[发明专利]一种TOPCon电池梯度掺杂非晶硅钝化结构及制备方法

说明书

本发明公开了一种TOPCon电池梯度掺杂非晶硅钝化结构，硅片的隧穿氧化层一侧至少沉积有两层掺杂非晶硅薄膜，且多层所述掺杂非晶硅薄膜的掺杂浓度由接触所述隧穿氧化层一侧起呈梯度增加。其中，每层所述掺杂非晶硅薄膜的厚度为10‑40nm，多层所述掺杂非晶硅薄膜的总厚度为60‑80nm。本发明提供的梯度掺杂非晶硅钝化结构，掺杂非晶硅层其掺杂浓度由接触隧穿氧化层的最里层至接触银浆的最外层呈梯度增长，最终获得低膜厚、高钝化性的掺杂非晶硅层，总厚度由常规100nm以上减薄至60‑80nm左右，不仅有效降低了由掺杂非晶硅引起的电池背面近红外光损耗，提升了光利用率，同时还降低了镀膜工艺成本。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种TOPCon电池梯度掺杂非晶硅钝化结构及制备方法。

背景技术

TOPCon是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池技术，其电池结构主要为N型硅衬底电池，在电池背表面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层磷掺杂非晶硅薄膜，二者共同形成了钝化接触结构，其中磷掺杂非晶硅层提供了良好的场钝化效果并对载流子选择性透过，对提升电池电流和填充因子起到了至关重要的作用。然而，掺杂非晶硅层会吸收近红外光，减少电池背表面对近红外光的有效反射，引起背表面的光损失，薄膜越厚带来的光损失越大。因此，从电池效率和制造成本综合考虑，低膜厚的磷掺杂非晶硅层无疑是TOPCon电池背接触钝化结构的最佳选择。

但受限于现有背面浆料，目前TOPCon电池其掺杂非晶硅厚度需要做到100nm以上才能避免烧穿现象。在印刷烧结时，银浆料中的辅助添加剂必须经过高温烧结才能与掺杂非晶硅层接触而导出电流，低膜厚的掺杂非晶硅层极易被浆料烧穿从而破坏电池结构产生漏电。为此，如果对浆料进行调整，降低银浆中辅助添加剂的含量，其烧穿性能下降的同时又会造成接触电阻的大幅增加，对电池发电性能产生不利影响。

综上所述，现有技术方案主要分为两种：

1、印刷烧结时仍使用常规的背面浆料，为避免烧穿现象，保证电池背面的钝化接触结构不被浆料烧结所破坏，将掺杂非晶硅层的厚度提高至100nm以上，此时，高膜厚的掺杂非晶硅层将造成电池背表面的光损失，降低光的利用效率；

2、制备低膜厚的掺杂非晶硅层并改用烧穿性能减弱的背表面主栅浆料，来避免烧穿现象，通过降低银浆中辅助添加剂的含量来减弱其烧穿性能，但浆料烧穿性能下降的同时又会造成接触电阻的大幅增加，使得电池FF下降，电池效率降低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种TOPCon电池梯度掺杂非晶硅钝化结构，硅片的隧穿氧化层一侧至少沉积有两层掺杂非晶硅薄膜，且多层所述掺杂非晶硅薄膜的掺杂浓度由接触所述隧穿氧化层一侧起呈梯度增加。

其中，每层所述掺杂非晶硅薄膜的厚度为10-40nm，多层所述掺杂非晶硅薄膜的总厚度为60-80nm。

本发明还提供了一种上述TOPCon电池梯度掺杂非晶硅钝化结构的制备方法，包括如下步骤：

首先采用PECVD原位掺杂或PVD原位掺杂方式在隧穿氧化层表面沉积一层低膜厚低掺杂浓度的掺杂非晶硅薄膜；

然后，重复上述掺杂沉积过程，以在第一层低膜厚低掺杂浓度的掺杂非晶硅薄膜表面连续沉积多层低膜厚且掺杂浓度梯度提升的掺杂非晶硅薄膜。

其中，掺杂沉积过程采用磷烷或其他含磷掺杂源；或，采用硼烷或其他含硼掺杂源。

本发明还提供了一种上述梯度掺杂非晶硅钝化结构的TOPCon太阳能电池。