[发明专利]背面钝化层为氧化铝和氢化氮化铝的PERC电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种背面钝化层为氧化铝和氢化氮化铝的PERC电池及其制备方法，电池具有如下的结构：银/氮化硅/n型晶体硅/p型晶体硅/氧化铝/氢化氮化硅/铝。制备时，首先清洗硅片并制绒，然后硅片进行三氯氧磷扩散、磷硅玻璃去除与边绝缘，接着正面生长氮化硅钝化和抗反射层，背面生长氧化铝/氢化氮化铝钝化层；再在背面激光开槽，正面和背面电极生长，最后退火处理。本发明的PERC电池，不仅背面钝化效果得到提升，而且提高了钝化膜的沉积速率，降低了PERC电池的生产成本，提升了量产效率，同时也大幅减少了对环境污染，是非常有推广应用价值的方案。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，特别是涉及一种背面钝化层为氧化铝和氢化氮化铝的PERC电池及其制备方法。

背景技术

为了提高晶体硅太阳能电池的转换效率，电池前后表面的高质量钝化是关键因素之一。目前，采用原子层沉积(ALD)技术生长的p型晶体硅PERC(发射极及背表面钝化电池)电池背面钝化材料-Al₂O₃，是一种近乎完美的钝化介质层。当拥有负电荷特性的Al₂O₃介质层应用于p型硅背面作为钝化层，不会形成反转层造成漏电，而且会增加p型硅中的多子浓度，降低少子浓度，从而大幅降低表面复合速率。采用常规的ALD技术生长Al₂O₃薄膜，最大的局限性在于沉积速率很小(通常小于2nm/min)，很难满足太阳能电池的大规模量产需求，另外，Al₂O₃本身也存在不稳定性以及良品率较低等问题，这些都需要生长设备的更新和生长工艺的持续改进。

采用反应磁控溅射法生长氧化铝是一种替代ALD生长技术的可行方案，具有沉积速率大、成本低、不需要使用有毒的气源等特点，非常适合大规模工业化量产。但是，采用溅射法沉积的氧化铝对p型晶体硅的钝化效果比ALD生长的要差，从而会降低电池效率，其主要原因是在电池金属化过程中的高温烧结后表现出的钝化性能不稳定。由于氮化铝的带隙宽度为6.2eV、折射率在1.8～2.2之间可调、优异的热稳定性能等特点，也是替代氧化铝或氮化硅作为硅表面钝化介电层的候选材料。采用反应溅射技术制备的氢化氮化铝对p型晶体硅拥有非常优异的钝化效果(其表面复合速率低至8cm/s)，主要归功于它的优异化学钝化性能(即通过饱和悬挂键降低界面电子态)，氢化氮化铝中的氢在随后的高温过程中被大量释放出来，占据了悬挂键的空位，使其失去活性。然而，氢化氮化铝的场钝化效果(具有固定电荷的介质膜在表面附近产生电场，以排斥同极性的荷电载流子)比氧化铝相对差一些。

为了克服上面提到的单独采用反应溅射法制备的氧化铝或氢化氮化铝钝化p型晶体硅所带来的不利因素，本发明结合反应磁控溅射法制备的氧化铝和氢化氮化铝薄膜在高温烧结后对p型晶体硅表面的钝化性能，提出了采用反应磁控溅射法制备的氧化铝/氢化氮化铝叠层钝化层取代常规p型晶体硅PERC电池的三氧化二铝(ALD沉积)/氮化硅背面钝化层，由此得到背面钝化层为氧化铝和氢化氮化铝的PERC电池。

发明内容

为此，本发明采用的技术方案是这样的：背面钝化层为氧化铝和氢化氮化铝的PERC电池，其特征在于：具有如下的结构：银/氮化硅/n型晶体硅/p型晶体硅/氧化铝/氢化氮化硅/铝。

本发明的另一技术方案是这样的：背面钝化层为氧化铝和氢化氮化铝的PERC电池的制备方法，包括如下步骤：

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，放入体积比为3:3:1的硝酸/氢氟酸/冰醋酸溶液中在室温下腐蚀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；