[发明专利]实现空穴局部钝化接触的方法、晶体硅太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开一种实现空穴局部钝化接触的方法，该方法可通过采用印刷硼浆或打印硼墨水实现选择性硼掺杂，也可通过选择性的硼离子注入来实现选择性硼掺杂，形成的局部掺硼多晶硅硼表面浓度不低于7E19cm^‑3；然后通过碱溶液化学刻蚀将无局部硼掺杂的多晶硅或非晶硅薄膜区域刻蚀掉，再对局部掺硼多晶硅区域进行金属化，从而形成所述空穴局部钝化接触结构。进一步，本发明还公开一种具有空穴局部钝化接触结构的晶体硅太阳能电池和相应的电池制备方法。本发明给出的空穴局部钝化接触的制备方法和相应晶体硅太阳能电池的制备方法，工艺简洁，成本较低，具有良好的工业化潜力。

技术领域

本发明属于太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种实现空穴局部钝化接触结构的方法，以及将这种空穴局部钝化接触结构应用于晶体硅太阳能电池和相应的电池制备方法。

背景技术

钝化接触（Tunnel Oxide and Passivated Contact，TOPCon）太阳能电池是一种新型高效太阳能电池，这种太阳能电池通过隧穿氧化硅和掺杂多晶硅钝化晶体硅太阳能电池（以下简称太阳能电池或电池）的表面，来实现光生载流子的选择性通过，也即多数载流子可以无障碍地通过隧穿氧化硅层进入到掺杂多晶硅薄膜内继而被收集，而与此同时少数载流子在隧穿氧化硅和硅的界面处的复合速率很低并且无法通过隧穿氧化硅到达掺杂多晶硅薄膜中。TOPCon电池可以实现光生载流子的一维收集，减小了少数载流子复合几率的同时，也增加了多数载流子的收集几率。由于TOPCon电池中的掺杂多晶硅（实际上应是多晶硅和微晶硅的混合体，但以多晶硅为主，为便于表述，本申请统称多晶硅）的光学吸收系数相对于晶体硅更大，这会导致照射到电池表面的光在这层多晶硅薄膜中被过多地吸收，从而显著降低了吸收层晶体硅衬底的光吸收。因此，钝化接触结构在应用于晶体硅太阳能电池时，更多地是应用于电池背表面。

在太阳能电池的正面采用局部钝化接触结构可以避免上述问题。这种结构的特征是，在非金属电极接触区域（以下简称非金属电极区域）不采用钝化接触结构，而在金属电极接触区域（以下简称金属电极区域）则采用钝化接触结构。相比于传统的全面积（也即包括非金属电极区域和金属电极区域）的钝化接触结构设计，采用局部钝化接触结构应用于电池正面，可以避免电池正面非金属电极区域采用掺杂多晶硅层而导致的光吸收较大的问题，从而增加了进入到晶体硅衬底的入射光的量，进而增加了晶体硅衬底中的光生载流子产生量。

目前实现这种局部钝化接触结构，普遍多采用光刻法、化学浆料刻蚀法。光刻法属于半导体芯片的制造方法，成本较高同时制备步骤较为繁琐；而采用化学浆料刻蚀法制备局部接触钝化结构也需要在多晶硅层实施掺杂、制备掩膜、印刷保护型或刻蚀型化学浆料、化学刻蚀以及去除掩膜等，制备步骤比较繁琐，成本较高。由此可见，采用这两种常用方法制备局部钝化接触结构，工艺步骤繁琐，而光刻胶和化学刻蚀浆料作为消耗材料成本也较高，从而导致总体的制备成本比较高，这就给局部钝化接触结构的应用带来了较大的难度。

发明内容

为解决上述问题，本发明给出了一种简洁实用、低成本的实现空穴局部钝化接触的制备方法。进一步，又将上述实现空穴局部钝化接触结构的方法应用于太阳能电池，公开了一种具有空穴局部钝化接触结构的晶体硅太阳能电池和相应的电池制备方法。

本发明所涉及的实现空穴局部钝化接触结构的方法，利用硅表面的硼掺杂浓度不低于7E19 cm^-3时可以非常有效地阻挡碱溶液刻蚀的这个特性，来制备这种空穴局部钝化接触结构。从总体上，本发明给出的方法可以分为两种（基于如何制备选择性分区的硼掺杂），分述如下：