[发明专利]一种抗LID黑硅太阳能高效电池及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体公开一种抗LID黑硅太阳能高效电池及其生产方法。

背景技术

硅是世界上储量最丰富的元素之一,广泛的应用于光电探测、光通信、微电子设备等重要领域。但是由于晶体硅的本身的性质,使得晶体硅表面对可见-红外光的反射很高,极大的限制了硅基光电器件的灵敏度、可用波段范围以及转换效率等关键技术指标。近年来,一种叫黑硅的微结构硅引起了人们极大的关注,黑硅由于对可见-红外光波段的光有着其极高的吸收,可以广泛应用于生物,红外探测,太阳能电池,药学,微电子,农业和安全检测等方面。常规的晶体硅太阳电池都是基于p 型掺硼硅晶体制造的,但这种电池存在着光衰减现象,该现象已经成为制约高效太阳电池发展的一个重要瓶颈。目前光衰减现象的性质和机理还未完全清楚, 它是当前国际上晶体硅太阳电池材料和器件方向的研究热点之一。光衰问题可以通过抑制光衰减的缺陷生成-硼氧复合体的方法来解决，抑制硼氧复合体的方法包括①降低氧含量②降低硼浓度③p型掺镓硅晶体（镓取代硼）④n型硅晶体（不含硼）⑤高温热处理⑥同族掺杂（锗、锡和碳）硅晶体。

目前制备黑硅的方法多种多样,最具产业化的两种方法为干法制绒RIE（Reactive Ion Etching）和湿法制绒MCCE(Met铝Catalyzed Chemic铝Etching)。采用RIE法或MCCE法制备黑硅纳米陷光娥眼结构可以显著提高可见-红外光波段的光谱吸收，但是由于黑硅制备过程中表面积的增大以及引入的缺陷，具有较高的表面复合速率和较低的少数载流子寿命，导致开路电压下降、漏电增大，太阳能电池的光电转换效率没有显著的提高。黑硅纳米陷光娥眼结构使形成的PN结结深不均匀，PN结浅结处硼和氧多数处于亚稳态，容易形成硼氧复合体，导致光照衰减（LID）现象更加严重。同时，PN结浅结处容易烧穿，导致太阳能电池的漏电现象更加严重。

发明内容

本发明的目的在于：为解决以上问题提供一种增强光能吸收，提高光电转换效率，减少电池漏电现象，具有抗LID和PID效果的抗LID黑硅太阳能高效电池及其生产方法。

本发明所采用的技术方案是这样的：

一种抗LID黑硅太阳能高效电池，包括正、负电极和铝背场，还包括P型硅片衬底和依次位于P型硅片衬底上的PN结、SiO₂氧化膜、SiNx薄膜，所述PN结厚度均匀，所述SiNx薄膜包覆在SiO₂氧化膜表面

进一步地，所述P型硅片衬底一端平整，另一端呈陷光结构，在其陷光结构端端面为PN结；所述PN结外侧、P型硅片衬底陷光结构端外层为SiO₂氧化膜；所述SiNx薄膜一端平整，另一端与所述P型硅片衬底陷光结构端形成吻合设置。

进一步地，所述P型硅片衬底纯度大于99.9999%。

进一步地，所述PN结深为0.1~10μm。

进一步地，所述SiNx薄膜厚度为50~150nm。

上述一种抗LID黑硅太阳能高效电池的生产方法，包括如下步骤：

（1）高陷光纳米柱的制作，对P型硅片进行RIE法或MCCE法处理制备高陷光纳米柱；

（2）第一次扩散，将硅片置于扩散炉中，在保护气体N₂、O₂气氛下采用通入磷源工艺进行扩散；

（3）去除边结和磷硅玻璃层；

（4）第二次扩散，在扩散炉中，利用O₂作为扩散源，在保护气体N₂气氛下进行扩散；

（5）利用PEVCD设备对硅片进行SiNx表面钝化和减反薄膜沉积；

（6）制备电池负电极、正电极和铝背场，完成抗LID黑硅太阳能电池制备。

进一步地，所述步骤（2）中气体扩散温度为810~860℃。

进一步地，所述步骤（3）中采用湿法刻蚀工艺去除边结和磷硅玻璃层，依次经过经过混酸刻蚀槽、背面抛光、稀释的氢氟酸、去离子水清洗处理，其中酸液浓度和碱液浓度保持不变。

进一步地，所述步骤（4）中气体扩散温度为600~800℃。

综上所述，由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、利用RIE法或MCCE法形成黑硅纳米陷光娥眼结构，由于超低纳米减反结构阵列的独特减反效果，增加了光能的吸收，有利于提高纳米柱电池的转化效率；