[发明专利]一种电场钝化背面点接触晶体硅太阳电池及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及到一种电场钝化背面点接触晶体硅太阳电池及其制备工艺。

背景技术

太阳电池就是由具有p-n结的半导体衬底组成。在一个薄的硅片上，接近电池表面的p-n结能够接收到碰撞到它的太阳光，具有一定能量的光子能产生电子空穴对，在p-n结内建电场的作用下电子、空穴产生定向移动，最后在衬底上产生光生电动势。衬底上产生的光生电动势场强方向与硅片衬底p-n结的内建电场场强方向相反，这样使得电池产生漏电电流，减少了有效电流，从而降低了太阳电池的效率。

目前研究及开发削弱光生电动势对太阳电池内建电场影响的产品还比较少，需要相关研究机构的关注。

随着太阳电池行业的快速发展，降低太阳电池生产成本与提高太阳电池效率成为目前研究人员的主要目标，因此各种新工艺、新方法、新结构不断被提出。传统铝背场工艺无法满足薄硅片背面低复合速率的要求，然而背面点接触电池被认为是一种可以减少金属-半导体接触面积，钝化背面大部分区域，有效地减少太阳电池背面复合速率，提高太阳电池效率的有效方式。同时，对于拥有局域背场的背面点接触太阳电池，其性能相对没有局域背场的背面点接触太阳电池更加优异。

目前制备背面点接触电极方式有丝网印刷腐蚀性浆料开孔、喷墨打印腐蚀性浆料开孔、光刻开孔(如PERC、PERL电池)等。局域背场形成的方式有局域掩模高温重掺、激光化学工艺(LCP)等。光刻开孔、激光化学工艺成本高，产业化投入大，而丝网印刷腐蚀性浆料开孔精度不高。

利用激光烧蚀技术制备背面点接触电极及形成局域背场被认为是方便快捷的方式。Fronhofer ISE开发的激光烧蚀工艺(LFC)，通过激光开孔并将铝与硅形成合金及局域背场，但该工艺需要真空蒸镀铝，其成本高；激光化学工艺(LCP)能够形成很好的局域背场，但设备成本投入大，难以产业化生产。本发明采用的激光工艺直接用于开孔及形成硼背场，其效率较高，成本较低，具有产业化生产的潜力。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种电场钝化背面点接触晶体硅太阳电池及其制备工艺，该结构及工艺能够起到背面钝化效果，减少漏电电流，提高电池效率，易于实现产业化生产。

为了达到上述技术方案，本发明是按以下技术方案实现的：

本发明所述的一种电场钝化背面点接触晶体硅太阳电池，包括硅片衬底，所述硅片衬底包括有吸收太阳光的前表面，硅片衬底的前表面有扩散得到的n+层、氮化硅减反膜及银前电极，所述银前电极底部设有若干通孔，所述硅片衬底背面先形成二氧化硅和氮化硅复合钝化膜，所述复合钝化膜背面印有网状图案的中间铝层，所述中间铝层通过通孔与银前电极的底部形成合金实现电荷导通，中间铝层背面镀有一层与背面电极形成电荷隔离的氧化铝介质层，所述网状图案的中间铝层的无浆料区域被激光局域开孔并形成局域硼背场，背电极与硅片衬底以点接触方式形成欧姆接触。本发明中，是通过镀氧化铝到中间铝层形成一层电荷阻挡层，将中间铝层与背面电极隔离，光照时中间铝层与前电极形成等势体，而与背电极之间形成电容器。

作为上述技术的进一步改进，所述硅片衬底为p型单晶硅片衬底或p型多晶硅片衬底，硅片衬底电阻率为0.5Ω.cm～10Ω.cm，厚度为100～220μm。

所述通孔位于硅片衬底的前表面银前电极主栅的正下方，通孔直径为0.2～2mm。

所述的二氧化硅和氮化硅复合钝化膜，二氧化硅的厚度为5～50nm，氮化硅厚度为40～200nm。

所述网状图案为平面结构，无浆料区域为方形、圆形或规则多边形阵列，其边长或直径为200～2000μm，背面接触孔的面积占无浆料区域的1％～80％。

所述的有网状图案的铝浆料层厚度为5～30μm。

所述的氧化铝层厚度为60～300nm。

本发明还公开了上述电场钝化背面点接触晶体硅太阳电池的制备工艺，具体包括以下步骤：

(1)通过激光工艺在硅片衬底上形成若干通孔，并用化学腐蚀液去除硅片衬底表面的损伤层；

(2)在硅片衬底的两面经过高温扩散炉扩散形成n+层；

(3)采用化学腐蚀溶液去除硅片衬底背面的n+层；

(4)在硅片衬底的两面通过热氧化形成二氧化硅层；

(5)在硅片衬底背面镀上一层氮化硅(SiNx:H)，形成二氧化硅和氮化硅复合钝化膜，随后用氢氟酸去除掉硅片衬底前表面的二氧化硅层；

(6)在硅片衬底前表面镀上氮化硅减反膜；