[发明专利]一种背面钝化的晶体硅太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种背面钝化的晶体硅太阳能电池及其制备方法，以氧化钼作为p型晶体硅钝化层和空穴传输层，具有如下的结构：Ag/SiN_x/n‑c‑Si/p‑c‑Si/SiO₂/MoO₃/Al/Ag，其中x＝0.9～1.2，n‑c‑Si为磷掺杂的n型晶体硅。本发明利用氧化钼取代氧化铝作为p型晶体硅电池的背面钝化材料，不仅可以大幅降低了电池背面的复合，同时也可以作为p型晶体硅电池的空穴传输层，因此，在电池的实际生产工艺中不像PERC电池那样需要激光开孔来保证载流子的传输，这就达到了既能降低晶体硅的背面复合、又同时避免了激光开孔带来的负面影响。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及背面钝化的晶体硅太阳能电池及其制备方法。

背景技术

在太阳能电池中，光生载流子的分离、输运和收集对电池整体性能的提高很关键。减少光生载流子在晶体硅(c-Si)体内和表面的复合对提高载流子的收集效率至关重要，尤其是当硅片的少子扩散长度与硅片的厚度相当或超过硅片厚度时，硅片表面的复合对电池特性的影响比体内复合大得多，因此，表面钝化是晶体硅太阳能电池设计和优化的关键。目前，采用氮化硅薄膜作为p型晶体硅电池正面的减反层和钝化层，除了可以饱和表面悬挂键、降低界面态外，氮化硅还通过自身的正电荷，减少电池正发射层中的少子浓度，从而降低了表面复合速率。随着晶体硅电池正面的钝化效果和接触性能得到不断的优化和提高，电池的背表面的复合已经引起了光伏产业界的普遍关注。在传统丝网印刷的晶体硅电池中，铝背场效应虽然可以降低少子浓度，减少复合，但仍然无法与采用介质层带来的钝化效果相媲美。

氧化铝拥有与氮化硅相反的负电荷，除了可以钝化背表面缺陷、降低界面态密度、起到化学钝化作用之外，还具有场效应钝化效果，从而大幅降低了p型晶体硅电池背面的复合。钝化发射极背面接触(PERC)晶体硅电池拥有相对完善的背面钝化结构，已经开始逐步走向产业化。目前，量产单晶硅和多晶硅PERC电池的峰值效率世界记录分别是22.61％和21.25％。相比其他高效电池技术，PERC电池具有明显的成本优势，是下一代高效太阳能电池最强有力的竞争者。

相对于常规电池，目前PERC技术主要增加了背钝化和激光开孔两个工艺环节。在实际PERC电池的生产工艺过程中，首先对电池背面进行激光开孔，然后在孔内区域印刷银浆，在其它区域上印刷铝浆，最后烧结形成背面银电极和铝背场。在烧结过程中，银浆对激光开孔内的硅基体进行烧蚀，增加了复合中心，降低了少子寿命，从而影响电池效率。同时，背面激光消融以及不均匀铝背场导致的应力，使得电池片产生隐裂与裂纹的概率大大增加。另外，由于开孔限制了载流子的传输路径，使之偏离垂直于接触面的最短路径并拥堵在开口处，增大了填充因子的损失。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足和问题，本发明提出了一种背面钝化的晶体硅太阳能电池及其制备方法，既能降低背面复合、又不需要激光开孔。

本发明采用的技术方案是这样的：一种背面钝化的晶体硅太阳能电池，其特征在于：以氧化钼作为p型晶体硅钝化层和空穴传输层，具有如下的结构：Ag/SiN_x/n-c-Si/p-c-Si/SiO₂/MoO₃/Al/Ag，其中x＝0.9～1.2，n-c-Si为磷掺杂的n型晶体硅。

本发明的另一技术方案是这样的：一种背面钝化的晶体硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1)清洗与制绒：取电阻率为0.5～1.5Ω.cm，厚度为180μm，尺寸为4×4cm²的单晶硅片，首先将硅片先后浸入丙酮、无水乙醇溶液中并采用超声清洗10min，去除表面油渍和污物；然后在浓度为30％的氢氧化钠溶液中在80℃温度下水浴处理20min，去除表面损伤层；最后，在硝酸/氢氟酸/冰醋酸溶液(体积比为3:3:1)中溶液中在常温下腐蚀120s，对表面进行化学抛光，获得平整表面，然后用去离子水反复冲洗3次以上，并用氮气吹干；