[发明专利]一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法及应用

说明书

本发明涉及光伏电池技术领域，具体涉及一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法及应用。该方法包括：取以N型硅片(如N型单晶硅片)为衬底的钝化接触太阳电池；采用特定光源对所述钝化接触太阳电池表面进行照射，以使钝化接触太阳电池的N型硅衬底中的H^‑转化成H⁰；并共同将特定电压施加于所述钝化接触太阳电池的正负电极，以使H^‑驱除出所述N型硅衬底表面。该方法通过特定光源照射结合特定电压施加的方式，既能驱除钝化接触太阳电池的N型硅衬底中的H^‑，又能将其硅衬底中的H^‑转化为H⁰；因此能降低其硅衬底中的H^‑含量来消除N型钝化接触太阳电池的氢致衰减和提高电池效率。

技术领域

本发明涉及光伏电池技术领域，具体涉及一种用于消除钝化接触太阳电池氢致衰减的方法及应用。

背景技术

钝化接触结构不仅具有优异的界面钝化性能，还具有优异的接触性能。产业化的钝化接触太阳电池，如具有隧穿氧化层/掺杂多晶硅层的TOPCon电池及具有超薄本征非晶硅层/掺杂非晶硅层的异质结(SHJ)电池，均采用N型单晶硅作为衬底。2019年，汉能报道了转换效率为25.1％的N型全尺寸SHJ电池。2020年，晶科报道了转换效率为24.9％的N型全尺寸TOPCon电池。上述世界效率记录表明，N型钝化接触太阳电池是晶体硅太阳电池的发展趋势。

N型钝化接触太阳电池具有高转换效率、无光致衰减、弱光响应好、温度系数低等优点。根据新南威尔士大学(UNSW)最新研究结果显示，N型钝化接触太阳电池虽然不存在光致衰减，但存在光热衰减(LeTID)，硅衬底中的氢是导致LeTID的主要原因，因此也称之为“氢致衰减”。在钝化接触太阳电池制备过程中，热制程工艺如：TOPCon电池的烧结、HJT电池的退火修复溅射损伤等，会将富氢层中的氢趋入硅衬底，与硅中的磷结合形成磷-氢(P-H)对而留在硅中。导致“氢致衰减”的杂质类型尚未有明确的定论，通常用H-X表示，而P-H对是H-X的前驱体，在光热过程中会促进形成H-X，诱发“氢致衰减”，导致N型钝化接触太阳电池性能降低。

其中，进入硅中的氢会呈现三种价态：-1价、+1价和0价，即H^-、H⁺、H⁰。当硅中的费米能级(E_F)位于中间带隙(E_i)以上0.14eV的位置时，H⁰存在的概率最大，此位置对应的能级称之为E_+/-；当E_F高于E_+/-时，氢主要以H^-的形式存在；当E_F低于E_+/-时，氢主要以H⁺的形式存在。研究发现，H⁰可以钝化硅体区的缺陷和杂质，可以提高硅衬底的性能。用于钝化接触太阳电池的N型硅衬底的电阻率通常低于10Ω·cm，对应的其E_F高于E_+/-，因此，氢主要以H^-的形式与磷原子形成H-P对存在于N型硅衬底中。然而，现有技术，如申请号CN201380038918.9仅公开了一种硅太阳电池的改进的氢化，该方法是同时采用光照和至少加热40℃的方式，或者同时采用光照和至少加热40℃及加电场的方式，以将氢源引入具有高密度硅结晶缺陷和/或多余杂质的低成本硅中，以修复低成本硅的结晶缺陷等。可见，现有技术尚未涉及如何驱除钝化接触太阳电池的N型硅衬底(特别是N型单晶硅片)中的H^-和/或将硅衬底中的H^-转化为H⁰，以消除钝化接触太阳电池氢致衰减的技术。因此，降低N型钝化接触太阳电池的硅衬底中的H^-含量，以消除“氢致衰减”，进而提高N型钝化接触太阳电池的性能具有重要的意义。

发明内容