專利名稱：摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)的雙面鈍化太陽(yáng)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及晶體硅太陽(yáng)能電池制造領(lǐng)域，具體為一種利用摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)來(lái)制備高效太陽(yáng)電池。
背景技術(shù)：
從目前的光伏市場(chǎng)來(lái)看，硅太陽(yáng)電池占據(jù)大部分的市場(chǎng)份額。根據(jù)所使用的材料類型的不同，硅太陽(yáng)電池可以分為晶體硅太陽(yáng)電池以及薄膜硅太陽(yáng)電池。由于設(shè)備昂貴、工藝較復(fù)雜以及轉(zhuǎn)化效率較低等原因，薄膜硅太陽(yáng)電池所占市場(chǎng)份額要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于晶體硅太陽(yáng)電池。根據(jù)預(yù)測(cè)，晶體硅太陽(yáng)電池在未來(lái)幾年內(nèi)仍將是光伏市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。因此，提高晶體硅太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)化效率，降低綜合發(fā)電成本，對(duì)整個(gè)光伏行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。為了降低光伏發(fā)電成本，降低太陽(yáng)電池制造成本或者提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)化效率是兩個(gè)有效途徑。隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，太陽(yáng)電池制造成本在不斷下降，電池效率也在不斷提高。在目前鋁背場(chǎng)常規(guī)工藝條件下，由于背表面復(fù)合的影響，太陽(yáng)光譜中的長(zhǎng)波損失比較嚴(yán)重，電池效率難以得到明顯地提高。因此，背面鈍化及點(diǎn)接觸電池結(jié)構(gòu)受到廣泛的關(guān)注。根據(jù)計(jì)算，普通鋁背場(chǎng)電池的背表面復(fù)合速度約為1000-1500cm/s， 根據(jù)理論模擬，在lOOOcm/s的附近區(qū)域內(nèi)，背表面復(fù)合速度對(duì)電池效率具有非常明顯的影口向Metz，A. and R. Heze 1，High-quality passivated rear contact structure for silicon solar cells based on simple mechanical abrasion. Conference Record of the Twenty-Eighth Ieee Photovoltaic Specialists Conference - 2000， 2000: p. 172-175。因此，在文獻(xiàn)報(bào)道中，采用背表面鈍化背面點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)的電池，在優(yōu)化工藝條件下，均可以得到明顯的效率提升Mittelstadt，L.，et al.，F(xiàn)ront and rear silicon-nitride-passivated multicrystalline silicon solar cells with an efficiency of 18. 1%. Progress in Photovoltaics, 2002. 10(1) : p. 35—39。目前為止，很多種介質(zhì)膜已經(jīng)被用來(lái)作太陽(yáng)電池背表面鈍化，包括SiOx，SiNx, SiOx/SiNx疊層結(jié)構(gòu)以及寬禁帶的SiCx。文獻(xiàn)報(bào)道中的SiOx往往采用熱氧化生長(zhǎng)的SiOx，然而這種方式需要硅片多經(jīng)歷一步高溫過(guò)程，有可能會(huì)引起硅片電學(xué)性能下降，而PECVD生長(zhǎng)的SiOx 鈍化效果又比較差，起不到較好的背表面鈍化的效果；SiNx中由于固定電荷的影響，可能會(huì)誘導(dǎo)形成背表面浮動(dòng)結(jié)，如果與背電極直接接觸會(huì)引起電池漏電，需要電學(xué)隔離，不利于生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化。