[实用新型]掺杂碳化硅薄膜诱导背场的双面钝化太阳电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及晶体硅太阳能电池制造领域，具体为一种利用掺杂碳化硅薄膜诱导背场来制备高效太阳电池。 

背景技术

从目前的光伏市场来看，硅太阳电池占据大部分的市场份额。根据所使用的材料类型的不同，硅太阳电池可以分为晶体硅太阳电池以及薄膜硅太阳电池。由于设备昂贵、工艺较复杂以及转化效率较低等原因，薄膜硅太阳电池所占市场份额要远远小于晶体硅太阳电池。根据预测，晶体硅太阳电池在未来几年内仍将是光伏市场的主流产品。因此，提高晶体硅太阳电池的转化效率，降低综合发电成本，对整个光伏行业的发展具有重要意义。 

为了降低光伏发电成本，降低太阳电池制造成本或者提高太阳电池的转化效率是两个有效途径。随着工业生产技术的不断进步，太阳电池制造成本在不断下降，电池效率也在不断提高。在目前铝背场常规工艺条件下，由于背表面复合的影响，太阳光谱中的长波损失比较严重，电池效率难以得到明显地提高。因此，背面钝化及点接触电池结构受到广泛的关注。根据计算，普通铝背场电池的背表面复合速度约为1000-1500cm/s，根据理论模拟，在1000cm/s的附近区域内，背表面复合速度对电池效率具有非常明显的影响【Metz, A. and R. Hezel, High-quality passivated rear contact structure for silicon solar cells based on simple mechanical abrasion. Conference Record of the Twenty-Eighth Ieee Photovoltaic Specialists Conference - 2000, 2000: p. 172-175】。因此，在文献报道中，采用背表面钝化背面点接触结构的电池，在优化工艺条件下，均可以得到明显的效率提升【Mittelstadt, L., et al., Front and rear silicon-nitride-passivated multicrystalline silicon solar cells with an efficiency of 18.1%. Progress in Photovoltaics, 2002. 10(1): p. 35-39】。目前为止，很多种介质膜已经被用来作太阳电池背表面钝化，包括SiOx， SiNx，SiOx/SiNx叠层结构以及宽禁带的SiCx。文献报道中的SiOx往往采用热氧化生长的SiOx，然而这种方式需要硅片多经历一步高温过程，有可能会引起硅片电学性能下降，而PECVD生长的SiOx钝化效果又比较差，起不到较好的背表面钝化的效果；SiNx中由于固定电荷的影响，可能会诱导形成背表面浮动结，如果与背电极直接接触会引起电池漏电，需要电学隔离，不利于生产工艺简化。SiCx相对来说是一种利用PECVD常规生产设备且沉积工艺较简单的背面钝化介质膜，文献中也报道了背表面复合速度可以达到低于10cm/s的水平【D. Suwito, T. Roth, D. Pysch, L. Korte, A. Richter, S. Janz, S.W. Glunz, Detailed Study on the Passivation Mechanism of a-SixC1-x for the Solar Cell Rear Side, 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 1-5 September 2008, Valencia, Spain, 1023-1028】，采用SiCx作背表面钝化的电池效率可达20%以上【Suwito, D.; Janz, S.; Hermle, M.; Glunz, S.W., High-Efficiency Silicon Solar Cells With Intrinsic and Doped a-SixC1-x Rear Side Passivation, 24th European Solar Energy Conference and Exhibition, Hamburg, Germany】。 

从表面钝化机理来说，钝化效果来自于两个方面，一个是化学钝化，一个是场钝化。在目前对SiCx薄膜钝化的研究中，忽略了场钝化的效果。SiCx薄膜作为一种宽禁带半导体，通过掺杂控制可以在很大范围内对其费米能级的位置进行调节，当掺杂的SiCx薄膜与硅基体接触时，由于费米能级的差异，硅片近表面会产生能带弯曲，通过合理的掺杂，就可以使电池背面形成诱导的背表面场，提高钝化效果及收集效率。