[发明专利]一种单晶掺镓双面太阳电池及其制备方法在审
| 申请号： | 201810085604.9 | 申请日： | 2018-01-29 |
| 公开（公告）号： | CN108172642A | 公开（公告）日： | 2018-06-15 |
| 发明（设计）人： | 李华;孟夏杰;靳玉鹏;童洪波 | 申请（专利权）人： | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 |
| 主分类号： | H01L31/0288 | 分类号： | H01L31/0288;H01L31/0352;H01L31/02;H01L31/0216;H01L31/068;H01L31/18 |
| 代理公司： | 西安通大专利代理有限责任公司 61200 | 代理人： | 张弘 |
| 地址： | 225314 江苏*** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | 本发明公开了一种单晶掺镓双面太阳电池及其制备方法，包括：掺杂有镓元素的单晶硅半导体基底，以及在其上的前表面发射极和背面局部背电场，置于发射极表面的正面减反射膜/钝化膜和置于基底背表面的背面钝化膜，置于正面减反射膜/钝化膜表面的导电材料组成的正面电极，置于背面钝化膜表面的导电材料组成的背面电极。其制备方法，包括：在掺镓的硅片上完成表面织构化，发射极制备，绝缘处理，正表面钝化减反射膜及背表面钝化膜制备，背面钝化膜局域开膜以及金属化过程。 1 | ||
| 搜索关键词： | 制备 背面钝化膜 减反射膜 双面太阳电池 导电材料 钝化膜 发射极 单晶 单晶硅半导体 表面织构化 钝化膜表面 发射极表面 基底背表面 金属化过程 背面电极 绝缘处理 正面电极 背表面 背电场 前表面 正表面 镓元素 硅片 钝化 基底 背面 掺杂 | ||
【主权项】：
1.一种单晶掺镓双面太阳电池，其特征在于，由正面至背面依次包括：正面电极(6)、正面减反射膜/钝化膜(3)、发射极(2)、单晶掺镓硅基底(1)、背面减反射膜/钝化膜(4)和背面电极(5)。2.根据权利要求1所述的一种单晶掺镓双面太阳电池，其特征在于，所述的单晶掺镓硅基底(1)中镓元素的掺杂浓度为1×1013～1×1017个原子/立方厘米。3.根据权利要求1所述的一种单晶掺镓双面太阳电池，其特征在于，所述的单晶掺镓硅基底(1)还掺杂有硼元素，硼元素的掺杂浓度为1×1013～1×1017个原子/立方厘米。4.根据权利要求1所述的一种单晶掺镓双面太阳电池，其特征在于，其特征在于，所述的正面电极包括正面细栅线(9)，正面细栅线(9)通过局部穿透正面减反射膜/钝化膜(3)或通过在正面减反射膜/钝化膜(3)上的局部开膜区域与发射极(2)形成直接接触。5.根据权利要求4所述的一种单晶掺镓双面太阳电池，其特征在于，所述的正面电极(6)还包括正面连接电极(8)，正面细栅线(9)与正面连接电极(8)互相垂直并在相交处相连接。6.根据权利要求1所述的一种单晶掺镓双面太阳电池，其特征在于，所述的背面电极(5)包括背面细栅线(7)；背面细栅线(7)与单晶掺镓硅基底(1)背面接触。7.根据权利要求6所述的一种单晶掺镓双面太阳电池，其特征在于，所述的背面细栅线(7)为含铝的电极，背面细栅线(7)和单晶掺镓硅基底(1)之间形成掺杂元素为铝的空穴掺杂层，空穴掺杂层的厚度为1～15um。8.根据权利要求7所述的一种单晶掺镓双面太阳电池，其特征在于，所述的空穴掺杂层中还掺杂有硼，硼元素掺杂浓度为5×1016～1×1021个原子/立方厘米。9.根据权利要求7所述的一种单晶掺镓双面太阳电池，其特征在于，所述的空穴掺杂层和背面细栅线(7)之间还包括一层铝硅合金层，铝硅合金层厚度为1～5um。10.根据权利要求6至9任意一项所述的一种单晶掺镓双面太阳电池，其特征在于，所述的背面电极(5)还包括背面连接电极(10)，背面连接电极(10)与背面细栅线(7)方向互相垂直并在相交处相连接。11.