SiCx相對(duì)來(lái)說(shuō)是一種利用PECVD常規(guī)生產(chǎn)設(shè)備且沉積工藝較簡(jiǎn)單的背面鈍化介質(zhì)膜，文獻(xiàn)中也報(bào)道了背表面復(fù)合速度可以達(dá)到低于lOcm/s的水平D. Suwito, T. Roth, D. Pysch, L. Korte, A. Richter, S. Janz, S. W. Glunz, Detailed Study on the Passivation Mechanism of a-SixCl-x for the Solar Cell Rear Side, 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 1-5 September 2008，Valencia, Spain, 1023-10 ],采用SiCx作背表面鈍化的電池效率可達(dá)20%以上Suwito, D. ； Janz, S. ； Hermle, M. ； Glunz, S. W. , High-Efficiency Silicon Solar Cells With Intrinsic and Doped a-SixCl-x Rear Side Passivation, 24th EuropeanSolar Energy Conference and Exhibition, Hamburg, Germany。從表面鈍化機(jī)理來(lái)說(shuō)，鈍化效果來(lái)自于兩個(gè)方面，一個(gè)是化學(xué)鈍化，一個(gè)是場(chǎng)鈍化。在目前對(duì)SiCx薄膜鈍化的研究中，忽略了場(chǎng)鈍化的效果。SiCx薄膜作為一種寬禁帶半導(dǎo)體，通過(guò)摻雜控制可以在很大范圍內(nèi)對(duì)其費(fèi)米能級(jí)的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)摻雜的SiCx薄膜與硅基體接觸時(shí)，由于費(fèi)米能級(jí)的差異，硅片近表面會(huì)產(chǎn)生能帶彎曲，通過(guò)合理的摻雜，就可以使電池背面形成誘導(dǎo)的背表面場(chǎng)，提高鈍化效果及收集效率。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型目的為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用摻雜的 SiCx薄膜的高效太陽(yáng)電池及其制備方法。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所述的一種摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)的雙面鈍化太陽(yáng)電池，包括正面Ag電極、SiNx或SiOx減反射鈍化膜、磷擴(kuò)散層、P型硅基體、P型摻雜SiCx鈍化膜、背面Al電極；所述P型硅基體的前表面上有磷擴(kuò)散層，磷擴(kuò)散層上覆有SiNx或SiOx減反射鈍化膜，減反射鈍化膜上有正面Ag電極，正面Ag電極底面與磷擴(kuò)散層接觸；P型硅基體的背面覆有P型摻雜SiCx鈍化膜，ρ型摻雜SiCx鈍化膜開(kāi)槽并制作背面Al電極，背面Al電極在背面開(kāi)槽處與P型硅基體接觸。本實(shí)用新型還公開(kāi)了一種摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)的雙面鈍化太陽(yáng)電池的制備方法，該方法的具體步驟如下(1)硅片去損傷并制絨；(2)磷擴(kuò)散；(3)去背結(jié);(4)正面采用PECVD生長(zhǎng)7(T90nm的SiNx或SiOx減反射鈍化膜；(5)背面沉積ρ型摻雜SiCx鈍化膜；(6)在ρ型摻雜SiCx鈍化膜上開(kāi)槽；(7)制備正面Ag電極；(8)制備背面Al及Ag電極；(9)燒結(jié)或退火。本實(shí)用新型者中所述步驟(5)背面沉積ρ型摻雜SiCx鈍化膜方法為采用PECVD 生長(zhǎng)的B摻雜的SiCx膜鈍化，摻雜濃度為Ippba至lOYpma，厚度為5(Tl50nm，也可選SiCx 與SiNx或者SiOx的疊層。本實(shí)用新型者中所述步驟(7)制備正面Ag電極；方式可以為激光摻雜加上電鍍、 或噴墨打印加上電鍍、或絲網(wǎng)印刷。本實(shí)用新型中步驟(8)制備背面Al電極可采用如下三種方式制備1、采用絲網(wǎng)印刷，2、采用沉積Al電極方式，3、采用激光燒結(jié)LFC方式。