本发明属于太阳能电池,具体涉及一种背接触异质结太阳电池及其制备方法、电池组件。
背景技术:
1、现有背接触异质结太阳电池正面使用隧穿氧化层+n型多晶硅结构时,由于多晶硅寄生吸收严重,严重影响电池的短路电流。现有技术中,为了减少多晶硅的寄生吸收,现有技术主要是通过沉积不同折射率的多晶硅叠层,以及将多晶硅厚度减薄来实现。而沉积不同折射率多晶硅叠层通常使用原位掺杂碳或氧,该方法制备的多晶硅叠层,不同膜层中存在介质壁垒,会影响光线的传播;由于隧穿多晶硅结构需要进行氢处理提高钝化水平,较薄的多晶硅无法承受高能量氢的轰击,进而容易破坏多晶硅层和氧化层。
2、需要说明的是,本发明的该部分内容仅提供与本发明有关的背景技术,而并不必然构成现有技术或公知技术。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有背接触异质结太阳电池因多晶硅寄生吸收严重影响电池短路电流的技术问题。
2、为了实现上述目的,第一个方面,提供一种背接触异质结太阳电池,包括:具有正面和背面的硅片、第一半导体层、第二半导体层以及第三半导体层;
3、第一半导体层布置在所述硅片的背面,所述第一半导体层包括依次形成于所述硅片上的隧穿氧化硅层与n型掺杂多晶硅层,所述n型掺杂多晶硅层由第一本征多晶硅层和掺磷多晶硅层组成;
4、第一半导体层被多个第二半导体开口区隔断,所述第二半导体开口区以及所述第二半导体开口区周边的第一半导体层表面均覆盖有第二半导体层,所述第二半导体层由本征非晶硅层与p型掺杂非晶硅层或p型掺杂微晶硅层组成;相邻的所述第二半导体开口区之间设有第一半导体开口区,所述第一半导体开口区将所述第二半导体层隔断;
5、第三半导体层,所述第三半导体层包括依次层叠设置在所述硅片正面的氧化层和第二本征多晶硅层;所述第二本征多晶硅层靠近所述氧化层的一侧为底层,远离所述氧化层的一侧为表层;其中,所述第二本征多晶硅层磷的总掺杂浓度为1e19cm-3~5e19cm-3,所述第二本征多晶硅层碳的总掺杂浓度1e20cm-3~8e20cm-3,所述第二本征多晶硅层的表层磷掺杂浓度为2e21cm-3~8e21cm-3,表层碳掺杂浓度为3e22cm-3~8e22cm-3,所述第二本征多晶硅层的底层磷掺杂浓度为3e17cm-3~6e17cm-3,底层碳掺杂浓度2e18cm-3~5e18cm-3,且磷掺杂浓度和碳掺杂浓度由表层到底层呈线性变化。
6、可选地,所述第二本征多晶硅层的磷掺杂浓度由表层到底层呈线性变化的渐变斜率为1.3e19cm-3-8e20cm-3,碳掺杂浓度由表层到底层呈线性变化的渐变斜率为2e21cm-3-8e21cm-3。
7、可选地,所述氧化层的厚度为2~4nm,所述第二本征多晶硅层的厚度为10~15nm,所述第二本征多晶硅层的表层厚度为2~4nm,所述第二本征多晶硅的底层厚度为1~2nm。
8、可选地,所述背接触异质结太阳电池还包括:减反层;所述减反层设置在所述第二本征多晶硅层远离所述硅片的一侧;所述减反层的厚度为80nm~100nm。
9、可选地,所述减反层依次由第一氮化硅减反层、第二氮化硅减反层、第一氮氧化硅减反层、第二氮氧化硅减反层以及氧化硅层组成;其中,所述第一氮化硅减反层的厚度为20nm~30nm,所述第二氮化硅减反层的厚度为15nm~25nm;所述第一氮氧化硅减反层的厚度为10nm~20nm;所述第二氮氧化硅减反层的厚度为10nm~20nm;所述氧化硅层的厚度为25nm~40nm。
