一种新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法及其产品

本发明涉及太阳能光伏行业，特别是一种新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法。

背景技术：

1、太阳能作为一种可持续的再生能源已成为人类使用能源中的重要组成部分。而在当今的光伏市场，晶体硅电池占据超过九成的份额，而到目前为止，单晶硅太阳电池又是晶硅电池中的领跑者，其效率一直处于单结太阳电池效率的领先水平。单晶硅是制备高效太阳电池的理想选择，具有晶体结构完美、禁带宽度合适 (1.12 ev)、储量丰富的特点。此外，n型单晶硅还具有纯度高、杂质少、晶界位错缺陷低、少子寿命高以及电阻率易控等优势。

2、当前研究的高效晶硅太阳电池主要包括perc太阳电池、perl太阳电池、shj太阳电池、topcon太阳电池、polo太阳电池、tbc太阳电池、hbc太阳电池等。相较于多晶硅太阳电池，单晶硅太阳电池具有良好的稳定性和转换效率，而由于硅片制造工艺的不断推陈出新，单晶硅太阳电池的制造成本持续下降，效率也不断提升。在高效晶硅电池中, topcon太阳电池因其优异的表面钝化效果以及与传统产线兼容性好的优势而受到持续关注。该电池最显著的特征是其高质量的超薄氧化硅和重掺杂多晶硅的叠层结构, 对全背表面实现了高效钝化, 同时载流子选择性地被收集, 具有制备工艺简单、使用 n 型硅片无光致衰减问题和与传统高温烧结技术相兼容等优点。

3、硅基叠层钝化接触电池是晶体硅研发制造的最高水平，目前正在成为太阳电池研发新一代技术的热点。硅基叠层钝化接触的底电池是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池技术，其电池结构为n型硅衬底电池，在电池背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂多晶硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合。其是在制绒的n型硅片上，通过硼、磷管式扩散制备正面p型发射结和n型背面全扩散，然后通过pecvd技术在前后表面制备钝化层和减反膜，正面电极使用常规丝网印刷工艺完成。需选择低功函数，透明且导电的电子选择性材料，通常为过渡金属氧化物、氮化物、碱金属氟化物以及碱土金属氟化物。但这些化合物对于厚度控制要求较高，形成的透明导电层厚度较大，导电性能会大大降低。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有的硅基叠层钝化电池制备中存在的问题，提出了本发明，本发明解决了现有技术中导电性能低的技术问题，本发明使用开槽沉积n+-poly-si层，降低透明导电层厚度，使用本发明制备成的硅基叠层钝化接触太阳能电池更加高效。

3、因此，本发明的目的是提供一种新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法，包括，

4、s1：以单晶硅片作为基体，对基体的一个单面进行形貌处理，在一个单面进行制绒，形成正面绒面；

5、s2：在正面绒面上通过气相扩散/印刷硼掺杂源，形成p+层；

6、s3：对基体进行形貌处理，在另一个单面进行制绒，形成反面绒面；

7、s4：在反面绒面生长表面钝化层和电子遂穿层；

8、s5：在反面单面生长掺杂或本征单晶硅，退火或pocl3沉积形成n+-poly-si层；

9、s6：通过碱溶液及酸溶液，分别去除正反两面的掺杂氧化层，获得洁净的表面；

10、s7：分别在正面的p+层和反面的n+-poly-si层上同时沉积alox层和sinx层；

11、s8：在反面的sinx层上沉积ag 浆料，经过退火处理形成反面ag 电极；

12、s9：在正面的sinx钝化层上沉积mgfx，形成减反射膜层；

13、s10：采用绿光的激光开膜的方式开槽正面的减反射膜层，采用红光激光掺杂开槽区域，形成重掺杂区p++层；

14、s11：在p++层上单面生长掺杂或本征单晶硅，退火或pocl3沉积形成n+-poly-si层；

15、s12：在正面旋涂或浸渍c60，经过退火处理后，形成c60薄膜；

16、s13：在c60薄膜上沉积钙钛矿层；

17、s14：在钙钛矿层上旋涂、喷涂或浸渍niox，经过退火处理后，形成niox薄膜；

18、s15：在niox薄膜上沉积mgfx，形成减反射膜层；

19、s16：正面沉积ag浆料，经过退火处理形成正面ag 电极；制得产品。

20、作为本发明中新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s1中，以n/p型高少子寿命的硅片作为基体，于槽式机台里，进行碱/双氧水预清洗，并进行制绒，形成金字塔的高度为1～5 µm，宽度为1～3 µm，反射率4～10%；所述步骤s4中，酸洗去除正面绕镀的硼硅玻璃，后于槽式机台里，进行碱/双氧水预清洗及抛光处理，硅晶粒尺寸10～30 µm，反射率35～45%，再进行制绒，反射率4～10 %。

21、作为本发明中新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤2中，p+表面浓度1e18～1e20atoms/cm3, 结深0.2～0.6 µm；所述步骤s4中，采用热蒸发法沉积siox表面钝化层和lifx电子隧穿层，siox厚度为1～3 nm，lifx厚度为1～3 nm。

22、作为本发明中新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s5和步骤s11中，采用lpcvd或pecvd或pvd单面生长掺杂或本征微晶硅，步骤s5中的n+-poly-si层厚度为30～70 nm, 表面浓度1e19～1e21atoms/cm3，步骤s11中的n+-poly-si层厚度为5～20 nm。

