm，所述电池为双面绒面结构。
通过在电池背面叠层钝化减反膜的两侧分别引入第一Al2O3介质膜和第二Al2O3介质膜，能够缓解高温过程中氢的逸出，从而可以有效改善背面的界面钝化效果，进一步提高电池效率。电池采用双面绒面结构，在硅片表面形成凹凸不平的金字塔绒面，增加光的吸收，背面的绒面结构在改善电池接触的同时，可以有效提高电池的双面率。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述硅片为N型硅，所述硅片的厚度为80-250μm。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述叠层钝化减反膜包括SiNx膜。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述叠层钝化减反膜包括SiOxNy膜、SiOx膜中的一种或两种。本实用新型的一些实施例中，叠层钝化减反膜的结构为SiNx膜，或SiNx膜与SiOxNy膜的复合结构，或SiNx膜与SiOx膜的复合结构，或SiNx膜、SiOxNy膜与SiOx膜三层复合结构，当该叠层钝化减反膜结构中包含两种或两种以上的膜层时，其无先后生长顺序，且SiNx膜、SiNx膜或SiOxNy膜均可设置为单层或多层结构。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述隧穿氧化层为SiO2层，所述隧穿氧化层的厚度为1-3nm。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述n+多晶硅掺杂层的掺杂元素为磷，所述n+多晶硅掺杂层的厚度为40-300nm。
根据本实用新型的一些优选实施方面，所述SiNx膜的厚度为0-80nm，所述SiOxNy膜的厚度为0-80nm，所述SiOx膜的厚度为0-50nm，所述叠层钝化减反膜的总厚度为70-90nm。
本实用新型还提供了一种包括如上所述的电池背面结构的双面TOPCon太阳能电池，该太阳能电池的电池效率提高，双面率也得到了有效提升。
与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：本实用新型的电池背面结构，通过在硅片背面引入Al2O3，使第一Al2O3介质膜和第二Al2O3介质膜分别位于叠层钝化减反膜的上下两侧，能够缓解高温过程中氢的逸出，有效改善太阳能电池背面的界面钝化效果，进一步提高电池效率；此外，背面的绒面结构在改善电池接触的同时，可以有效提高电池的双面率。
附图说明
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。
图1是本实用新型的优选实施例中的一种双面TOPCon太阳能电池的结构示意图；
其中，附图标记包括：硅片-1，P+发射极-2，正面Al2O3介质膜-3，正面叠层钝化减反膜-4，第一金属电极-5，隧穿氧化层-6，n+多晶硅掺杂层-7，第一Al2O3介质膜-8，叠层钝化减反膜-9，第二Al2O3介质膜-10，第二金属电极-11。
具体实施方式
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。
参照图1，本实施例中的一种双面TOPCon太阳能电池为双面绒面结构，其包括N型硅片1，太阳能电池结构包括正面结构和背面结构，其中，正面结构从内向外依次包括p+发射极2、正面Al2O3介质膜3、正面叠层钝化减反膜4以及第一金属电极5。本实施例的双面TOPCon太阳能电池的背面内向外包括依次沉积在硅片1背面的隧穿氧化层6、n+多晶硅掺杂层7、第一Al2O3介质膜8、叠层钝化减反膜9、第二Al2O3介质膜10及第二金属电极11。
其中，硅片1的厚度为80～250μm；隧穿氧化层6为SiO2层，其厚度为1-3nm；本实施例的n+多晶硅掺杂层7为重磷掺杂多晶硅层，其厚度为40-300nm；本实施例的叠层钝化减反膜9只包含单层的SiNx膜，其厚度为0-80nm；第一Al2O3介质膜8和第二Al2O3介质膜10的厚度均为2-10nm。
在本实用新型的其他一些实施例中，叠层钝化减反膜9还可设置为SiNx膜与SiOxNy膜的复合结构，或SiNx膜与SiOx膜的复合结构，或SiNx膜、SiOxNy膜与SiOx膜的三层复合结构。
本实施例的双面TOPCon太阳能电池的制备方法如下所述：
