CN110085699A - 一种具有钝化接触结构的p型高效电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有钝化接触结构的P型高效电池及其制作方法，属于晶硅太阳能电池生产制造技术领域，其目的是解决P型电池在生产制作过程转化效率低的问题，本发明中P型高效电池包括硅片以及衬底，所述衬底包括相对设置的正面和背面，所述背面包括背面氮化硅层以及背面氮化硅层所覆盖的钝化接触结构；背面电极，所述背面电极贯穿背面氮化硅层并与钝化接触结构接触；位于所述正面的正面结构。制作上述P型高效电池的制作方法包括制隧穿氧化层；制多晶硅掺杂层；制背面保护层；制绒；扩散；两面清洗；退火；制背面氮化硅；制正面氮化硅；丝网印刷。本发明增强了电池背面整体的钝化效果，降低了电池背面的少子复合，提高了电池的转化效率。
Description
技术领域
本发明属于晶硅太阳能电池生产制造技术领域，具体涉及一种具有钝化接触结构的P型高效电池及其制作方法。
背景技术
随着硅片质量的提升，晶硅电池表面复合已经成为制约其效率的主要因素，表面钝化技术尤为重要。Fraunhofer开发了一种表面钝化技术，其在N型硅片的背面生长了一层超薄的可隧穿氧化层和一层高掺杂磷的多晶硅层，这种钝化结构可以极大的降低N型硅片内部的少子的复合，同时高掺杂磷的多晶硅层对于多子来说具有良好的传导性，这种电池可以实现的优秀的钝化接触效果。
目前PERC电池已成为业界的主流产品，其背面普遍采用了氧化铝和氮化硅的叠层结构。因为这种叠层结构不具有导电性能，需要在印刷电极前利用激光在此叠层结构上开槽，局部形成与电极接触的导电通道。然而，局部激光开槽的通道位置处，氧化铝和氮化硅的叠层会被激光消蚀，对叠层结构造成破坏。由于在开槽位置处电极与硅基体直接接触，此处的复合会显著增加，影响了背面的整体的钝化效果，使得电池的开路电压难以进一步提升，进而影响了电池的转化效率。
发明内容
本发明的目的在于：解决现有技术中P型电池在生产制作过程转化效率低下的问题，提供一种具有钝化接触结构的P型高效电池及其制作方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种具有钝化接触结构的P型高效电池，包括：
硅片以及衬底，所述衬底包括相对设置的正面和背面，所述背面包括背面氮化硅层以及背面氮化硅层所覆盖的钝化接触结构；
背面电极，所述背面电极贯穿背面氮化硅层并与钝化接触结构接触；
位于所述正面的正面结构。
其中，所述钝化接触结构包括：
位于所述背面氮化硅层靠近硅片的多晶硅掺杂层；
位于所述多晶硅掺杂层靠近硅片的隧穿氧化层。
其中，所述多晶硅掺杂层为掺杂硼的多晶硅层。
其中，所述隧穿氧化层为二氧化硅层。
一种具有钝化接触结构的P型高效电池的制作方法，包括以下步骤：
S1、表面清洗：对硅片进行两面清洗处理，去除硅片表面的损伤层；
S2、制隧穿氧化层：在硅片背面沉积一层二氧化硅形成隧穿氧化层；
S3、制多晶硅掺杂层：在硅片背面再沉积一层多晶硅层并进行硼掺杂；
S4、制背面保护层：在硅片背面再沉积一层氮化硅形成氮化硅保护层；
S5、制绒：利用碱制绒工艺在正面形成金字塔形的绒面结构；
S6、扩散：在硅片正面进行磷掺杂形成PN结；
S7、两面清洗：对硅片进行两面清洗处理，去除硅片表面的磷硅玻璃以及氮化硅保护层；
S8、退火：在硅片表面沉积一层二氧化硅；
S9、制背面氮化硅：在硅片背面沉积一层氮化硅；
S10、制正面氮化硅：在硅片正面沉积一层氮化硅；
S11、丝网印刷：利用丝网印刷工艺在正面和背面印刷电极；
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的具有钝化接触结构的P型高效电池及其制作方法，主要利用隧穿氧化层和多晶硅掺杂层对整个背面进行了钝化处理，隧穿氧化层具有良好的表面钝化性能，同时作为后续硼掺杂时的阻挡层，防止硼在掺杂过程中过度渗透到硅基体内。由于多晶硅掺杂层形成了能带扭曲，少子受高势垒影响而被排斥，降低了少子在背表面的复合，而多子可以通过隧穿效应穿过隧穿氧化层到达掺杂多晶层，这样便增强了背面的整体的钝化效果，降低了电池背面的少子复合，进一步提升了电池的开路电压，从而提高了电池的转化效率。
2、由于硼掺杂的工艺温度一般要超过900℃，而磷掺杂的工艺温度一般不超过860℃，为了不影响正面扩散时形成的PN结，需要优化电池制作的工艺流程。而本发明提供的制作方法在制绒前便进行了背面钝化接触结构的制作，这样可避免制作多晶硅掺杂层时硼掺杂工艺对正面PN结的影响，避免了对电池性能的影响。
附图说明
图1为本发明中具有钝化接触结构的P型高效电池的结构示意图；
图中标记：1-硅片、2-正面氮化硅层、3-二氧化硅层、4-绒面、5-隧穿氧化层、6-多晶硅掺杂层、7-背面氮化硅层、8-背面电极、9-正面电极。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种具有钝化接触结构的P型高效电池，包括：
