[发明专利]太阳能电池叠层钝化结构及制备方法

说明书

本发明提供了太阳能电池叠层钝化结构及制备方法。所述太阳能电池叠层钝化结构包括：P型硅衬底，以及在所述的P型硅衬底背面从里到外依次设置的第一介电层、第二介电层、第三介电层。所述制备方法包括：在P型硅衬底背面生成第一介电层，再在所述第一介电层上依次沉积第二介电层和第三介电层。本发明提供的太阳能电池背面叠层钝化结构含有丰富的氢离子或氢原子，具有非常好的化学钝化效果。

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，涉及太阳能电池叠层钝化结构及制备方法。

背景技术

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，在太阳能的有效利用当中，太阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。对于传统P型全铝背场太阳电池，背面金属和硅接触区的复合既背表面全铝掺杂所形成全铝背场是限制效率进一步提升的关键因素，同时全铝背场的长波反射率较低，光学损失较高。为了解决此问题，国内外各大研究机构专注于高效电池表面的钝化处理及结构改进，通过引入背面钝化膜及局域铝背场技术，减少金属与硅接触界面的复合同时提高了背面长波反射，极大的提高了电池的开路电压及短路电流，太阳电池光电转换效率提升1％以上，即P型PERC电池。该工艺路径相对简单且兼容现有的电池生产线。因此得到了快速的大面积推广应用，目前PERC电池的市场占有率达到90％以上。为了进一步提高PERC电池的转换效率，必须对电池表面进行良好的钝化，降低表面缺陷复合从而提高电池的开路电压。

CN111987191A公开了一种修复PERC电池激光开膜损伤的方法，包括对P型单晶硅片的正面和反面进行制绒且在正面和/或反面进行磷扩散形成磷掺杂面；使用激光器对P型单晶硅片的正面进行局域掺杂制作选择性发射极；经过背面刻蚀、热氧化、在背面沉积氧化铝与氮化硅叠层或氮化硅与氮氧化硅叠层和在正面沉积钝化减反射层，进行激光开膜和损伤修复，实现损伤区域的固相外延生长，使晶硅重新结晶恢复有序排列。

CN211929505U。该对比文件涉及晶硅太阳能电池片。其所述钝化层为氧化铝层和氮化硅层的叠层，且所述钝化层的厚度为110nm-140nm，所述氮化硅层设置在所述氧化铝层的底表面上。

目前产业化PERC电池是基于背面氧化铝和氮化硅的叠层钝化结果，氧化铝薄膜沉积过程中会用到TMA等特气，生产成本高且危险。在保证钝化效果的基础上，上述方案的生产成本及危险性有待进一步改善。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供太阳能电池叠层钝化结构及制备方法。所述太阳能电池叠层钝化结构具有良好的钝化效果，且生产成本低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种太阳能电池叠层钝化结构，所述太阳能电池叠层钝化结构包括：P型硅衬底，以及在所述的P型硅衬底背面从里到外依次设置的第一介电层、第二介电层和第三介电层。

本发明提供的太阳能电池叠层钝化结构中，第一介电层的作用为该薄膜可降低悬挂键的密度，能够很好地控制界面陷阱，起到化学钝化作用；第二介电层的作用为该薄膜沉积的过程中，薄膜中有大量的氢存在，可以对硅片表面形成化学钝化及体钝化作用，同时低功率沉积第二介电层后，可以避免沉积第三介电层时的高功率等离子体对第一介电层的轰击；第三介电层和第二介电层的作用类似，但是第二介电层的折射率介于第一介电层和第三介电层之间，这样的膜层设计能更好的增加背面的光反射，提升电流；第二介电层和第三介电层中具有大量游离的氢原子及氢离子，其可以扩散到硅-氧化硅界面处，与界面处的硅悬挂键结合，降低表面的界面态密度以达到降低表面复合速率的效果，对电池表面进行钝化，同时氢也会扩散到硅片体内，对硅片体内的缺陷及杂质进行钝化。

本发明提供的太阳能电池叠层钝化结构中，背面叠层钝化结构含有丰富的氢离子或者原子，会在后续退火工艺或是烧结工艺中注入硅片表面和内部，对复合中心进行钝化，因此本发明提供的太阳能电池钝化结构具有良好的钝化效果。