步骤一：双面制绒。优选硅片1的电阻为0.3-2.1Ω·cm，硅片1的厚度为170μm。预清洗去除硅片1表面油污，碱溶液去除机械损伤层并织构化处理，在硅片1表面形成凹凸不平的金字塔绒面，增加光的吸收，硅片1的反射率<12％。
步骤二：硼扩散。在高温管式炉中进行硼扩散，硼源为BCl3，沉积温度为800-900℃，沉积时间为5-20min，BCl3气体流量为100-500sccm，N2流量为1500-3000sccm，O2流量为200-1000sccm；氧化推进温度为1000-1100℃，氧化推进时间为45-60min，O2流量为10000-20000sccm。N型硅片1的硼扩方阻为60-200Ω/sq。
步骤三：背清洗。利用链式氧化炉在正面生长一层氧化膜，链式HF去除背面BSG(Borosilicate Glass，硼硅酸玻璃)后，利用槽式清洗机对背面进行再次碱清洗制绒处理。
步骤四：隧穿氧化层6与多晶硅层的生长，多晶硅层磷重掺杂。隧穿氧化层6为SiO2层，高温热氧化生长，厚度为1-3nm；采用LPCVD方式沉积多晶硅层，厚度为120-150nm。高温管式炉中进行磷扩散，磷源为POCl3，沉积温度为750-850℃，沉积时间为10-30min，高浓度的N2流量为500-1500sccm，O2流量为500-1000sccm；氧化推进温度为875-975℃，氧化推进时间为15-30min，O2流量为100-500sccm。p型监控方阻为30-80Ω/sq。
步骤五：清洗。通过链式氧化炉保护硅片背面，清洗正面PSG后；槽式清洗机中的碱溶液清洗正面绕镀的多晶硅；槽式清洗机中的HF溶液去除BSG保护层以及背面的PSG(Phosphosilicate Glass，磷硅酸玻璃)层。
步骤六：双面Al2O3沉积。利用ALD设备双面沉积Al2O3介质膜，Al2O3沉积温度为180-250℃，厚度为2-10nm。
步骤七：正面叠层钝化减反膜4的沉积。沉积温度为400～500℃，叠层膜总厚为72-78nm，折射率为2.0-2.1。用PECVD设备从内向外依次沉积SiNx、SiOxNy、SiOx介质膜，SiNx薄膜厚度为0-80nm，SiOxNy介质膜厚度为0-80nm，SiOx介质膜厚度为0-50nm。
步骤八：背面的叠层钝化减反膜9的沉积。沉积温度为400-500℃，叠层膜总厚为80-90nm，折射率为2.1-2.25。用PECVD设备沉积SiNx介质膜，厚度为0-80nm。
步骤九：背面Al2O3沉积。利用ALD设备在硅片背面沉积Al2O3介质膜，Al2O3沉积温度为180-250℃，厚度为2-10nm。
步骤十：正背面印刷金属浆料，烧结并测试。正背面主栅浆料为非接触型银浆，正面为接触型银铝浆，背面为接触型银浆。正背面副栅数量为200根，主栅数量为12根。烧结峰值温度为750-800℃。
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。

Claims (8)

1.一种电池背面结构，其特征在于，包括设置在硅片背面的隧穿氧化层、n+多晶硅掺杂层、叠层钝化减反膜及金属电极，所述叠层钝化减反膜靠近所述n+多晶硅掺杂层的一侧设置有第一Al2O3介质膜，所述叠层钝化减反膜远离所述n+多晶硅掺杂层的一侧设置有第二Al2O3介质膜，所述第一Al2O3介质膜和第二Al2O3介质膜的厚度均为2-10nm，所述电池为双面绒面结构。
2.根据权利要求1所述的电池背面结构，其特征在于，所述硅片为N型硅，所述硅片的厚度为80-250μm。
3.根据权利要求1所述的电池背面结构，其特征在于，所述叠层钝化减反膜包括SiNx膜。
4.根据权利要求3所述的电池背面结构，其特征在于，所述叠层钝化减反膜包括SiOxNy膜、SiOx膜中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的电池背面结构，其特征在于，所述隧穿氧化层为SiO2层，所述隧穿氧化层的厚度为1-3nm。
6.根据权利要求1所述的电池背面结构，其特征在于，所述n+多晶硅掺杂层的掺杂元素为磷，所述n+多晶硅掺杂层的厚度为40-300nm。
7.根据权利要求4所述的电池背面结构，其特征在于，所述SiNx膜的厚度为0-80nm，所述SiOxNy膜的厚度为0-80nm，所述SiOx膜的厚度为0-50nm，所述叠层钝化减反膜的总厚度为70-90nm。
8.一种包括如权利要求1-7任意一项所述的电池背面结构的双面TOPCon太阳能电池。
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