[发明专利]一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，特别是涉及一种隧穿氧化层钝化接触太阳电池及其制备方法。

背景技术

隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)太阳能电池是近年来由德国弗兰霍夫太阳能研究所提出的一种新型硅太阳能电池。电池采用n型硅片，硅片背面覆盖一层2nm以下的氧化硅层作为钝化隧穿层，然后再覆盖一层掺杂的薄膜硅层，使电池的背面钝化，隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的基本电池结构参见图1所示，太阳能电池的背面结构依次为n型硅片、钝化隧穿层、掺杂n型薄膜硅层、金属电极层，当电池工作时，电子从n型硅片隧穿通过氧化硅层进入掺杂n型薄膜硅层中。此外，该研究所还公布了正反两面的设计，采用p型浮区硅片(Float Zone Silicon，FZ)，正反两面直接化学生长氧化层，之后分别沉积掺杂的薄膜硅层。

掺杂薄膜硅与金属电极之间的接触电阻很大程度上取决于掺杂薄膜硅中的掺杂，当与铝电极形成相同的接触电阻时，n型薄膜硅的掺杂浓度要比P型薄膜硅的掺杂浓度高出约两个数量级。例如，当接触电阻率低于0.001Ωcm²，那么p型硅中的硼浓度要高于10¹⁷cm^-3，而n型硅中的磷浓度要高于10¹⁹cm³。在隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)太阳能电池结构中，背面的金属电极与磷掺杂n型薄膜硅层接触，为了使得接触电阻尽可能的小，那么就势必提高多晶硅层中的磷掺杂浓度，其磷掺杂浓度要达到10¹⁹-10²²cm^-3或更高。然而高浓度的磷掺杂具有以下缺点：

首先，磷的浓度过高会加剧载流子的俄歇复合速率，同时可能诱导多晶硅层中形成磷化硅沉淀，这两者均会使载流子复合速度加剧，从而降低载流子的收集效率；

其次，必须制备高浓度磷掺杂非晶硅薄膜硅层，并通过后继退火使薄膜晶化形成高浓度磷掺杂多晶硅薄膜硅层。高浓度的磷掺杂将导致后继薄膜晶化、杂质激活等工艺变得复杂，同时引入更高的缺陷态，降低薄膜质量；

最后，高浓度的磷掺杂还可能在后继退火过程中使磷元素扩散进入氧化硅层，从而破坏钝化隧穿层的完整性，引起漏电流、表面复合加剧等问题，从而降低电池性能。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，针对高浓度掺杂的薄膜硅层导致的工艺复杂、薄膜质量差及降低的载流子的收集效率问题，提供一种改进的隧穿氧化层钝化接触太阳电池及其制备方法。

本发明提供的一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池，其中，所述太阳能电池包括硅片、钝化隧穿层、掺杂薄膜硅层，所述钝化隧穿层介于所述硅片和所述掺杂薄膜硅层之间，其中所述掺杂薄膜硅层的掺杂浓度是不均匀的，所述掺杂薄膜硅层邻近钝化隧穿层一侧的掺杂浓度小于远离钝化隧穿层一侧的掺杂浓度。

在其中一个实施例中，所述掺杂薄膜硅层的掺杂浓度是梯度变化的，所述掺杂薄膜硅层的掺杂浓度从邻近钝化隧穿层一侧向远离钝化隧穿层一侧梯度递增。

在其中一个实施例中，所述硅片为n型硅片，所述掺杂薄膜硅层为磷掺杂n型薄膜硅层，所述磷掺杂n型薄膜硅层邻近所述钝化隧穿层一侧2nm深度范围内的磷掺杂浓度为0～1e¹⁶cm^-3。

在其中一个实施例中，所述磷掺杂n型薄膜硅层远离所述钝化隧穿层一侧2nm深度范围内的磷掺杂浓度为1e¹⁹～1e²²cm^-3。

在其中一个实施例中，所述的太阳能电池，其特征在于所述掺杂薄膜硅层的厚度为1-80nm。

本发明提供的一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池的制备方法，所述太阳能电池包括硅片、钝化隧穿层、掺杂薄膜硅层，所述钝化隧穿层位于所述硅片和所述掺杂薄膜硅层之间，其中所述掺杂薄膜硅层的制备方法包括以下步骤：在钝化隧穿层远离硅片的一侧生成2层以上掺杂浓度不同的掺杂薄膜硅层，所述2层以上掺杂浓度不同的掺杂薄膜硅层邻近钝化隧穿层的掺杂浓度低于远离钝化隧穿层的掺杂浓度，之后将得到的产品进行退火处理，得到掺杂浓度不均匀的掺杂薄膜硅层。

在其中一个实施例中，所述2层以上掺杂浓度不同的掺杂薄膜硅层的层数是2～5。