基于Ga2O3/SiO2的TOPCon光伏电池及制备方法

技术领域

本发明涉及光伏电池技术领域，特别涉及基于Ga

背景技术

晶体硅太阳电池中金属电极与半导体硅直接接触所造成的载流子复合是制约电池效率进一步提高的重要因素。TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）结构由一层超薄隧穿氧化层和掺杂多晶硅层组成，可以为硅片背面提供优越的表面钝化，超薄氧化层在使多子电子隧穿进入掺杂多晶硅的同时能阻挡少子空穴复合，进入多晶硅的电子横向传输被金属电极收集，该结构由于避免了金属半导体的直接接触，可以极大降低金属接触区域载流子复合，显著提升电池的开压和效率。其理论极限效率高达28.7%，成为当前最受欢迎的商用晶硅太阳能电池之一。

当前，制作在n型c-Si晶圆上具有n

发明内容

本发明的主要目的在于提供基于Ga

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于Ga

所述p型硅片的顶部依次设置有n型掺杂多晶硅层、钝化层以及减反层；

所述n型掺杂多晶硅层上设置有顶电极，所述顶电极的数量有两个，两个所述顶电极的顶部依次贯穿钝化层和减反层，且所述顶电极的端面延伸至减反层外部。

优选地，所述p型硅片的厚度为100μm～200μm，所述p型硅片的电阻率为0.1Ω·cm～5Ω·cm；

所述隧穿层的材料选用SiO

所述本征β-Ga

所述n型掺杂多晶硅层的掺杂浓度为10

所述钝化层的材料选用Al

所述减反层的材料选用Si

基于Ga

步骤1、对所述p型硅片进行碱性抛光；

步骤2、在步骤1抛光后的p型硅片顶部制绒，形成表面金字塔结构；

步骤3、对步骤2得到的p型硅片进行清洗，并在氢氟酸中短浸；

步骤4、在步骤3清洗后的p型硅片的顶部沉积n型掺杂多晶硅层，并利用酸性腐蚀溶液去除衬底背面绕镀的多晶硅层；

步骤5、在步骤4得到的p型硅片背面进行氧化层生长，得到隧穿层；

步骤6、在步骤5得到隧穿层下表面进行本征β-Ga

步骤7、在步骤4得到的n型掺杂多晶硅层上表面沉积AlO

步骤8、在步骤7得到的钝化层上表面沉积SiN

步骤9、在步骤6得到的本征β-Ga

步骤10、在步骤8得到的SiN

优选地，所述步骤1中使用浓度为3%～5%的KOH溶液对所述p型硅片进行碱性抛光，所述步骤2中制绒时使用浓度为3%～5%的NaOH溶液对p型硅片表面均匀腐蚀。

优选地，所述步骤3中清洗流程为：将NH3H2O、H2O2以及去离子水按体积比1:1:5混合制备第一清洗液，然后将HCl、H2O2以及去离子水按体积比1:1:5混合制备第二清洗液，之后依次使用第一清洗液、第二清洗液、浓度为3%～6%的氢氟酸、浓度为99.9%的酒精以及去离子水逐步对p型硅片进行清洗。

优选地，所述步骤4中的顶部沉积流程为：以SiH

所述步骤4中的酸性腐蚀溶液为体积比为335:1.5～335:2.5的HNO

优选地，所述步骤5中的氧化层生长采用热硝酸氧化法，所述热硝酸氧化法的流程为：将p型硅片置于浓度为65%～70%，且温度为90℃～110℃的HNO

优选地，所述步骤6的工作流程包括以下步骤：

步骤6.1、将金属镓源放入石英舟内，石英舟放入双温区石英管式炉内的第一温区中；

步骤6.2、将步骤5得到的p型硅片作为衬底放在衬底托上，将载有衬底的衬底托放入石英管式炉内的第二温区中；将反应腔抽真空，抽真空后腔体压强为1pa；

步骤6.3、向石英反应腔内通入作为载气的惰性气体；

步骤6.4、同时加热管式炉内第一温区中载有金属镓源的石英舟和第二温区中的衬底，且第一温区中金属镓源的工作温度为550℃～650℃；第二温区中衬底的工作温度为700℃～1050℃；

步骤6.5、当温度达到设定值后，此时通过惰性气体携带O

步骤6.6、当本征β-Ga

优选地，所述步骤7中采用原子层沉积技术，其流程为：先用氩气对的n型掺杂多晶硅层上表面进行预饱和处理，向反应室中通入Al(CH

所述步骤8中采用等离子体增强化学气相沉积技术，其过程为：以SiH

所述步骤9中采用热蒸发法蒸镀背电极，其过程为：将高纯度的银块放入热蒸发器中，之后将本征β-Ga

优选地，所述步骤10中首先利用光刻开孔，通过曝光及显影去除顶电极位置处的钝化层与减反层，然后采用电子束蒸发镀膜机蒸镀顶电极，最终形成所述基于Ga

所述顶电极为Ti/Pd/Ag电极。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明中，通过采用Ga

附图说明

图1为本发明光伏电池剖析结构示意图；

图2为本发明一种基于Ga

图中：1、隧穿层；2、 本征β-Ga

具体实施方式

实施例

基于Ga

p型硅片8的顶部依次设置有n型掺杂多晶硅层4、钝化层5以及减反层6；

n型掺杂多晶硅层4上设置有顶电极7，顶电极7的数量有两个，两个顶电极7的顶部依次贯穿钝化层5和减反层6，且顶电极7的端面延伸至减反层6外部。

基于Ga

步骤1、将待抛光的p型硅片8先用去离子水清洗干净，之后将一定量的KOH加入去离子水中，并通过搅拌使其溶解得到3%的KOH溶液，之后将n型硅片8浸泡在KOH溶液中，并在温度为50℃的情况下反应40min；

