P型钝化接触电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是涉及一种P型钝化接触电池及其制备方法。

背景技术

随着化石能源的渐渐枯竭，可再生能源是目前世界各国研究的重点，其中太阳能电池一个重要的研究对象。

2013年德国首次提出TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)钝化接触结构，该结构由隧穿氧化硅层和掺杂多晶硅层构成，隧穿氧化硅层起到化学钝化作用，掺杂多晶硅层起到场效应钝化作用。化学钝化与场效应钝化两者共同作用能够实现优异的硅表面钝化作用，有效抑制硅表面复合。同时，该结构能够根据掺杂多晶硅层的掺杂类型，将不同载流子从硅基底中提取出来，实现接触作用。当硅材料中掺入少量硼等三价元素原子就会成为P型钝化接触电池。

然而，目前的P型钝化接触电池钝化接触结构在隧穿氧化硅层上直接覆盖三价元素掺杂多晶硅层，场效应钝化作用较弱。其根本原因是：P型钝化接触电池中其多晶硅层掺杂的是三价元素，三价元素的特性决定了其在多晶硅层中的掺杂浓度较低，基本在10的19次方数量级。而N型钝化接触电池中其多晶硅层掺杂的是五价元素，五价元素在多晶硅层中的掺杂浓度基本在10的20次方数量级。而掺杂浓度低，掺杂多晶硅费米能级与硅基底费米能级差距小，形成的内建电场弱，场效应钝化作用弱，载流子复合速率高，导致P型钝化接触电池比N型钝化接触电池的硅表面钝化效果差。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种P型钝化接触电池及其制备方法，使P型钝化接触电池也有较好的硅表面钝化效果。