上述三種方式制備背面Al電極的具體步驟如下(一 )采用絲網(wǎng)印刷制備背面Al電極時(shí)，所述步驟(8)制備背面Al電極的具體步驟是(al)背面印刷Al漿并烘干；(a2)背面印刷背Ag電極；[0024](a3)熱處理，溫度為35(T900°C，時(shí)間為5s 100s。(二)采用沉積Al電極方式制備背面Al電極時(shí)，所述步驟(8)制備背面Al電極的具體步驟是(bl)背面通過(guò)濺射或者熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)等工藝形成Al電極，厚度為廣3Mffl;(b2)熱處理，溫度為35(T900°C，時(shí)間為k 100s。(三)采用激光燒結(jié)LFC方式制備背面Al電極時(shí)，去除步驟(6)并且所述步驟(8) 制備背面Al電極的具體步驟是(cl)背面沉積Al電極或印刷Al漿并烘干；(c2)激光燒結(jié)實(shí)現(xiàn)背面電極局部接觸；本實(shí)用新型中所述步驟(6)采用腐蝕性漿料或者激光工藝在ρ型摻雜SiCx鈍化膜上槽。有益效果本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型利用費(fèi)米能級(jí)平衡原理，將摻雜的SiCx薄膜應(yīng)用于高效太陽(yáng)電池，通過(guò)控制SiCx膜層的摻雜類型及濃度，使ρ型硅片基體背面誘導(dǎo)形成背表面場(chǎng)，利用其優(yōu)良的鈍化特性以及誘導(dǎo)背場(chǎng)的作用來(lái)提高電池效率；(2)本實(shí)用新型所得的太陽(yáng)電池，由于背面鈍化效果的提高，可以得到效率大于 19%的單晶太陽(yáng)電池及效率大于17. 5%的多晶硅太陽(yáng)電池。

圖1為本實(shí)用新型所述電池的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2為本實(shí)用新型誘導(dǎo)背面場(chǎng)能彎曲示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定。實(shí)施例1[0039]一種摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)的雙面鈍化太陽(yáng)電池，包括正面Ag電極l、SiNx或 SiOx減反射鈍化膜2、磷擴(kuò)散層3、P型硅基體4、ρ型摻雜SiCx鈍化膜5、背面Al電極6 ； 所述P型硅基體4的前表面上有磷擴(kuò)散層3，磷擴(kuò)散層3上覆有SiNx或SiOx減反射鈍化膜 2，減反射鈍化膜2上有正面Ag電極1，正面Ag電極1底面與磷擴(kuò)散層3接觸；P型硅基體 4的背面覆有ρ型摻雜SiCx鈍化膜5，ρ型摻雜SiCx鈍化膜5開(kāi)槽并制作背面Al電極6， 背面Al電極6在背面開(kāi)槽處與P型硅基體4接觸。一種摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)的雙面鈍化太陽(yáng)電池的制備方法，采用絲網(wǎng)印刷制備背面Al電極，以ρ型單晶硅片為基體材料，制備方法的具體步驟如下(1)硅片去損傷并制絨；(2)磷擴(kuò)散，方阻值 3(Tl20ohm/Sq ；(3)去背結(jié)；(4)正面采用PECVD生長(zhǎng)90nm的SiNx或SiOx減反射鈍化膜；
5[0045](5)背面采用PECVD生長(zhǎng)的B摻雜的SiCx膜鈍化，摻雜濃度lOYpma，厚度為50nm ；(6)采用腐蝕性漿料在ρ型摻雜SiCx鈍化膜上開(kāi)槽；(7)采用激光摻雜加上電鍍的方式制備正面電極；(8)背面印刷Al漿并烘干；(9)背面印刷背Ag電極；(10)燒結(jié)。實(shí)施例2一種摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)的雙面鈍化太陽(yáng)電池，包括正面Ag電極l、SiNx或 SiOx減反射鈍化膜2、磷擴(kuò)散層3、P型硅基體4、ρ型摻雜SiCx鈍化膜5、背面Al電極6 ； 所述P型硅基體4的前表面上有磷擴(kuò)散層3，磷擴(kuò)散層3上覆有SiNx或SiOx減反射鈍化膜 2，減反射鈍化膜2上有正面Ag電極1，正面Ag電極1底面與磷擴(kuò)散層3接觸；P型硅基體 4的背面覆有ρ型摻雜SiCx鈍化膜5，ρ型摻雜SiCx鈍化膜5開(kāi)槽并制作背面Al電極6， 背面Al電極6在背面開(kāi)槽處與P型硅基體4接觸。