[发明专利]一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池及其制备方法

说明书

本发明涉及太阳电池技术领域，具体涉及一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池及其制备方法；包括硅衬底、发射极、铝背场以及分别设置于发射极和铝背场上的金属电极，发射极和/或铝背场包括非金属区域以及金属电极的金属区域，发射极和/或铝背场的非金属区域设置钝化层；发射极和/或铝背场上的金属区域下方依次为多晶硅薄膜和氧化硅薄膜；本发明中只在金属电极下方设置对光具有很强吸收特性的多晶硅薄膜，避免了寄生吸收；提出的图形化办法，利用电池制备过程中的金属栅线作为掩膜层，碱溶液作为刻蚀液，不需要额外的掩膜试剂，就可以形成精细的图形；且该金属栅线还可以作为对准点，显著降低二次对准的难度。

技术领域

本发明涉及太阳电池技术领域，具体涉及一种新型的自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池及其制备方法。

背景技术

通过对晶体硅太阳电池的运作原理和损失分析可知，限制电池效率提升的一个最大的因素就是复合，包括界面复合和金属接触区域的复合。由于氧化铝和氮化硅等高品质钝化薄膜的应用，使得电池的J0可以达到10fA/cm2，如HIT，IBC等。因此进一步的效率提升就落在了如何降低金属接触区域的复合上。

近几年来，一种既能实现整面钝化，且无需开孔接触的技术成为机构研究的热点，这就是钝化接触(Passivated Contact)技术。该技术首先由德国的弗朗霍夫研究所提出，主要包含一层极薄的氧化硅薄膜和一层多晶硅薄膜，其主要优点在于优良的钝化效果，由于多晶硅薄膜层的存在，彻底根除了背面金属与硅的直接接触，提高开路电压，而这被认为是目前太阳能电池主要的复合损失，即金属接触区域复合。截至目前基于该技术的晶硅电池最高效率已达到25.8％。

但钝化接触技术也存在一个缺点，就是它的多晶硅薄膜的高吸收系数，由此导致的对入射光的寄生吸收。因此在运用该技术时，为了消除光的寄生吸收，通常会采用局域钝化接触结构，即仅在金属栅线区域沉积SiO和多晶硅薄膜，而在其他区域则不沉积。由此带来一个问题，如何做局域化的也就是图形化的钝化接触结构？一种方案是光刻，可以做到完美的图形化，但缺点是非常昂贵，不适合产业化；第二种方案是用掩膜剂做出图形化。这种方案优点是适合产业化，但缺点是增加成本，很难做出精细的图形化，且需要与丝网印刷进行二次对准，增加工艺难度。因此这也制约了钝化接触技术的大规模应用。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种新型的自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池及其制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适合产业化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池，包括硅衬底、发射极、基区、铝背场以及分别设置于发射极和铝背场上的金属电极，所述发射极以及铝背场分别位于硅衬底的两侧，所述发射极和/或铝背场包括非金属区域以及金属电极的金属区域，所述发射极和/或铝背场的非金属区域设置钝化层；所述发射极和/或铝背场上的金属区域下方依次为多晶硅薄膜和氧化硅薄膜，使得金属电极只与多晶硅层接触，形成局域钝化接触结构。

进一步的，所述硅衬底两侧的金属电极包括细栅线部分和主栅线部分；所述细栅线部分位于保护层SiN的下面，主栅线部分位于SiN的上面。

进一步的，所述多晶硅薄膜的掺杂类型与发射极和/或背电场的掺杂类型相同。

进一步的，所述多晶硅薄膜的厚度为1～1000nm。

进一步的，所述氧化硅薄膜的厚度为0.1～10nm，带隙宽度为1～2eV。

进一步的，所述发射极和/或铝背场非金属区域的钝化层为氮化硅、氧化硅或者氧化铝中的一种材料制成。

进一步的，所述硅衬底为P型或者N型硅材料制成，所述硅衬底电阻率为0.01～1000Ωcm。

一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：