本实发明目的通过以下技术方案来实现：

一种P型钝化接触电池，包括P型硅基底，所述P型硅基底正面覆盖有N型发射极层，位于所述N型发射极层上的减反层和第一银栅线；并包括依次覆

盖所述P型硅基底背面的隧穿氧化硅层、隧穿氧化铝层、三价元素掺杂多晶硅5层，以及位于所述三价元素掺杂多晶硅层上的钝化膜层和第二银栅线；所述隧

穿氧化硅层和所述隧穿氧化铝层两层叠加的厚度为0.5-2nm。

进一步的，所述减反层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中任意一种或多种的组合。

进一步的，所述减反层的厚度为60-90nm。

0进一步的，所述N型发射极层的厚度为0.1-2um。

进一步的，所述P型硅基底的电阻率为0.1-50Ω/cm，厚度为10-300um。

进一步的，所述隧穿氧化硅层和所述隧穿氧化铝层的厚度均为0.25-1nm。

进一步的，所述三价元素掺杂多晶硅层掺杂的三价元素为硼、镓、铟中任意一种或多种的组合。

5进一步的，所述三价元素掺杂多晶硅层的厚度为90-150nm。

进一步的，所述钝化膜层为氮化硅、氧化铝、氮氧化硅中任意一种或多种的组合，所述钝化膜层的厚度为30-150nm。

一种P型钝化接触电池的制备方法，包括：

步骤1：对P型硅基底制绒，形成绒面；

0步骤2：对所述P型硅基底的正面进行磷扩散，依次在所述P型硅基底的正面形成所述N型发射极层和磷硅玻璃层；

步骤3：去除所述P型硅基底背面和侧面的所述N型发射极层和所述磷硅玻璃层，保留所述P型硅基底正面的所述N型发射极层和所述磷硅玻璃层；

步骤4：在所述P型硅基底背面依次沉积隧穿氧化硅层与隧穿氧化铝层；5步骤5：在所述隧穿氧化铝层的背面沉积三价元素掺杂多晶硅层，并激活

所述三价元素掺杂多晶硅层中掺杂的三价元素；

步骤6：在所述三价元素掺杂多晶硅层的背面沉积氧化硅层；

步骤7：去除正面和侧面多余的所述三价元素掺杂多晶硅层；

步骤8：去除所述磷硅玻璃层和所述氧化硅层；

步骤9：在所述N型发射极层的正面沉积减反层，在所述三价元素掺杂多晶硅层的背面沉积钝化膜层；

步骤10：在所述减反层的正面布置第一银栅线，所述第一银栅线穿透所述减反层与所述N型发射极层连接；在所述钝化膜层的背面布置第二银栅线，所述第二银栅线穿透所述钝化膜层与所述三价元素掺杂多晶硅层连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过在隧穿氧化硅层和三价元素掺杂多晶硅层间设置遂穿氧化铝层，由于遂穿氧化铝层表面具有高固定负电荷密度，可使场效应钝化效果好。通过隧穿氧化硅层和隧穿氧化铝、三价元素掺杂多晶硅层相结合，能够提供更优异的场效应钝化效果，进而弥补三价元素掺杂多晶硅层场效应钝化作用较弱的问题，改善P型钝化接触电池的硅表面钝化作用。并且隧穿氧化铝层的致密性较好，可以较好的隔绝三价元素掺杂多晶硅层形成过程中三价元素的侵蚀，避免因三价元素过多侵蚀隧穿层会导致隧穿层钝化效果的急剧劣化。

附图说明

图1是本发明的P型钝化接触电池的结构示意图；

图2-图11是本发明P型钝化接触电池的制备过程中的结构示意图。

图中：

1-第一银栅线；2-减反层；3-N型发射极层；4-P型硅基底；5-隧穿氧化硅层；6-隧穿氧化铝层；7-三价元素掺杂多晶硅层；8-钝化膜层；9-第二银栅线；10-磷硅玻璃层；11-氧化硅层。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本发明的一种P型钝化接触电池，

一种P型钝化接触电池，包括P型硅基底4，所述P型硅基底4正面覆盖有N型发射极层3，位于所述N型发射极层3上的减反层2和第一银栅线1。并包括依次覆盖所述P型硅基底4背面的隧穿氧化硅层5、隧穿氧化铝层6、三价元素掺杂多晶硅层7，以及位于所述三价元素掺杂多晶硅层7上的钝化膜层8和第二银栅线9。其中：

所述减反层2用于减少光的反射，可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中任意一种或多种的组合。所述减反层2的厚度可以是60-90nm。

所述N型发射极层3的厚度可以是0.1-2um。

所述P型硅基底4的电阻率可以是0.1-50Ω/cm，厚度可以是10-300um。所述P型硅基底4可以是掺杂硼、镓等三价元素的硅基体。

所述隧穿氧化硅层5和所述隧穿氧化铝层6两层叠加的厚度可以是0.5-2nm。所述隧穿氧化硅层5和所述隧穿氧化铝层6的厚度均可以是0.25-1nm。

所述三价元素掺杂多晶硅层7掺杂的三价元素可以是硼、镓、铟中任意一种或多种的组合。所述三价元素掺杂多晶硅层7的厚度可以是90-150nm。

所述钝化膜层8的厚度可以是30-150nm。所述钝化膜层8可以是氮化硅、氧化铝、氮氧化硅中任意一种或多种的组合。在一些实施例中，所述钝化膜层8采用氮化硅和氧化铝，其中氮化硅的厚度可以是30-150nm，氧化铝的厚度可以是1-50nm。

