[发明专利]一种N型晶硅电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池生产技术领域，特别是一种N型晶硅电池及其制备方法。

背景技术

目前晶体硅电池是太阳能电池市场的主流产品，晶硅太阳能电池从材料基体类型上又可以分为P型晶硅电池和N型晶硅电池。相对于P型单晶硅电池，N型单晶硅电池具有光致衰减小、耐金属杂质污染性能好、少数载流子扩散长度长等特点。这是因为（1）P型电池光致衰减效应产生的原因在于P型晶硅衬底中的硼与氧的结合，因此欲从根本上解决光致衰减效应，就必须避免同时在硅衬底中出现硼和氧，改用N型晶硅代替P型硅作为基底是解决上述问题的有效途径；（2）铁等常见金属杂质对电子的俘获截面比对空穴的俘获截面大，所以在低注人情况下，N型硅比P型硅耐金属杂质污染性好，具有更长的少子寿命；（3）在太阳能级硅材料中，不同体电阻率的N型太阳能级硅少子寿命都在几百微秒到一毫秒之间，远远高于P型硅的水平，所以在一般的太阳光照情况下，N型电池对光照产生的少数载流子收集率高，有利于提高电池的光伏转换性能。随着将来硅片厚度的减薄，少数载流子的扩散长度接近或大于硅片的厚度，部分少数载流子将扩散到电池背面而产生复合，这将对电池效率产生重要影响。同时当硅片厚度降低到200μm以下时，长波长的光吸收减少，需要电池有良好的背反射性能。若在电池制作中加入背抛光工艺并结合介质膜钝化，则可降低表面负荷速率，提高开路电压又可以具有良好的背表面反射，从而提升长波段的响应。

发明内容

本发明旨在提供一种N型晶硅电池及其制备方法，该电池的正面为制绒结构以增加对光的吸收，背面为抛光结构，提升背面钝化效果和对长波的背反射效果；该制备工艺较为简单，能够与当前晶体硅电池制造生产线设备兼容，可降低成本，适于大规模工业化生产。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种N型晶硅电池，包括前表面AgAl电极、正面减反射膜、硼发射极钝化层、硼发射极P+层、N型硅片、磷扩散N+背面场层、背面钝化层、背面减反射膜、背面Ag电极，其特征在于：所述电池的背面采用抛光结构，硼发射极钝化层和背面钝化层是经过热氧化生成SiO₂层同时制备而成，厚度为2～10nm。

上述N型晶硅电池的制备方法，包括如下步骤：

（1）将原始N型硅片进行清洗，去除表面的损伤层，制绒；

（2）将步骤（1）处理后的N型硅片面贴面地放置进行单面硼扩散形成硼扩散面，即硼发射极P+层，硼扩散面为正面，扩散方阻为50～80Ω/□；

（3）在硼扩散结束降温至780℃～850℃时，通入氧气对硼扩散面进行氧化，形成硼硅玻璃层；

（4）在氧化后的硼硅玻璃层上沉积一层氮化硅薄膜；

（5）对步骤（4）沉积后的N型硅片的背面利用碱溶液抛光，经过该步骤处理后的背面是抛光面，用于提升背面的钝化效果，增加电池正面效率；

（6）将N型硅片的正面面贴面放置，在管式炉中进行单面磷扩散，硅片背面为磷扩散面，即磷扩散N+背表面场层，扩散方阻为40～80Ω/□；

（7）去除磷扩散形成的周边结、杂质玻璃层；

（8）去除N型硅片正面的硼硅玻璃层和氮化硅层，去除背面磷扩散形成的磷硅玻璃层；

（9）利用干法氧化在硼发射极P+层和磷扩散N+背表面场层上制备氧化硅钝化层；

（10）在硅片的正面和背面沉积氮化硅减反膜；

（11）在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到N型晶硅太阳能电池。

步骤（2）中做单面硼扩散时，采用三溴化硼液态源扩散，扩散温度为900～960℃，时间为30～60min。

步骤（3）的氧化过程中通入氧气的流量为0.1－10slm，氧化时间为3－40min。

步骤（4）中的沉积采用等离子增强化学气相沉积方法，的沉积温度为400～450℃，沉积厚度为25－50nm。

步骤（5）采用碱溶液进行腐蚀抛光，碱溶液中的氢氧化钠质量分数为15％－30％，碱溶液温度为65－85℃。

步骤（7）采用等离子体刻蚀或激光刻蚀去除磷扩散形成的周边结。

步骤（8）采用HF溶液去除N型硅片正面的硼硅玻璃层和氮化硅层，去除背面磷扩散形成的磷硅玻璃层，HF溶液的质量分数为8％－20％，去除时间为5～20min，反应温度为20℃。

步骤（9）中制备钝化层的过程是：将完成去除掩膜后的N型硅片放入氧化炉中在高纯氧气气氛中进行氧化钝化处理，氧化温度为650℃－790℃，氧化时间为5min－60min。