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CN102738288A - 非晶硅钝化n型背接触电池及其制备方法 - Google Patents

非晶硅钝化n型背接触电池及其制备方法 Download PDF

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陈艳
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Abstract

本发明涉及一种非晶硅钝化N型背接触电池及其制备方法，该电池包括N型硅片基体，在N型硅片基体的背面具有P型掺杂层和N型非晶硅层，在P型掺杂层和N型非晶硅层上制作电极。该电池的制备方法：通过掩膜的方式在N型硅片基体的背面扩散形成P型掺杂层，在扩散后的硅片背面开槽，通过掩膜的方式在开槽区域内沉积N型非晶硅层，P型掺杂层和N型非晶硅层构成背接触电池背面的P型发射极和N型背场,P型发射极和N型背场上制作电极。通过在硅片形成N型非晶硅层，利用N型非晶硅层较好的氢钝化效果和场钝化效果，作为背结背接触电池中的电场，提高钝化效果，使电池效率上升明显，使工艺变得简单，提高生产效率。

Description

非晶硅钝化N型背接触电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种非晶硅钝化N型背接触电池及其制备方法。
背景技术
随着光伏行业的不断发展，降低发电成本是一个不得不面对的问题，而提高电池片效率就是降低成本的关键措施。背结背接触电池（BJBC）的金属电极全部在背面，正面完全没有栅线，短路电流提高明显，电池效率最高达到24.2%。由于BJBC电池特殊的结构，组件成本也进一步降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种非晶硅钝化背接触电池及其制备方法，解决背结背电池工艺中成本高、工艺复杂的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种非晶硅钝化N型背接触电池，包括N型硅片基体，在所述的N型硅片基体的背面具有形成P型发射极的P型掺杂层和形成N型背场的N型非晶硅层，在P型掺杂层和N型非晶硅层上制作电极。
为了有效保护P型掺杂层和N型非晶硅层，防止其受到损伤，在所述的P型掺杂层和N型非晶硅层上均覆盖氧化铝和氮化硅叠层膜。
为了减小电池在使用中光的反射率，提高短路电流，增加PN结的面积，最终提高电池的光电转换效率，在所述的N型硅片基体的正面制绒，并覆盖氮化硅膜。
进一步的，所述非晶硅钝化N型背接触电池的制备方法：
通过掩膜的方式在N型硅片基体的背面扩散形成P型掺杂层，在扩散后的硅片背面开槽，通过掩膜的方式在开槽区域内沉积N型非晶硅层，P型掺杂层和N型非晶硅层构成背接触电池背面的P型发射极和N型背场。
进一步的，具体步骤为：
①、在N型硅片基体的正面进行制绒；
②、N型硅片基体的正面沉积掩膜层，N型硅片基体的背面扩散形成P型掺杂层；
③、去除N型硅片基体的掩膜层后再次对N型硅片基体进行掩膜处理，在N型硅片基体的正反面形成掩膜层；
④、在N型硅片基体的背面进行激光开槽；
⑤、去除激光开槽对N型硅片基体的损伤，对槽区内沉积生长N型非晶硅层，最后形成N型背场；
⑥、去除N型硅片基体的掩膜层，在N型硅片基体的正面镀上氮化硅叠层膜，N型硅片基体的背面镀上氧化铝和氮化硅叠层膜；
⑦、N型硅片基体背面印刷金属栅线。
为了便于在单晶硅上制备绒面，将所述N型硅片基体采用N型直拉单晶硅，单晶具有各向同性，充分利用各向同性在单晶硅上碱制绒制备金字塔绒面。
为了减小电池在使用中光的反射率，提高短路电流，增加PN结的面积，最终提高电池的光电转换效率，在所述的步骤①中的制绒为碱制绒，碱制绒后的反射率为6%～8%。
进一步的，在所述的步骤②中P型掺杂层的方阻为10～100ohm/sq。
进一步的，在所述的步骤④中激光开槽的槽宽为100～300um。
为了实现在沉积过程中基本温度低，沉积速率快，成膜的质量好，针孔小且不易龟裂的目的，在所述的步骤⑤中对槽区采用PECVD法沉积，在PECVD中通入PH3+SiH4+H2，生长n+a-Si，形成N型非晶硅层，厚度为5～10nm,方阻为10～100ohm/sq。
本发明的有益效果是：本发明提供一种非晶硅钝化背接触电池及其制备方法，解决背景技术中涉及的不足，首先在单晶硅上形成N型非晶硅层，利用N型非晶硅层较好的氢钝化效果和场钝化效果；由于金属电极全部设置在背面，正面完全没有金属栅线，所以短路电流明显提高，将N型非晶硅层作为背结背接触电池中的电场，提高钝化效果，使电池效率上升明显，使工艺变的简单，提高生产效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、N型硅片基体，2、氮化硅膜，3、氧化铝和氮化硅叠层膜，4、N型非晶硅层，5、P型掺杂层，6、金属栅线。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种非晶硅钝化N型背接触电池，包括N型硅片基体1，在N型硅片基体1的背面具有形成P型发射极的P型掺杂层5和形成N型背场的N型非晶硅层4，在P型掺杂层5和N型非晶硅层4上制作电极。
