[发明专利]一种晶硅太阳能电池

说明书

本发明公开了一种晶硅太阳能电池，其栅线电极包含：形成于掺杂导电层之上的第一金属层，形成于第一层金属层之上的介质导电层，以及形成于介质导电层之上的第二金属层；所述第一层金属层与掺杂导电层在界面处形成金属硅化物或以金属‑硅为主要成分的多元化合物；所述介质导电层为金属氮化物、碳化物、硼化物、磷化物或金属氮氧化物。本发明对晶硅光伏电池的电极接触部分进行改进，一是取代成本很高的银电极材料和高温烧结工艺，在大大降低生产成本的同时，也拓宽了低成本金属应用于晶硅光伏电池的可能性；二是与薄膜结构做金属接触时，包括异质结结构的电接触时，控制了金属扩散深度，杜绝了穿刺引起的复合增加甚至是电池的失效。

技术领域

本发明涉及一种晶硅太阳能电池。

背景技术

晶硅太阳能电池是在硅衬底上通过扩散、注入等方式形成PN结，在结的两端，与电极接触。为了提高电池效率，电极处需要在降低电阻和复合两方面得以改进。在降低电阻方面，目前P型电池正面以及N型电池正、背面仍然采用以含有银粉、玻璃粉的浆料通过丝网印刷、高温烧结工艺来形成金属-硅的接触。由于在微观上接触面复杂，光生载流子通过局部隧穿等方式被收集进入电极，多个界面间的散射与局部热效应，都会对载流子传输效率存在损害，表现为接触电阻高。同时，为提高晶硅电池效率，电池中发射极层的厚度不断减薄，从几百纳米发展至小于100纳米的极薄发射极层，此时形成无短路、低漏电的欧姆接触对于电池性能是最关键的。对于传统银浆，要使银颗粒之间充分融合形成良好电通道以获得低的传导电阻，烧结温度不能低，而促使银颗粒形成金属-硅接触的同时，也加剧向硅基底深处的扩散，在玻璃体与硅反应的共同作用下，硅片表面被腐蚀出尺寸不一的亚微米、微米级的四面锥体结构。当这些锥体微结构接近或穿透PN结时，漏电大量产生，光伏效应被破坏。这种破坏尤其对于隧穿型电极接触结构是致命的，对于N型正面的电极接触，由于采用的是银铝浆，微观四面锥体的存在对PN结是严重危害。

中国专利CN112133769A中公开了一种太阳能电池，其利用金属硅化物作为电极材料与硅基底形成欧姆接触，而电流传输由接触部位之上的第二层金属层承担。该专利的思路直接来自于半导体器件浅发射极电极接触时所用的方法。但是，无论是该专利中提到的两层金属沉积后的共退火工艺，或者是相对更优的两层金属分别沉积和退火的工艺，都无法解决一个难点，即上层传导用金属（即第二金属层）对下层接触区域反应而形成的穿刺、渗透等破坏效应，引起金属电极接触区域附近半导体结的失效，包括PN结或高低结。这种反应型破坏来自第二层金属材料沉积和退火工艺。所有的金属电极薄膜在沉积或退火工艺中，局部温度可以达到数百摄氏度，当沉积或退火温度升高至300℃以上时，金属薄膜间的互扩散，甚至相变就会进行；直接与硅相接触的第一层金属层在硅片中本身只有几十纳米到一百纳米左右的厚度，第二层金属层直接沉积并后续退火处理时，第一层金属层中的硅、金属成分与第二层金属层中的金属成分都会扩散和反应，这不仅引起金属成分向硅片纵深扩散，而且也改变了不同金属层、金属层与硅之间的接触电阻。

另外，中国专利CN102365751B公开了一种具有金属触点的硅太阳能电池，其在局部多孔硅结构上形成的金属硅化物作为硅层接触点，金属硅化物之上直接沉积第二层金属，该专利的方案同样也会存在上层金属与下层硅化物互扩散的问题。

发明内容

为解决现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种晶硅太阳能电池，包括：硅衬底，形成于硅衬底之上的介质隧穿层，形成于介质隧穿层之上的掺杂导电层，以及栅线电极；

所述栅线电极包含：形成于掺杂导电层之上的第一金属层，形成于第一层金属层之上的介质导电层，以及形成于介质导电层之上的第二金属层；

所述第一层金属层与掺杂导电层在界面处形成金属硅化物或以金属-硅为主要成分的多元化合物；

所述介质导电层为金属氮化物、碳化物、硼化物、磷化物或金属氮氧化物。