步骤2、使用浓度为3%的NaOH溶液对步骤1得到的p型硅片8表面进行均匀腐蚀，并在p型硅片8形成表面金字塔结构；

步骤3、将NH

步骤4、以SiH

步骤5、将p型硅片8置于浓度为65%，且温度为110℃的HNO

步骤6、将金属镓源放入石英舟内，石英舟放入双温区石英管式炉内的第一温区中；将步骤5得到的p型硅片8作为衬底放在衬底托上，将载有衬底的衬底托放入石英管式炉内的第二温区中；将反应腔抽真空，抽真空后腔体压强为1pa；向石英反应腔内通入作为载气的惰性气体；同时加热管式炉内第一温区中载有金属镓源的石英舟和第二温区中的衬底，且第一温区中金属镓源的工作温度为550℃；第二温区中衬底的工作温度为1050℃；当温度达到设定值后，此时通过惰性气体携带O

步骤7、先用氩气对的n型掺杂多晶硅层4上表面进行预饱和处理，向反应室中通入Al(CH

步骤8、以SiH

步骤9、将高纯度的银块放入热蒸发器中，之后将本征β-Ga

步骤10、首先利用光刻开孔，通过曝光及显影去除顶电极位置处的钝化层5与减反层6，然后采用电子束蒸发镀膜机蒸镀Ti/Pd/Ag堆叠层顶电极，最终形成基于Ga

实施例

基于Ga

p型硅片8的顶部依次设置有n型掺杂多晶硅层4、钝化层5以及减反层6；

n型掺杂多晶硅层4上设置有顶电极7，顶电极7的数量有两个，两个顶电极7的顶部依次贯穿钝化层5和减反层6，且顶电极7的端面延伸至减反层6外部。

基于Ga

步骤1、将待抛光的p型硅片8先用去离子水清洗干净，之后将一定量的KOH加入去离子水中，并通过搅拌使其溶解得到3.5%的KOH溶液，之后将n型硅片8浸泡在KOH溶液中，并在温度为50℃的情况下反应40min；

步骤2、使用浓度为3.5%的NaOH溶液对步骤1得到的p型硅片8表面进行均匀腐蚀，并在p型硅片8形成表面金字塔结构；

步骤3、将NH

步骤4、以SiH

步骤5、将p型硅片8置于浓度为66%，且温度为100℃的HNO

步骤6、将金属镓源放入石英舟内，石英舟放入双温区石英管式炉内的第一温区中；将步骤5得到的p型硅片8作为衬底放在衬底托上，将载有衬底的衬底托放入石英管式炉内的第二温区中；将反应腔抽真空，抽真空后腔体压强为1pa；向石英反应腔内通入作为载气的惰性气体；同时加热管式炉内第一温区中载有金属镓源的石英舟和第二温区中的衬底，且第一温区中金属镓源的工作温度为570℃；第二温区中衬底的工作温度为1000℃；当温度达到设定值后，此时通过惰性气体携带O

步骤7、先用氩气对的n型掺杂多晶硅层4上表面进行预饱和处理，向反应室中通入Al(CH

步骤8、以SiH

步骤9、将高纯度的银块放入热蒸发器中，之后将本征β-Ga

步骤10、首先利用光刻开孔，通过曝光及显影去除顶电极位置处的钝化层5与减反层6，然后采用电子束蒸发镀膜机蒸镀Ti/Pd/Ag堆叠层顶电极，最终形成基于Ga

实施例

基于Ga

p型硅片8的顶部依次设置有n型掺杂多晶硅层4、钝化层5以及减反层6；

n型掺杂多晶硅层4上设置有顶电极7，顶电极7的数量有两个，两个顶电极7的顶部依次贯穿钝化层5和减反层6，且顶电极7的端面延伸至减反层6外部。

基于Ga

步骤1、将待抛光的p型硅片8先用去离子水清洗干净，之后将一定量的KOH加入去离子水中，并通过搅拌使其溶解得到4%的KOH溶液，之后将n型硅片8浸泡在KOH溶液中，并在温度为50℃的情况下反应40min；