10、可选地,所述硅片的正面以及位于所述第二半导体开口区的所述硅片表面形成有制绒面,所述第二半导体层和所述第三半导体层分别填充对应区域的所述制绒面。
11、可选地,所述本征非晶硅层的厚度为5nm~15nm,所述p型掺杂非晶硅层或p型掺杂微晶硅层的厚度为10nm~35nm,所述p型掺杂非晶硅层或p型微晶硅层中的硼掺杂浓度为1e19cm-3~4e20cm-3。
12、可选地,所述的背接触异质结太阳电池还包括:隔离槽;所述隔离槽位于相邻的所述第一半导体开口区和所述第二半导体开口区之间;所述第一半导体开口区以及所述第二半导体层上均覆盖有透明导电膜层,所述隔离槽将位于所述第一半导体开口区的所述透明导电膜层和位于所述第二半导体层上的所述透明导电膜层分隔开。
13、可选地,所述第一半导体开口区的宽度为0.1mm~0.3mm;所述第二半导体开口区的宽度为0.3mm~0.6mm;和/或,所述隔离槽的宽度为30um~200um。
14、第二个方面,本发明实施例还一种背接触异质结太阳电池的制备方法,其用于制备如第一个方面所述的背接触异质结太阳电池,所述背接触异质结太阳电池的制备方法包括以下步骤:
15、s01、提供一硅片;
16、s02、在所述硅片的背面依次制备隧穿氧化硅层和n型掺杂多晶硅层,得到第一半导体层;所述n型掺杂多晶硅层由第一本征多晶硅层和掺磷多晶硅层组成;
17、s03、在所述第一半导体层的表面制备掩膜层;
18、s04、去除部分掩膜层及对应部分的第一半导体层,形成交替排列的第二半导体开口区;
19、s05、 通过制绒清洗去除所述第二半导体开口区内残留的掩膜层、n型掺杂多晶层及隧穿氧化硅层,同时在所述硅片的正面及位于所述第二半导体开口区的所述硅片表面形成绒面,然后去除所述硅片背面位于所述第二半导体开口区之外的所述掩膜层;
20、s06、在所述硅片的正面依次制备氧化层和第二本征多晶硅层;
21、s07、对所述第二本征多晶硅层进行碳和磷掺杂得到第三半导体层,并进行氢处理和沉积减反层;其中,所述第二本征多晶硅层磷的总掺杂浓度为1e19cm-3~5e19cm-3,第二本征多晶硅层碳的总掺杂浓度1e20cm-3~8e20cm-3,第二本征多晶硅层的表层磷掺杂浓度为2e21cm-3~8e21cm-3,表层碳掺杂浓度为3e22cm-3~8e22cm-3,第二本征多晶硅层的底层磷掺杂浓度为3e17cm-3~6e17cm-3,底层碳掺杂浓度2e18cm-3~5e18cm-3,且磷掺杂浓度和碳掺杂浓度由表层到底层呈线性变化;
22、s08、在步骤s07所得硅片的背面沉积第二半导体层,所述第二半导体层由本征非晶硅层与p型掺杂非晶硅层或p型掺杂微晶硅层组成;
23、s09、在步骤s08所得的硅片背面刻蚀开口,形成与所述第二半导体开口区间隔配列的第一半导体开口区。
24、可选地,在步骤s09之后还包括:
25、s10、清洗去除第一半导体开口区内残余的所述第二半导体层,之后在所得的硅片背面沉积透明导电膜层;
26、s11、在所述第一半导体开口区与所述第二半导体开口区之间的所述透明导电膜层上进行开口,形成隔离槽;
27、s12、在所述第一半导体开口区的透明导电膜层上形成第一电极,在所述第二半导体开口区的透明导电膜层上对应形成第二电极。
28、第三个方面,本发明实施例还提供一种电池组件,其包括如第一个方面所述的背接触异质结太阳电池。
29、本发明至少具有如下有益效果:
30、本发明通过在硅片的正面依次制备氧化层和第二本征多晶硅层,并对第二本征多晶硅层进行掺碳和掺磷处理,从而制备得到一个浓度渐变的掺杂结构膜层,掺杂浓度由表层到底层呈指数下降,其中磷的总掺杂浓度为1e19~5e19cm-3,碳的总掺杂浓度1e20~8e20cm-3,底层磷掺杂浓度为3e17~6e17cm-3,底层碳掺杂浓度2e18~5e18cm-3,表层磷掺杂浓度为2e21~8e21cm-3,表层碳掺杂浓度3e22~8e22cm-3,线性渐变掺碳能够有助于减少光学损失,线性渐变掺磷能够有助于减少载流子复合,提高钝化水平,且表层存在一个高浓度掺碳层,有助于帮助抵抗后续氢处理的轰击,从而减少多晶硅的寄生吸收,有利于增加电池的短路电流,从而提高电流密度。
31、进一步地,不同于现有技术原位掺杂沉积不同折射率的多晶硅膜层,本发明使用管式pecvd对本征多晶硅进行甲烷和磷烷处理,实现碳和磷的渐变掺杂,最终达到渐变折射率的多晶硅膜层的效果,改善了现有技术中不同折射率膜层之间存在的介质壁垒,减少光学损耗,另一方面通过本发明所使用的掺杂方式,能够在多晶硅薄膜表面形成碳的高掺杂区,能够保护多晶硅层及氧化层不受pecvd轰击损伤,更有利于提高钝化水平。
1.一种背接触异质结太阳电池,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的背接触异质结太阳电池,其特征在于,所述第二本征多晶硅层的磷掺杂浓度由表层到底层呈线性变化的渐变斜率为1.3e19cm-3-8e20cm-3,碳掺杂浓度由表层到底层呈线性变化的渐变斜率为2e21cm-3-8e21cm-3。
3.根据权利要求1所述的背接触异质结太阳电池,其特征在于,所述氧化层的厚度为2~4nm,所述第二本征多晶硅层的厚度为10~15nm,所述第二本征多晶硅层的表层厚度为2~4nm,所述第二本征多晶硅的底层厚度为1~2nm。
4.根据权利要求1所述的背接触异质结太阳电池,其特征在于,还包括:减反层;所述减反层设置在所述第二本征多晶硅层远离所述硅片的一侧;所述减反层的厚度为80nm~100nm。
5.根据权利要求4所述的背接触异质结太阳电池,其特征在于,所述减反层依次由第一氮化硅减反层、第二氮化硅减反层、第一氮氧化硅减反层、第二氮氧化硅减反层以及氧化硅层组成;
6.根据权利要求1所述的背接触异质结太阳电池,其特征在于,所述硅片的正面以及位于所述第二半导体开口区的所述硅片表面形成有制绒面,所述第二半导体层和所述第三半导体层分别填充对应区域的所述制绒面。
7.根据权利要求1所述的背接触异质结太阳电池,其特征在于,所述本征非晶硅层的厚度为5nm~15nm,所述p型掺杂非晶硅层或p型掺杂微晶硅层的厚度为10nm~35nm,所述p型掺杂非晶硅层或p型微晶硅层中的硼掺杂浓度为1e19 cm-3~4e20 cm-3。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的背接触异质结太阳电池,其特征在于,还包括:隔离槽;所述隔离槽位于相邻的所述第一半导体开口区和所述第二半导体开口区之间;
9.根据权利要求8所述的背接触异质结太阳电池,其特征在于,所述第一半导体开口区的宽度为0.1mm~0.3mm;所述第二半导体开口区的宽度为0.3mm~0.6mm;和/或,所述隔离槽的宽度为30um~200um。
10.一种背接触异质结太阳电池的制备方法,其用于制备如权利要求1至9中任一项所述的背接触异质结太阳电池,所述背接触异质结太阳电池的制备方法包括以下步骤:
11.根据权利要求10所述的背接触异质结太阳电池的制备方法,其特征在于,在步骤s09之后还包括:
12.一种电池组件,其特征在于,其包括如权利要求1至9中任一项所述的背接触异质结太阳电池。