根据权利要求1所述的一种单晶掺镓双面太阳电池，其特征在于，所述的正面减反射膜/钝化膜(3)为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝和碳化硅薄膜中的一种或多种叠层构成；背面钝化膜(4)为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝和碳化硅薄膜中的一种或多种叠层构成；背面减反射膜(5)为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝和碳化硅薄膜中的一种或多种叠层构成。12.一种权利要求1至11任意一项所述的单晶掺镓双面太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对单晶掺镓硅基底(1)进行表面织构化及清洗；
2)在单晶掺镓硅基底(1)正面进行制备发射极(2)；
3)对单晶掺镓硅基底(1)进行边缘绝缘处理；
4)对单晶掺镓硅基底(1)正背面分别进行正面减反射膜/钝化膜(3)和背面钝化膜(4)的制备；
5)在背面钝化膜(4)上进行局域开膜；
6)在对单晶掺镓硅基底(1)正面、背面进行导电浆料图形化涂布；
7)进行金属化热处理过程分别制备正面电极(6)和背面电极。
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- 本发明的晶体硅材料包括硅、镓及元素X，所述元素X的浓度为1010～1016原子/立方厘米。利用如上所述的晶体硅制造的太阳能电池，转换效率大于20％。本发明还提供如上所述的晶体硅的制备方法。本发明的晶体硅材料利用镓元素替代现有的P型晶体硅中的硼元素，可以避免硼氧复合体的生成，从而降低光致衰减作用。并且，掺杂的元素X通过下转换作用，能够有效的提高硅材料对紫外波段光的利用率，利用该晶体制得的太阳能电池显著提高了转换效率。
- 一种单晶硅片-201521116443.3
- 张忠安 - 江西豪安能源科技有限公司
- 2015-12-30 - 2016-06-22 - H01L31/0288
- 本实用新型公开了一种单晶硅片，包括单晶硅片主体，单晶硅片主体正面为凹凸不平的绒面结构，所述单晶硅片主体背面为平面结构，所述单晶硅片主体中均匀掺杂分布有镓，所述单晶硅主体的绒面结构为齿形结构，本实用新型结构简单，通过掺镓在单晶硅片主体中，使得单晶硅片电阻率在不增加成本的前提实现和掺硼一样的水平，实现了晶体100%的利用并抑制了95%以上的光衰，平均消除6%的光衰，相当于效率提高一个百分点，成本下降6%，并已经产生巨大经济效益。
- 一种晶硅太阳能电池-201520878095.7
- 方结彬;秦崇德;石强;黄玉平;何达能;陈刚 - 广东爱康太阳能科技有限公司
- 2015-11-04 - 2016-03-30 - H01L31/0288
- 本实用新型公开了一种晶硅太阳能电池，所述晶硅太阳能电池从上至下依次包括正电极、氮化硅减反膜、掺杂氮元素的N型硅层、P型硅衬底、铝背场和背电极，P型硅衬底下表面为抛光面，上表面为绒面结构，掺杂氮元素的N型硅层覆盖所述上表面的绒面结构，氮化硅减反膜覆盖在所述掺杂氮元素的N型硅层上。与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过掺杂氮元素的N型硅层代替掺杂磷元素的N型硅层，采用掺杂氮元素的N型硅层不面要钝化，其表面具有较好的钝化效果，因此只需在掺杂氮元素的N型硅层覆盖一层氮化硅减反膜就可以，具有结构简单、降低电池制造成本和生产效率高的优点。
- 一种单面抛光N型太阳能电池-201520622408.2
- 方結彬;秦崇德;石强;黄玉平;何达能;陈刚 - 广东爱康太阳能科技有限公司
- 2015-08-18 - 2016-01-20 - H01L31/0288
- 本实用新型公开了一种单面抛光N型太阳能电池，其中，所述N型太阳能电池包括N型硅衬底、所述N型硅衬底的正面为制绒面，所述N型硅衬底的背面经抛光后通过硼扩散形成P型硅薄层，所述P型硅薄层上设有钝化层，所述钝化层上印刷有银铝电极，所述N型硅衬底的正面通过磷扩散形成N+层，所述N+层上设有钝化层，所述钝化层上印刷有银电极。本实用新型采用少子寿命长的N型硅片为衬底，制作高效率N型太阳能电池；N型电池的背面抛光面可以将入射到电池背面的内表面的部分红外光再反射回电池内部，显著增加红外光的吸收，提高电池的开路电压和短路电流，从而大幅度提升N型太阳能电池的光电转换效率。