23、作为本发明中新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s7中，采用pecvd或ald在正面和反面生长alox层和sinx层，alox厚度为2～10nm，sinx厚度为65～85 nm。

24、作为本发明中新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s9中，采用热蒸法在sinx层上沉积30～60 nm的mgfx，步骤s15中，采用热蒸法在niox薄膜上沉积50～120 nm的mgfx，正面反射率控制在1%以下。

25、作为本发明中新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s10中，p++层表面浓度1e19～1e20atoms/cm3, 结深0.3～0.7 µm。

26、作为本发明中新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s12中，c60薄膜的厚度为50～100 nm。

27、作为本发明中新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s14中，采用液法或物理气相沉积法制备niox，nio x薄膜的厚度为50～100nm。

28、作为本发明中新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法的一种优选方案，其中：所述电池以n/p型高少子寿命的硅片作为基体，所述基体的正面依次为p+层、alox钝化层、sinx钝化层、mgfx减反射膜层、c60薄膜、p++层、n+-poly-si层、钙钛矿层、nio x薄膜、mgfx减反射膜层和正面ag电极；基体的反面依次为siox表面钝化层、lifx电子隧穿层、n+-poly-si层、alox钝化层、sinx钝化层和反面ag电极。

29、本发明与现有相比，具有以下有益效果：通过激光开槽的方式沉积局域p++重扩区域，再沉积整面n+-poly-si，形成局域选择性、低寄生吸收的隧道复合结结构，在其表面叠加宽带隙电池结构，制备成的硅基叠层钝化接触太阳能电池更加高效。

技术特征：

1.一种新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.如权利要求1所述的新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，以n/p型高少子寿命的硅片作为基体，于槽式机台里，进行碱/双氧水预清洗，并进行制绒，形成金字塔的高度为1～5 µm，宽度为1～3 µm，反射率4～10%；所述步骤s4中，酸洗去除正面绕镀的硼硅玻璃，后于槽式机台里，进行碱/双氧水预清洗及抛光处理，形成硅晶粒尺寸10～30 µm，反射率35～45%，再进行制绒，反射率4～10%。

3.如权利要求1所述的新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤2中，p+表面浓度1e18～1e20 atoms/cm3, 结深0.2～0.6 µm；所述步骤s4中，采用热蒸发法沉积siox表面钝化层和lifx电子隧穿层，siox厚度为1～3 nm，lifx厚度为1～3nm。

4.如权利要求1所述的新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤s5和步骤s11中，采用lpcvd或pecvd或pvd单面生长掺杂或本征微晶硅，步骤s5中的n+-poly-si层厚度为30～70 nm, 表面浓度1e19～1e21 atoms/cm3，步骤s11中的n+-poly-si层厚度为5～20 nm。

5.如权利要求1所述的新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤s7中，采用pecvd或ald在正面和反面生长alox层和sinx层，alox厚度为2～10nm，sinx厚度为65～85 nm。

6.如权利要求1所述的新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤s9中，采用热蒸法在sinx层上沉积30～60 nm的mgfx，步骤s15中，采用热蒸法在niox薄膜上沉积50～120 nm的mgfx，正面反射率控制在1%以下。

7.如权利要求1所述的新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤s10中，p++层表面浓度1e19～1e20 atoms/cm3, 结深0.3～0.7 µm。

8.如权利要求1所述的新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤s12中，c60薄膜的厚度为50～100 nm。

9.如权利要求1所述的新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法，其特征在于：所述步骤s14中，采用液法或物理气相沉积法制备niox，niox薄膜的厚度为50～100 nm。

10.如权利要求1～9任一项方法制备的一种新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池，其特征在于：所述电池以n/p型高少子寿命的硅片作为基体，所述基体的正面依次为p+层、alox钝化层、sinx钝化层、mgfx减反射膜层、c60薄膜、p++层、n+-poly-si层、钙钛矿层、niox薄膜、mgfx减反射膜层和正面ag电极；基体的反面依次为siox表面钝化层、lifx电子隧穿层、n+-poly-si层、alox钝化层、sinx钝化层和反面ag电极。

技术总结
本发明公开了一种新型隧道复合结的硅基叠层钝化接触电池制备方法及其产品，其以单晶硅片作为基体，对基体的一个单面进行制绒，形成正面绒面；在正面绒面上形成正面p<supgt;+</supgt;层；对基体的另一个单面进行制绒，形成反面绒面；反面生长表面钝化层和电子遂穿层；生长掺杂或本征单晶硅，形成n<supgt;+</supgt;‑poly‑Si层；清洗；分别在正面和反面同时沉积AlO<subgt;x</subgt;层和SiN<subgt;x</subgt;层；正面沉积MgF<subgt;x</subgt;；激光开槽并采用红光激光掺杂；正面生长掺杂或本征单晶硅，退火或POCl<subgt;3</subgt;沉积；在正面旋涂或浸渍C<subgt;60</subgt;，并进行退火处理；正面沉积钙钛矿层后再生长NiO<subgt;x</subgt;薄膜；正面沉积MgF<subgt;x</subgt;；使用本发明能制得更加高效的电池。

技术研发人员：王芹芹,黄玮,李绿洲,丁建宁
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23