一種摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)的雙面鈍化太陽(yáng)電池的制備方法，采用沉積Al電極方式制備背面Al電極，以ρ型單晶硅片為基體材料，制備方法的具體步驟如下ρ型單晶硅片為基體材料，電池制作工藝步驟如下(1)硅片去損傷并制絨；(2)磷擴(kuò)散，方阻值 60ohm/sq ；(3)去背結(jié)；(4)正面采用PECVD生長(zhǎng)70nm的SiNx或SiOx減反射鈍化膜；(5)背面采用PECVD生長(zhǎng)的B摻雜的SiCx與SiNx或者SiOx的疊層的鈍化膜，摻雜濃度為104ppma，厚度為150nm ；(6)采用激光工藝在ρ型摻雜SiCx鈍化膜上開(kāi)槽；(7)采用噴墨打印加上電鍍方式制備正面電極；(8)熱處理，溫度為900°C，時(shí)間為k ；(9)背面通過(guò)濺射工藝形成Al電極，厚度為3Mffl ；(10)熱處理，溫度為900°C，時(shí)間為5s。實(shí)施例3一種摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)的雙面鈍化太陽(yáng)電池，包括正面Ag電極l、SiNx或 SiOx減反射鈍化膜2、磷擴(kuò)散層3、P型硅基體4、ρ型摻雜SiCx鈍化膜5、背面Al電極6 ； 所述P型硅基體4的前表面上有磷擴(kuò)散層3，磷擴(kuò)散層3上覆有SiNx或SiOx減反射鈍化膜 2，減反射鈍化膜2上有正面Ag電極1，正面Ag電極1底面與磷擴(kuò)散層3接觸；P型硅基體 4的背面覆有ρ型摻雜SiCx鈍化膜5，ρ型摻雜SiCx鈍化膜5開(kāi)槽并制作背面Al電極6， 背面Al電極6在背面開(kāi)槽處與P型硅基體4接觸。一種摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)的雙面鈍化太陽(yáng)電池的制備方法，采用激光燒結(jié) (LFC)方式制備背面Al電極，以ρ型單晶硅片為基體材料，制備方法的具體步驟如下(1)硅片去損傷并制絨；(2)磷擴(kuò)散，方阻值 lOOohm/sq ；(3)去背結(jié)；[0071](4)正面采用PECVD生長(zhǎng)80nm的SiNx或SiOx減反射鈍化膜；(5)背面采用PECVD生長(zhǎng)的B摻雜的SiCx膜鈍化，摻雜濃度為104ppma，厚度為 IOOnm ；(6)采用絲網(wǎng)印刷制備正面電極；(7)熱處理，溫度為600°C，時(shí)間為35s ；(8)背面沉積Al電極；(9)采用激光燒結(jié)實(shí)現(xiàn)背面電極局部接觸。
權(quán)利要求1. 一種摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)的雙面鈍化太陽(yáng)電池，其特征在于它包括正面Ag 電極(1)、SiNx或SiOx減反射鈍化膜(2)、磷擴(kuò)散層(3)、P型硅基體(4)、ρ型摻雜SiCx鈍化膜(5)、背面Al電極(6)；所述P型硅基體(4)的前表面上有磷擴(kuò)散層(3)，磷擴(kuò)散層(3) 上覆有SiNx或SiOx減反射鈍化膜(2)，減反射鈍化膜(2)上有正面Ag電極(1)，正面Ag電極(1)底面與磷擴(kuò)散層(3)接觸；P型硅基體(4)的背面覆有ρ型摻雜SiCx鈍化膜(5)，ρ 型摻雜SiCx鈍化膜(5)開(kāi)槽并制作背面Al電極(6)，背面Al電極(6)在背面開(kāi)槽處與P型硅基體(4)接觸。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種摻雜碳化硅薄膜誘導(dǎo)背場(chǎng)的雙面鈍化太陽(yáng)電池，該電池采用P型硅為基體，P型硅基體的前表面上有磷擴(kuò)散層，磷擴(kuò)散層上覆有SiNx或SiOx減反射鈍化膜，減反射鈍化膜上有正面Ag電極，正面Ag電極底面通過(guò)燒結(jié)燒穿鈍化膜后與磷擴(kuò)散層接觸；P型硅基體的背面覆有p型摻雜SiCx鈍化膜，p型摻雜SiCx鈍化膜開(kāi)槽并制作背面Al電極，背面Al電極在背面開(kāi)槽處與P型硅基體形成接觸。本實(shí)用新型將摻雜的SiCx薄膜應(yīng)用于高效太陽(yáng)電池，通過(guò)控制SiCx膜層的摻雜類型及濃度，使p型硅片基體背面誘導(dǎo)形成背表面場(chǎng)，利用其優(yōu)良的鈍化特性以及誘導(dǎo)背場(chǎng)的作用來(lái)提高電池效率。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK202134543SQ201120182339
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者夏正月, 姜慶堂, 宋文濤, 李曉強(qiáng), 楊灼堅(jiān), 董經(jīng)兵, 邢國(guó)強(qiáng), 陶龍忠, 高艷濤 申請(qǐng)人:奧特斯維能源(太倉(cāng))有限公司