本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種減少紫外誘導(dǎo)衰減的topcon電池及制備方法。

背景技術(shù)：

1、國際權(quán)威檢測機構(gòu)可再生能源試驗中心（retc）發(fā)布了《2024光伏組件指數(shù)報告》。在2024年版的光伏組件指數(shù)報告中，retc確定了7項重要的可靠性測試，從監(jiān)測結(jié)果看，其中紫外線誘導(dǎo)衰減（uvid）測試結(jié)果令人擔(dān)憂，有40%的組件樣本顯示紅燈警示信號。對于紫外線衰減問題，retc在2023年發(fā)布的《2022光伏組件指數(shù)報告》中就已經(jīng)向行業(yè)發(fā)出警示，報告指出，一些新的電池技術(shù)——最明顯的是n-topcon，似乎易受uvid的影響。

2、對于光伏電池紫外誘導(dǎo)衰減的機理，文獻也有報道，主要有兩種機理解釋。第一種機理認為紫外光作用下，硅和鈍化介質(zhì)膜的界面產(chǎn)生了變化，固定電荷量減少了或者界面態(tài)缺陷密度增加了，進而影響了硅表面的鈍化。第二種機理認為紫外光激發(fā)了熱載流子，熱載流子有很高的遷移率并且有足夠的能量越過界面的勢壘，熱載流子有足夠的動力學(xué)能來破壞鈍化層膜并增加界面態(tài)缺陷密度。

3、有一些方法可以改善光伏組件的紫外誘導(dǎo)衰減，其出發(fā)點為讓紫外光被一些膜層吸收，不直接作用在電池上，例如增加組件封裝材料的紫外吸收、玻璃上涂一層吸收紫外光的薄膜、光伏電池的氮化硅折射率做高來吸收紫外光。但這些方法會減少組件對太陽光的吸收，進而降低電流。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述topcon電池紫外誘導(dǎo)衰減的問題，本發(fā)明提供一種減少紫外誘導(dǎo)衰減的topcon電池及制備方法，可以改善紫外光對界面鈍化的影響。

2、本發(fā)明所述減少紫外誘導(dǎo)衰減的topcon電池，包括硅片，所述的硅片正面由內(nèi)向外依次設(shè)置有第一鈍化層、第二鈍化層、金屬電極，所述的硅片背面由內(nèi)向外依次設(shè)置有隧穿氧化層、摻雜多晶硅層、第二鈍化層、金屬電極，第一鈍化層包括二氧化硅層、或者二氧化硅層與氧化鋁層的疊層。

3、進一步地，第一鈍化層為二氧化硅層時，二氧化硅層厚度為10-20nm。

4、進一步地，第一鈍化層為二氧化硅層與氧化鋁層的疊層時，二氧化硅層的厚度為1-5nm，氧化鋁層的厚度為3-10nm。這樣，富氧的氧化鋁可以提高氧化鋁固定電荷密度；結(jié)合二氧化硅薄層，低的界面態(tài)缺陷密度和高的固定電荷量有利于界面的鈍化，紫外光作用后，界面鈍化可以保持在較好的水平，可以改善紫外誘導(dǎo)衰減。

5、進一步地，第二鈍化層為氮化硅層、或者氮氧化硅層、或者氮化硅層與氮氧化硅層的疊層，第二鈍化層的厚度為60-80nm。

6、本發(fā)明還提供一種上述的減少紫外誘導(dǎo)衰減的topcon電池的制備方法，包括以下步驟：

7、1）硅片正面織構(gòu)化并形成pn結(jié)，背面制備隧穿氧化層、摻雜多晶硅層，表面清洗潔凈；

8、2）在硅片正面生長第一鈍化層，第一鈍化層包括二氧化硅層、或者二氧化硅層與氧化鋁層的疊層；

9、3）在硅片正面和背面分別沉積第二鈍化層；

10、4）電池正面和背面印刷金屬電極，燒結(jié)后完成topcon電池。

11、進一步地，在步驟2）中，第一鈍化層為二氧化硅層時，使用熱氧化方式或者使用ald方式生長二氧化硅層。

12、上述熱氧化方式是將清洗后的硅片裝在石英舟內(nèi)并送入氧化爐管中，充入氮氣，升溫至800℃-900℃，然后充入氧氣，保溫30min-60min，在硅片正面生長一層厚度為10-20nm的二氧化硅層。

13、上述ald方式是將清洗后的硅片裝入小舟內(nèi)送入ald爐管中，充入氮氣，升溫至250℃-350℃，然后交替充入硅前驅(qū)體和氧化前驅(qū)體，每個ald循環(huán)設(shè)置為：硅前驅(qū)體100ms->反應(yīng)7s->氮氣吹掃15s->氧化前驅(qū)體1000ms->反應(yīng)7s->氮氣吹掃15s，100個-200個ald循環(huán)后，在硅表面生長一層厚度為10-20nm的二氧化硅層。

14、進一步地，在步驟2）中，第一鈍化層為二氧化硅層與氧化鋁層的疊層時，使用熱氧化方式或者使用ald方式生長二氧化硅層和使用ald方式生長氧化鋁層。

15、上述熱氧化方式是將清洗后的硅片裝在石英舟內(nèi)并送入氧化爐管中，充入氮氣，升溫至550℃-650℃，然后充入氧氣，保溫20min-60min，在硅片正面生長一層厚度為1-5nm的二氧化硅層。

