[发明专利]掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能电池制造领域，具体为一种利用掺杂碳化硅薄膜诱导背场来制备高效太阳电池。

背景技术

从目前的光伏市场来看，硅太阳电池占据大部分的市场份额。根据所使用的材料类型的不同，硅太阳电池可以分为晶体硅太阳电池以及薄膜硅太阳电池。由于设备昂贵、工艺较复杂以及转化效率较低等原因，薄膜硅太阳电池所占市场份额要远远小于晶体硅太阳电池。根据预测，晶体硅太阳电池在未来几年内仍将是光伏市场的主流产品。因此，提高晶体硅太阳电池的转化效率，降低综合发电成本，对整个光伏行业的发展具有重要意义。

为了降低光伏发电成本，降低太阳电池制造成本或者提高太阳电池的转化效率是两个有效途径。随着工业生产技术的不断进步，太阳电池制造成本在不断下降，电池效率也在不断提高。在目前铝背场常规工艺条件下，由于背表面复合的影响，太阳光谱中的长波损失比较严重，电池效率难以得到明显地提高。因此，背面钝化及点接触电池结构受到广泛的关注。根据计算，普通铝背场电池的背表面复合速度约为1000-1500cm/s，根据理论模拟，在1000cm/s的附近区域内，背表面复合速度对电池效率具有非常明显的影响【Metz, A. and R. Hezel, High-quality passivated rear contact structure for silicon solar cells based on simple mechanical abrasi

从表面钝化机理来说，钝化效果来自于两个方面，一个是化学钝化，一个是场钝化。在目前对SiCx薄膜钝化的研究中，忽略了场钝化的效果。SiCx薄膜作为一种宽禁带半导体，通过掺杂控制可以在很大范围内对其费米能级的位置进行调节，当掺杂的SiCx薄膜与硅基体接触时，由于费米能级的差异，硅片近表面会产生能带弯曲，通过合理的掺杂，就可以使电池背面形成诱导的背表面场，提高钝化效果及收集效率。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中的问题,本发明提供了一种应用掺杂的SiCx薄膜的高效太阳电池及其制备方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明所述的一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池，包括：正面Ag电极、SiNx或SiOx减反射钝化膜、磷扩散层、P型硅基体、p型掺杂SiCx钝化膜、背面Al电极；所述P型硅基体的前表面上有磷扩散层，磷扩散层上覆有SiNx或SiOx减反射钝化膜，减反射钝化膜上有正面Ag电极，正面Ag电极底面与磷扩散层接触；P型硅基体的背面覆有p型掺杂SiCx钝化膜， p型掺杂SiCx钝化膜开槽并制作背面Al电极，背面Al电极在背面开槽处与P型硅基体接触。

本发明还公开了一种掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池的制备方法，该方法的具体步骤如下：

（1）硅片去损伤并制绒；

（2）磷扩散；

（3）去背结；

（4）正面采用PECVD生长70~90nm的SiNx或SiOx减反射钝化膜；

（5）背面沉积p型掺杂SiCx钝化膜；

（6）在p型掺杂SiCx钝化膜上开槽；

（7）制备正面Ag电极；

（8）制备背面Al及Ag电极；

（9）烧结或退火。

本发明者中所述步骤（5）背面沉积p型掺杂SiCx钝化膜方法为：采用PECVD生长的B掺杂的SiCx膜钝化，掺杂浓度为1ppba至10⁴ppma，厚度为50~150nm，也可选SiCx与SiNx或者SiOx的叠层。

本发明者中所述步骤（7）制备正面Ag电极；方式可以为：激光掺杂加上电镀、或喷墨打印加上电镀、或丝网印刷。

本发明中步骤（8）制备背面Al电极可采用如下三种方式制备：1、采用丝网印刷，2、采用沉积Al电极方式，3、采用激光烧结LFC方式。

上述三种方式制备背面Al电极的具体步骤如下：

(一)采用丝网印刷制备背面Al电极时，所述步骤（8）制备背面Al电极的具体步骤是：

（a1）背面印刷Al浆并烘干；

（a2）背面印刷背Ag电极；

（a3）热处理，温度为350~900℃，时间为5s~100s。

（二）采用沉积Al电极方式制备背面Al电极时，所述步骤（8）制备背面Al电极的具体步骤是：

（b1） 背面通过溅射或者热蒸发、电子束蒸发等工艺形成Al电极，厚度为1~3μm；

（b2）热处理，温度为350~900℃，时间为5s~100s。