[发明专利]一种TOPCon电池结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种TOPCon电池结构及其制备方法，涉及电池加工技术领域。所述TOPCon电池包括单晶硅片，依次设置在单晶硅片正面的扩散层、钝化层、正面减反射层、正面金属电极，以及依次设置在单晶硅片背面的隧穿层、掺杂多晶硅层、背面减反射层和背面金属电极，所述掺杂多晶硅层包括位于背面金属区下方的第一掺杂多晶硅层和位于背面非金属区下方的第二掺杂多晶硅层；所述第一掺杂多晶硅层为设置在绒面上的磷掺杂的多晶硅层，第二掺杂多晶硅层为设置在抛光面上的磷掺杂的多晶硅层。本发明克服了现有技术的不足，既能降低金属接触区的复合电流密度和接触电阻，同时又能保证非金属区的也具有低的复合电流，从而提升电池转换效率。

技术领域

本发明涉及电池加工技术领域，具体涉及一种TOPCon电池结构及其制备方法。

背景技术

现有TOPCon(隧穿氧化钝化接触)电池通常在硅片背面制备的1-2nm超薄隧穿氧化层，然后在氧化层表面沉积厚度为80-200nm的掺杂多晶硅层，最后在掺杂多晶硅层上淀积氮化硅。该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化和场钝化，超薄氧化层可以使电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡空穴的输运，降低复合电流。掺杂多晶硅层横向传输特性降低了串联电阻。以上两种特性共同提升了电池的开路电压、填充因子以及电池的转换效率。

TOPCon电池背面通常采用Ag浆烧穿SiNx介质膜与掺杂多晶硅形成欧姆接触。栅线在晶体硅太阳能片中充当收集光生载流子，载流子的产生的多少(短路电流的大小)与载流子在收集过程中的损耗多少(串联电阻的大小)很大程度上决定了电池片的电学性能的优劣。印刷可能会导致硅片虚印断栅、毛边等现象，因此需要改善硅片的EL问题。栅线高度越高，宽度越窄，即高宽比越大，有助于电池片短路电流的提升和串联电阻的下降，因此提高电池片效率可提高栅线高宽比。若将金属栅线在做细的基础上做高，印刷的浆料则容易坍塌，因此它受到网版、浆料以及硅片方阻等方面的限制。而且在浆料烧结过程中，金属Ag晶粒可能穿透掺杂多晶硅膜层的，破坏界面氧化层的钝化效果；为了解决栅线线电阻和接触电阻的问题和钝化效果问题，需要栅线高的高宽比和良好的接触问题，同时需要高的掺杂多晶硅厚度，通常在100-150nm；为了保证良好的场钝化效果和低的欧姆接触，掺杂多晶硅需要足够的掺杂浓度，通常1e20cm^-3。

但上述钝化结构中的多晶硅膜层膜厚、掺杂浓度过大，会引起表层严重的俄歇复合，从而导致电池的短波响应变差，饱和电流上升，同时掺杂多晶硅对背面入射光的寄生吸收会导致电池的双面率降低。通常，栅线的高宽比、掺杂多晶硅膜厚、掺杂浓度需要在印刷参数，复合、电阻损失与光学损失之间较难进行平衡。目前，主要通过在保证金属电极浆料不烧穿隧穿氧化层及该金属电极与多晶硅膜层形成良好欧姆接触的前提下，尽量降低多晶硅膜层的厚度，以减少光子在高掺杂多晶硅层内的寄生吸收；抑或仅在电池的金属电极区域采用上述钝化结构，难以兼顾电池的光线吸收与钝化效果。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种TOPCon电池结构及其制备方法，既能保证金属接触区的掺杂多晶硅厚度，避免浆料烧结过程隧穿氧化层被破坏，降低复合电流和接触电阻；同时又能降低非金属区的光寄生吸收，尤其是降低自由载流子吸收。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种TOPCon电池结构，包括单晶硅片，依次设置在单晶硅片正面的扩散层、钝化层、正面减反射层、正面金属电极，以及依次设置在单晶硅片背面的隧穿层、掺杂多晶硅层、背面减反射层和背面金属电极，所述掺杂多晶硅层包括位于背面金属区下方的第一掺杂多晶硅层和位于背面非金属区下方的第二掺杂多晶硅层；所述第一掺杂多晶硅层为设置在绒面上的磷掺杂的多晶硅层，厚度100-150nm，掺杂浓度不低于1e20cm^-3；所述第二掺杂多晶硅层为设置在抛光面上的磷掺杂的多晶硅层，厚度100-150nm，掺杂浓度不低于1e20cm^-3。

优选的，所述单晶硅片为磷掺杂N型单晶硅片，电阻率0.1-10Ωcm，厚度150-200um。