为了减小光的反射率，提高短路电流，增加PN结的面积，最终提高电池的光电转换效率，在P型掺杂层5和N型非晶硅层4上均覆盖氧化铝和氮化硅叠层膜3，在N型硅片基体1的正面制绒，并覆盖氮化硅膜2。
非晶硅钝化N型背接触电池的制备方法主要是通过掩膜的方式在N型硅片基体1的背面扩散形成P型掺杂层5，在扩散后的硅片背面开槽，通过掩膜的方式在开槽区域内沉积N型非晶硅层4，P型掺杂层5和N型非晶硅层4构成背接触电池背面的P型发射极和N型背场。
其中，为了便于在单晶硅上制备绒面，将N型硅片基体1采用N型直拉单晶硅，单晶具有各向同性，充分利用各向同性在单晶硅上碱制绒制备金字塔绒面。
以下是本发明制作方法的具体步骤：
①、在N型硅片基体1的正面进行制绒，制绒为碱制绒，碱制绒后的反射率为6%～8%，并且最后制成的绒面为金字塔绒面结构；
②、N型硅片基体1的正面沉积掩膜层，N型硅片基体1的背面掺硼形成P型掺杂层5，其中，P型掺杂层5的方阻为10～100ohm/sq，最后方阻优选45ohm/sq；
③、采用铪（HF）去除N型硅片基体1的掩膜层和硼硅玻璃（BSG）后再次对N型硅片基体1进行掩膜处理，在N型硅片基体1的正反面形成掩膜层，掩膜为氧化硅膜，优选的厚度为150nm；
④、在N型硅片基体1的背面进行激光开槽，激光开槽的槽宽为100～300um，最后槽宽优选200um；
⑤、采用KOH碱液去除激光开槽对N型硅片基体1的损伤，深度可以达到5um，对槽区内沉积生长N型非晶硅层4，最后形成N型背场，其中，为了实现在沉积过程中基本温度低，沉积速率快，成膜的质量好，针孔小且不易龟裂的目的，对槽区采用PECVD法沉积，在PECVD中通入PH3+SiH4+H2，生长n+a-Si，形成N型非晶硅层4，厚度为5～10nm,方阻为10～100ohm/sq，最后方阻优选30ohm/sq。
⑥、去除N型硅片基体1的掩膜层，在N型硅片基体1的正面镀上氮化硅膜2，氮化硅膜2的厚度优选为60nm,N型硅片基体1的背面镀上氧化铝和氮化硅叠层膜3,氧化铝和氮化硅叠层膜3的总厚度优选为75nm；
⑦、N型硅片基体1背面印刷金属栅线6。
本发明在单晶硅上形成N型非晶硅层4，N型非晶硅层4形成N型背场，利用N型非晶硅层4较好的氢钝化效果和场钝化效果；由于金属电极全部设置在背面，正面完全没有金属栅线6，所以短路电流明显提高，将N型非晶硅层4作为背结背接触电池中的电场，提高钝化效果，使电池效率上升明显，使工艺变的简单，提高生产效率。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种非晶硅钝化N型背接触电池，包括N型硅片基体(1)，其特征是：在所述的N型硅片基体(1)的背面具有形成P型发射极的P型掺杂层（5）和形成N型背场的N型非晶硅层（4），在P型掺杂层（5）和N型非晶硅层（4）上制作电极。
2.根据权利要求1所述的非晶硅钝化N型背接触电池，其特征是：在所述的P型掺杂层（5）和N型非晶硅层（4）上均覆盖氧化铝和氮化硅叠层膜(3)。
3.根据权利要求1或2所述的非晶硅钝化N型背接触电池，其特征是：在所述的N型硅片基体（1）的正面制绒，并覆盖氮化硅膜（2）。
4.一种权利要求1所述的非晶硅钝化N型背接触电池的制备方法，其特征是：通过掩膜的方式在N型硅片基体(1)的背面扩散形成P型掺杂层（5），在扩散后的硅片背面开槽，通过掩膜的方式在开槽区域内沉积N型非晶硅层（4），P型掺杂层（5）和N型非晶硅层（4）构成背接触电池背面的P型发射极和N型背场,P型发射极和N型背场上制作电极。
5.根据权利要求4所述的非晶硅钝化N型背接触电池的制备方法，其特征是：具体步骤为：
①、在N型硅片基体(1)的正面进行制绒；
②、N型硅片基体(1)的正面沉积掩膜层，N型硅片基体(1)的背面扩散形成P型掺杂层(5)；
③、去除N型硅片基体（1）的掩膜层后再次对N型硅片基体(1)进行掩膜处理，在N型硅片基体（1）的正反面形成掩膜层；
④、在N型硅片基体(1)的背面进行激光开槽；
⑤、去除激光开槽对N型硅片基体（1）的损伤，对槽区内沉积生长N型非晶硅层（4），最后形成N型背场；
⑥、去除N型硅片基体(1)的掩膜层，在N型硅片基体(1)的正面镀上氮化硅膜(2)，N型硅片基体(1)的背面镀上氧化铝和氮化硅叠层膜(3)；
⑦、N型硅片基体(1)背面印刷金属栅线(6)。
6.根据权利要求5所述的非晶硅钝化N型背接触电池的制备方法，其特征在于：所述的N型硅片基体（1）为N型直拉单晶硅。
7.根据权利要求5所述的非晶硅钝化N型背接触电池的制备方法，其特征在于：所述的步骤①中的制绒为碱制绒，碱制绒后的反射率为6%～8%。
8.根据权利要求5所述的非晶硅钝化N型背接触电池的制备方法，其特征在于：所述的步骤②中P型掺杂层（5）的方阻为10～100ohm/sq。
9.根据权利要求5所述的非晶硅钝化N型背接触电池的制备方法，其特征在于：所述的步骤④中激光开槽的槽宽为100～300um。
10.根据权利要求5所述的非晶硅钝化N型背接触电池的制备方法，其特征在于：所述的步骤⑤中对槽区采用PECVD法沉积，在PECVD中通入PH3+SiH4+H2，生长n+a-Si，形成N型非晶硅层（4），厚度为5～10nm,方阻为10～100ohm/sq。
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