由于所述三价元素掺杂多晶硅层晶体硅表面晶体结构中断，有大量悬挂键，成为载流子复合中心，因而载流子复合速率高，并且，所述遂穿氧化硅层能与硅表面直接接触能够饱和悬挂键，减少复合中心数量，降低载流子复合速率，产生了较好的化学钝化效果。又因隧穿氧化铝层中铝的配位方式有八面体和四面体两种，在所述遂穿氧化铝层和所述遂穿氧化硅层的界面处氧化铝会从八面体结构转变成四面体结构，带负电的氧含量增加，因此所述遂穿氧化铝层和所述遂穿氧化硅层的界面处具有高固定负电荷密度。所述P型硅基底中的多数载流子为空穴，少数载流子为电子，根据同性相斥原理，固定负电荷产生的电场能够使电子远离硅表面，从而减少硅表面处两种载流子的相遇几率，降低载流子复合速率，因而具有较好的场效应钝化效果，起到了改善P型钝化电池的硅表面钝化作用。同时，所述三价元素掺杂多晶硅层因与所述P型硅基底的掺杂浓度不同，两者的费米能级不同，当两者接触的时候，载流子会从高浓度区域流向低浓度区域，直至两者的费米等级相同，此时在两者之间会形成内建电场，该内建电场也能够使电子远离硅表面，从而减少硅表面处两种载流子的相遇几率，降低载流子复合速率。也增强了场效应钝化效果。此外，所述隧穿氧化铝层的致密性较好，可以较好的隔绝三价元素掺杂多晶硅层形成过程中三价元素的侵蚀，避免因三价元素过多侵蚀隧穿层会导致隧穿层钝化效果的急剧劣化。

图2-图11是本发明的一种P型钝化接触电池的制备方法，主要步骤为：

如图2所示，步骤1：对P型硅基底4制绒，形成绒面。

如图3所示，步骤2：对所述P型硅基底4的正面进行磷扩散，依次在所述P型硅基底4的正面形成N型发射极层3和磷硅玻璃层10。

如图4所示，步骤3：通过蚀刻处理，去除所述P型硅基底4背面和侧面的所述N型发射极层3和所述磷硅玻璃层10，保留所述P型硅基底4正面的所述N型发射极层3和所述磷硅玻璃层10。

如图5所示，步骤4：通过原子层沉积技术，具体可以是采用微导的原子层沉积(ALD)技术或等离子体原子层沉积(PEALD)技术，在所述P型硅基底4背面依次沉积隧穿氧化硅层5与隧穿氧化铝层6。原子层沉积技术可以精确控制遂穿氧化层的厚度。

如图6所示，步骤5：通过气相沉积技术，具体可以是采用低压化学气相沉积(LPCVD)技术或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术或物理气相沉积(PVD)技术，在所述隧穿氧化铝层6的背面沉积三价元素掺杂多晶硅层7，并通过热处理技术激活所述三价元素掺杂多晶硅层7中掺杂的三价元素。

如图7所示，步骤6：通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术，在所述三价元素掺杂多晶硅层7的背面沉积氧化硅层11，氧化硅层也可以换成氯化硅层。

如图8所示，步骤7：通过碱性溶液去除正面和侧面多余的所述三价元素掺杂多晶硅层7。多余的所述三价元素掺杂多晶硅层去除过程中，氧化硅层很好的保护了背面的三价元素掺杂多晶硅层，磷硅玻璃层很好的保护了N型发射极层。

如图9所示，步骤8：通过氢氟酸去除所述磷硅玻璃层10和所述氧化硅层11。

如图10所示，步骤9：通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术，在所述N型发射极层3的正面沉积减反层2，在所述三价元素掺杂多晶硅层7的背面沉积钝化膜层8。

如图11所示，步骤10：通过丝网印刷法结合烧结工艺，在所述减反层2的正面形成第一银栅线1，所述第一银栅线1烧穿所述减反层2与所述N型发射极层3连接。在所述钝化膜层8的背面形成第二银栅线9，所述第二银栅线9烧穿所述钝化膜层8与所述三价元素掺杂多晶硅层7连接。

综上所述，所述的P型钝化接触电池，通过隧穿氧化硅层和隧穿氧化铝、三价元素掺杂多晶硅层相结合，隧穿氧化硅层和隧穿氧化铝层界面处的高密度固定负电荷同样具备场效应钝化作用，进而弥补硼掺杂多晶硅层场效应钝化作用较弱的问题，实现优异的场效应钝化效果，改善P型钝化接触结构的硅表面钝化作用。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。