硅片1以及衬底，所述衬底包括相对设置的正面和背面，所述背面包括背面氮化硅层7以及背面氮化硅层7所覆盖的钝化接触结构；
背面电极8，所述背面电极8贯穿背面氮化硅层7并与钝化接触结构接触；
位于所述正面的正面结构。
需要说明的是，本发明实施例不限定所述具有钝化接触结构的P型高效电池中钝化接触结构的具体结构，只要能够实现背面正常的钝化，并且能够使电池开路电压进一步提升即可。可选的，本实施例中钝化接触结构包括：位于所述背面氮化硅层7靠近硅片1的多晶硅掺杂层6；位于所述多晶硅掺杂层6靠近硅片1的隧穿氧化层5。
本实施例也不限定多晶硅掺杂层6中所具体掺杂的元素，但作为优选的，所述多晶硅掺杂层6为掺杂硼的多晶硅层；这是因为掺杂硼的多晶硅层在隧穿氧化层上形成了能带扭曲，少子受高势垒影响而被排斥，降低了少子在背表面的复合，而多子可以通过隧穿效应穿过隧穿氧化层到达掺杂多晶层，这样便增强了背面的整体的钝化效果，降低了电池背面的少子复合，进一步提升了电池的开路电压，从而提高了电池的转化效率。
本实施例也不限定隧穿氧化层5的材质，但作为优选的，所述隧穿氧化层5为二氧化硅层，这是由于二氧化硅层具有良好的表面钝化性能，同时作为后续硼掺杂时的阻挡层，防止硼在掺杂过程中过度渗透到硅基体内，从而保障了整体功能的持续有效。
本实施例中不限定正面结构的具体结构，本实施例中正面结构可与常规PERC电池的正面结构相同，可选的，如图1所示，包括覆盖于硅片1上的绒面4，绒面4上覆盖有二氧化硅层3，二氧化硅层3上覆盖有正面氮化硅层2，以及依次贯穿正面氮化硅层2、二氧化硅层3以及绒面4的正面电极9。
一种具有钝化接触结构的P型高效电池的制作方法，包括以下步骤：
S101、表面清洗：对硅片进行两面清洗处理，去除硅片表面的损伤层；
S102、制隧穿氧化层：在背面沉积一层二氧化硅形成隧穿氧化层，可以钝化表面并做为硼掺杂时的阻挡层；
S103、制多晶硅掺杂层：在背面沉积一层多晶硅并进行硼掺杂，在掺杂硼之后，该结构在背面所起的作用是允许空穴隧穿到达多晶硅掺杂层，降低电子在表面的复合，从而对整个背面形成良好的钝化效果，与此同时还会形成硼硅玻璃；
S104、制背面保护层：在背面沉积一层氮化硅形成氮化硅保护层，用于在后续的制绒和扩散时保护背面的多晶硅掺杂层；
S2、制绒：去除正面的硼硅玻璃，利用碱制绒工艺在正面形成金字塔形的绒面结构，增强对光的吸收；
S3、扩散：在正面进行磷掺杂形成PN结，同时生成磷硅玻璃；
S4、两面清洗：去除表面的磷硅玻璃，由于背面氮化硅保护层在扩散时受高温影响钝化效果下降，同时需要去除背面的氮化硅保护层和硼硅玻璃，降低表面的复合；
S5、退火：沉积一层二氧化硅，增强表面的钝化效果；
S6、制背面氮化硅：在背面沉积一层氮化硅，在保护多晶硅掺杂层的同时增强背面的钝化效果；
S7、制正面氮化硅：在正面沉积一层氮化硅作为减反层增强光吸收效果；
S8、丝网印刷：利用丝网印刷工艺在正面和背面印刷电极，在此过程中，背面电极穿透背面氮化硅层且不破坏隧穿氧化层，经过烧结与多晶硅掺杂层形成欧姆接触。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种具有钝化接触结构的P型高效电池，其特征在于，包括：
硅片以及衬底，所述衬底包括相对设置的正面和背面，所述背面包括背面氮化硅层以及背面氮化硅层所覆盖的钝化接触结构；
背面电极，所述背面电极贯穿背面氮化硅层并与钝化接触结构接触；
位于所述正面的正面结构。
2.如权利要求1所述的一种具有钝化接触结构的P型高效电池，其特征在于，所述钝化接触结构包括：
位于所述背面氮化硅靠近硅片的多晶硅掺杂层；
位于所述多晶硅掺杂层靠近硅片的隧穿氧化层。
3.如权利要求2所述的一种具有钝化接触结构的P型高效电池，其特征在于，所述多晶硅掺杂层为掺杂硼的多晶硅层。
4.如权利要求2或3所述的一种具有钝化接触结构的P型高效电池，其特征在于，所述隧穿氧化层为二氧化硅层。
5.一种具有钝化接触结构的P型高效电池的制作方法，其特征在于，用于形成权利要求1-4中任一项所述的具有钝化接触结构的P型高效电池，所述制作方法包括：
S1、提供所述硅片背面的衬底；
S101、制隧穿氧化层：先在背面沉积一层隧穿氧化层；
S102、制多晶硅掺杂层：再在背面沉积一层多晶硅掺杂层；
S103、制背面保护层：最后在背面沉积一层氮化硅；
S2、制绒；
S3、扩散；
S4、两面清洗；
S5、退火；
S6、制背面氮化硅；
S7、制正面氮化硅；
S8、丝网印刷。
6.如权利要求1所述的一种具有钝化接触结构的P型高效电池的制作方法，其特征在于：所述隧穿氧化层为二氧化硅氧化层。
7.如权利要求1所述的一种具有钝化接触结构的P型高效电池的制作方法，其特征在于：步骤S102中在沉积多晶硅掺杂层时并进行硼掺杂。
8.如权利要求7所述的一种具有钝化接触结构的P型高效电池的制作方法，其特征在于：步骤S101之前还包括表面清洗，具体为对P型硅片进行两面清洗处理，去除硅片表面的损伤层。
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