16、上述ald方式是將清洗后的硅片裝入小舟內(nèi)送入ald爐管中，充入氮氣，升溫至250℃-350℃，然后交替充入硅前驅(qū)體和氧化前驅(qū)體，每個ald循環(huán)設(shè)置為：硅前驅(qū)體100ms->反應(yīng)7s->氮氣吹掃15s->氧化前驅(qū)體1000ms->反應(yīng)7s->氮氣吹掃15s，10個-50個ald循環(huán)后，在硅表面生長一層厚度為1-5nm的二氧化硅層。

17、上述氧化鋁層是使用ald方式形成：將正面生長有二氧化硅層的硅片，裝入小舟送入ald爐管中，升溫至250℃-350℃，然后交替充入鋁前驅(qū)體和氧化前驅(qū)體，每個ald循環(huán)設(shè)置為：鋁前驅(qū)體100ms->反應(yīng)7s->氮氣吹掃12s->氧化前驅(qū)體1000ms->反應(yīng)7s->氮氣吹掃12s，30個-100個ald循環(huán)后，在硅片正面的二氧化硅層上生長一層厚度為3-10nm的氧化鋁層。

18、有益效果：本發(fā)明通過在硅片正面生長一層10-20nm的二氧化硅層，氧原子可以有效飽和硅表面的懸掛鍵，二氧化硅-硅界面的缺陷態(tài)密度極低，有利于界面的鈍化；同時二氧化硅可以阻擋紫外光在硅體內(nèi)激發(fā)的熱載流子越過界面，進而保護界面不被破壞；紫外光作用后，界面仍然可以保持較低的界面態(tài)密度，界面鈍化可以保持在較好的水平，可以改善紫外誘導(dǎo)衰減。當(dāng)在硅片正面生長二氧化硅層與氧化鋁層的疊層時，前面所述，二氧化硅層可以降低二氧化硅-硅界面的缺陷態(tài)密度并阻擋熱載流子越過界面，而氧化鋁層中含有大量的固定電荷密度，疊加二氧化硅層，可以使氧化鋁層富氧，富氧的氧化鋁層中的固定電荷密度更高；當(dāng)二氧化硅層很薄時(1-5nm)，氧化鋁層中的固定電荷可以為硅表面提供較好的場鈍化效應(yīng)。所以，薄二氧化硅與氧化鋁疊層，即能很好鈍化硅表面，又能阻擋熱載流子越過硅界面，當(dāng)紫外光作用后，二氧化硅-硅界面的鈍化可以保持較好的水平，可以改善紫外誘導(dǎo)衰減。

技術(shù)特征：

1.一種減少紫外誘導(dǎo)衰減的topcon電池，其特征在于，包括硅片，所述的硅片正面由內(nèi)向外依次設(shè)置有第一鈍化層、第二鈍化層、金屬電極，所述的硅片背面由內(nèi)向外依次設(shè)置有隧穿氧化層、摻雜多晶硅層、第二鈍化層、金屬電極，第一鈍化層包括二氧化硅層、或者二氧化硅層與氧化鋁層的疊層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少紫外誘導(dǎo)衰減的topcon電池，其特征在于，第一鈍化層為二氧化硅層時，二氧化硅層厚度為10-20nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少紫外誘導(dǎo)衰減的topcon電池，其特征在于，第一鈍化層為二氧化硅層與氧化鋁層的疊層時，二氧化硅層的厚度為1-5nm，氧化鋁層的厚度為3-10nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少紫外誘導(dǎo)衰減的topcon電池，其特征在于，第二鈍化層為氮化硅層、或者氮氧化硅層、或者氮化硅層與氮氧化硅層的疊層，第二鈍化層的厚度為60-80nm。

5.權(quán)利要求1所述的減少紫外誘導(dǎo)衰減的topcon電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減少紫外誘導(dǎo)衰減的topcon電池的制備方法，其特征在于，在步驟2）中，第一鈍化層為二氧化硅層時，使用熱氧化方式或者使用ald方式生長二氧化硅層。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減少紫外誘導(dǎo)衰減的topcon電池的制備方法，其特征在于，在步驟2）中，第一鈍化層為二氧化硅層與氧化鋁層的疊層時，使用熱氧化方式或者使用ald方式生長二氧化硅層和使用ald方式生長氧化鋁層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種減少紫外誘導(dǎo)衰減的TOPCon電池及制備方法，該TOPCon電池包括硅片，所述的硅片正面由內(nèi)向外依次設(shè)置有第一鈍化層、第二鈍化層、金屬電極，所述的硅片背面由內(nèi)向外依次設(shè)置有隧穿氧化層、摻雜多晶硅層、第二鈍化層、金屬電極，第一鈍化層包括二氧化硅層、或者二氧化硅層與氧化鋁層的疊層。本發(fā)明具有減少紫外誘導(dǎo)衰減的優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：符黎明,任常瑞,董建文
受保護的技術(shù)使用者：常州時創(chuàng)能源股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18