[发明专利]一种p型多晶硅钝化接触的金属化电极

说明书

本发明提供了一种p型多晶硅钝化接触的金属化电极，包括依次叠加设置的晶硅衬底、隧穿层、重掺多晶硅层、第一金属化层和第三金属化层，所述第一金属化层的金属与所述多晶硅层功函数匹配，所述第三金属化层为Al层或Cu层。本申请提供的金属化电极中叠层金属层实现了全表面载流子收集，第一金属化层的载流子传输性能良好，与重掺多晶硅层功函数匹配，能形成良好的欧姆接触，同时第一金属化层的金属在多晶硅中扩散系数低，降低第三金属化层向硅衬底扩散，金属引入缺陷减少，复合降低，降低金属化成本。

技术领域

本发明涉及硅电池技术领域，尤其涉及一种p型多晶硅钝化接触的金属化电极。

背景技术

目前，晶硅电池凭借工艺成熟、高寿命以及高效率等优势，占据市场主流。晶硅电池中电池片正反面都要经过金属化制造电极来传导电流。这一步骤对电池效率及整体成本有极大影响，优化金属化工艺和浆料对晶硅电池的进一步发展有重要意义。

晶硅太阳电池极限效率为29％，其效率损失有光学损失、电学损失和复合损失；随着硅片质量的提高，表面复合损失成为制约电池效率提升的关键因素。关注度极高的钝化发射极及背面接触(PERC)电池是在背面引入氧化铝/氮化硅介质层进行钝化，采用局部金属接触；相对于铝背场(Al-BSF)技术，PERC技术有效降低背表面载流子复合，提升电池转化效率。然而，PERC电池背面开孔处的电极接触区域仍然存在高复合速率。

为了进一步降低背面复合速率实现背面整体钝化，德国弗劳恩霍夫太阳能研究所(Fraunhofer ISE)开发了背面钝化接触(TOPCon)结构，TOPCon结构晶硅电池正面为扩散结，经过丝网印刷形成正面栅线电极，电池背面制备一层超薄氧化硅层和高掺杂多晶硅层构成钝化结构。该结构中氧化硅层可以使多子经过隧穿效应和针孔效应进入多晶硅层，减少与少子复合，进而在多晶硅层被金属收集，从而降低了与金属直接接触的复合，电池开路电压和短路电流得到提升。对于掺硼的p-型TOPCon结构电池，前表面为磷掺杂的n+发射极，背面为p-TOPCon全区域钝化。该结构无需背面开孔，也无需额外局部掺杂，减少PERC电池开孔复合的同时简化了工艺，电池效率比PERC电池有更大的提升空间。截至2020年10月份，TOPCon结构电池中试线量产效率为23.5％-24.0％，而PERC量产效率约为22.8％-23.0％，TOPCon电池的效率已显著高于PERC电池的效率。

TOPCon结构金属化主要有三个方面的问题，金属化接触的粘附性问题和接触电阻，金属化接触的复合问题，其中解决金属诱导复合问题更为关键，因此对金属化浆料提出进一步要求。

晶硅电池金属化方式有电镀沉积、物理气相沉积、丝网印刷等。其中丝网印刷工艺成本更低，是产业化当中金属化的常用手段。丝网印刷将浆料印刷在硅片表面，之后通过烘干和高温烧结，使浆料与硅片形成欧姆接触。

p型电池的背面通常采用Al浆，一方面为了p型多晶硅形成欧姆接触；另一方面，Al比Ag便宜很多，可以显著降低浆料成本；但是，铝在烧结温度下(通常为700℃-900℃)会与硅形成合金相，且在硅中快速扩散，扩散深度可达十几微米，导致Al接触区的复合十分显著。因此，在烧结过程中，如果采用Al浆不可避免地会把多晶硅烧穿，导致p型TOPCon结构的钝化质量下降。此外，在p-TOPCon结构中，为了提升光学性能，通常会把多晶硅做得更薄，这会导致Al金属的穿透更加显著，加剧了问题的严重性。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种p型多晶硅钝化接触的金属化电极，该金属化电极可限制抑制外层金属向硅衬底的扩散。

有鉴于此，本申请提供了一种p型多晶硅钝化接触的金属化电极，包括依次叠加设置的晶硅衬底、隧穿层、重掺多晶硅层、第一金属化层和第三金属化层，所述第一金属化层的金属与所述多晶硅层功函数匹配，所述第三金属化层为Al层或Cu层。

优选的，所述背面电极还包括设置于所述第一金属化层和所述第三金属化层之间的第二金属化层。