步骤2、使用浓度为4%的NaOH溶液对步骤1得到的p型硅片8表面进行均匀腐蚀，并在p型硅片8形成表面金字塔结构；

步骤3、将NH

步骤4、以SiH

步骤5、将p型硅片8置于浓度为68%，且温度为100℃的HNO

步骤6、将金属镓源放入石英舟内，石英舟放入双温区石英管式炉内的第一温区中；将步骤5得到的p型硅片8作为衬底放在衬底托上，将载有衬底的衬底托放入石英管式炉内的第二温区中；将反应腔抽真空，抽真空后腔体压强为1pa；向石英反应腔内通入作为载气的惰性气体；同时加热管式炉内第一温区中载有金属镓源的石英舟和第二温区中的衬底，且第一温区中金属镓源的工作温度为590℃；第二温区中衬底的工作温度为800℃；当温度达到设定值后，此时通过惰性气体携带O

步骤7、先用氩气对的n型掺杂多晶硅层4上表面进行预饱和处理，向反应室中通入Al(CH

步骤8、以SiH

步骤9、将高纯度的银块放入热蒸发器中，之后将本征β-Ga

步骤10、首先利用光刻开孔，通过曝光及显影去除顶电极位置处的钝化层5与减反层6，然后采用电子束蒸发镀膜机蒸镀Ti/Pd/Ag堆叠层顶电极，最终形成基于Ga

实施例

基于Ga

p型硅片8的顶部依次设置有n型掺杂多晶硅层4、钝化层5以及减反层6；

n型掺杂多晶硅层4上设置有顶电极7，顶电极7的数量有两个，两个顶电极7的顶部依次贯穿钝化层5和减反层6，且顶电极7的端面延伸至减反层6外部。

基于Ga

步骤1、将待抛光的p型硅片8先用去离子水清洗干净，之后将一定量的KOH加入去离子水中，并通过搅拌使其溶解得到4.5%的KOH溶液，之后将n型硅片8浸泡在KOH溶液中，并在温度为50℃的情况下反应40min；

步骤2、使用浓度为4.5%的NaOH溶液对步骤1得到的p型硅片8表面进行均匀腐蚀，并在p型硅片8形成表面金字塔结构；

步骤3、将NH

步骤4、以SiH

步骤5、将p型硅片8置于浓度为69%，且温度为90℃的HNO

步骤6、将金属镓源放入石英舟内，石英舟放入双温区石英管式炉内的第一温区中；将步骤5得到的p型硅片8作为衬底放在衬底托上，将载有衬底的衬底托放入石英管式炉内的第二温区中；将反应腔抽真空，抽真空后腔体压强为1pa；向石英反应腔内通入作为载气的惰性气体；同时加热管式炉内第一温区中载有金属镓源的石英舟和第二温区中的衬底，且第一温区中金属镓源的工作温度为630℃；第二温区中衬底的工作温度为900℃；当温度达到设定值后，此时通过惰性气体携带O

步骤7、先用氩气对的n型掺杂多晶硅层4上表面进行预饱和处理，向反应室中通入Al(CH

步骤8、以SiH

步骤9、将高纯度的银块放入热蒸发器中，之后将本征β-Ga

步骤10、首先利用光刻开孔，通过曝光及显影去除顶电极位置处的钝化层5与减反层6，然后采用电子束蒸发镀膜机蒸镀Ti/Pd/Ag堆叠层顶电极，最终形成基于Ga

实施例

基于Ga

p型硅片8的顶部依次设置有n型掺杂多晶硅层4、钝化层5以及减反层6；

n型掺杂多晶硅层4上设置有顶电极7，顶电极7的数量有两个，两个顶电极7的顶部依次贯穿钝化层5和减反层6，且顶电极7的端面延伸至减反层6外部。

基于Ga

步骤1、将待抛光的p型硅片8先用去离子水清洗干净，之后将一定量的KOH加入去离子水中，并通过搅拌使其溶解得到5%的KOH溶液，之后将n型硅片8浸泡在KOH溶液中，并在温度为50℃的情况下反应40min；

步骤2、使用浓度为5%的NaOH溶液对步骤1得到的p型硅片8表面进行均匀腐蚀，并在p型硅片8形成表面金字塔结构；

步骤3、将NH

步骤4、以SiH

步骤5、将p型硅片8置于浓度为70%，且温度为90℃的HNO

步骤6、将金属镓源放入石英舟内，石英舟放入双温区石英管式炉内的第一温区中；将步骤5得到的p型硅片8作为衬底放在衬底托上，将载有衬底的衬底托放入石英管式炉内的第二温区中；将反应腔抽真空，抽真空后腔体压强为1pa；向石英反应腔内通入作为载气的惰性气体；同时加热管式炉内第一温区中载有金属镓源的石英舟和第二温区中的衬底，且第一温区中金属镓源的工作温度为650℃；第二温区中衬底的工作温度为700℃；当温度达到设定值后，此时通过惰性气体携带O

步骤7、先用氩气对的n型掺杂多晶硅层4上表面进行预饱和处理，向反应室中通入Al(CH

步骤8、以SiH

步骤9、将高纯度的银块放入热蒸发器中，之后将本征β-Ga

步骤10、首先利用光刻开孔，通过曝光及显影去除顶电极位置处的钝化层5与减反层6，然后采用电子束蒸发镀膜机蒸镀Ti/Pd/Ag堆叠层顶电极，最终形成基于Ga