- 一种选择性制绒晶硅太阳能电池-201520522567.5
- 方结彬;秦崇德;石强;黄玉平;何达能;陈刚 - 广东爱康太阳能科技有限公司
- 2015-07-18 - 2015-11-18 - H01L31/0288
- 本实用新型公开了一种选择性制绒晶硅太阳能电池，包括正电极、减反膜、N型发射极、P型硅、铝背场和背电极；所述减反膜、所述N型发射极、所述P型硅、所述铝背场和所述背电极依次层叠设置；所述N型发射极设有非均匀浓度的高方阻磷掺杂区域及均匀浓度的高方阻磷掺杂区域，正电极穿透减反膜与所述均匀浓度的高方阻磷掺杂区域相接形成欧姆接触。与现有技术相比，本实用新型由于N型发射极设有非均匀浓度的高方阻磷掺杂区域及均匀浓度的高方阻磷掺杂区域，正电极穿透减反膜与所述均匀浓度的高方阻磷掺杂区域相接形成欧姆接触，具有能明显减少硅片表面的少子复合区域，增强正电极与硅的欧姆接触，有效地提高电池的光电转换效率的优点。
- 一种镍掺杂的具有pn结结构的单晶硅材料及其制备方法-201510080450.0
- 陈朝;陈蓉;范宝殿;郑将辉;蔡丽晗 - 厦门大学
- 2015-02-14 - 2015-05-20 - H01L31/0288
- 本发明公开了一种镍掺杂的具有pn结结构的单晶硅材料，包括有依次层叠设置的衬底和红外吸收层；所述衬底是p型单晶硅，所述红外吸收层是镍掺杂的n型硅中间带(Si：Ni)材料，其中镍的掺杂浓度是6×1019cm-3～6×1020cm-3，所述红外吸收层与衬底之间形成p-n结。本发明的镍掺杂的具有pn结结构的单晶硅材料具有较强的红外吸收能力，在室温状态下具有较高的光电探测率，可广泛应用于光纤通讯、探伤、诊断、跟踪、导航等医疗、空间、军事、民用等领域的红外探测器的制作。本发明还提供了上述材料的制备方法。
- 铝发射极背结背接触晶体硅太阳电池-201320758593.9
- 董经兵;李海波;朱彦斌;张斌;邢国强 - 奥特斯维能源（太仓）有限公司
- 2013-11-27 - 2014-06-25 - H01L31/0288
- 本实用新型公开了一种铝发射极背结背接触晶体硅太阳电池，该电池包括前表面与背表面均覆盖有n型掺杂层的板状的N型硅衬底，在n型掺杂层外覆盖有钝化层，背表面的N型硅衬底上间隔地嵌入有p型掺杂层，p型掺杂层上方连接有电池正极，背表面n型掺杂层中还嵌入有电池负极。本实用新型具有低成本和可量产的优点。
- 一种基于n型硅片的金属贯穿式背发射极晶硅太阳电池及其制备方法-201210439342.4
- 涂宏波;王学林;聂金艳;刘自龙;马超 - 浙江晶科能源有限公司
- 2012-11-07 - 2013-04-03 - H01L31/0288
- 本发明涉及一种基于n型硅片的金属贯穿式背发射极晶硅太阳电池。包括n型晶硅硅片衬底、SiNx膜层、SiO2膜层、浅掺杂n+层、p型接触电极、局部接触发射极p+层、激光烧结孔、前接触电极、重掺杂n++层、贯穿孔以及n型接触电极。n型晶硅硅片衬底正反两面均具有SiO2/SiNx叠层，背面SiNx膜层上设有Al层，局部Al层穿过背面SiO2/SiNx叠层，并形成局部接触发射极P+层；贯穿孔设置于衬底的中部，Ag浆贯穿其中，并与前接触电极细栅线和n型接触电极相连接。本发明解决了p型硅片少子寿命低和复合敏感问题及传统电池片钝化效果不佳问题；提高了光的通量，增加了长波长光的利用率；并解决了传统全铝背场电池片烧结后弯曲现象。
- 硼铝共掺背面场硅太阳能电池及其制备方法-201210333056.X
- 范玉杰;韩培德;梁鹏;邢宇鹏;叶舟;胡少旭 - 中国科学院半导体研究所
- 2012-09-10 - 2012-12-19 - H01L31/0288
- 一种硼铝共掺背面场硅太阳能电池，包括：一p型硅衬底；一n型发射极，该n型发射极位于p型硅衬底上；一迎光面钝化层，该迎光面钝化层生长在n型发射极上，该迎光面钝化层上开有电极窗口；一金属栅线电极，该金属栅线电极制作在迎光面钝化层上的电极窗口内，该金属栅线电极与n型发射极接触；一硼铝共掺背面场，该硼铝共掺背面场制作在p型硅衬底的下面；一金属背电极，该金属背电极制作在硼铝共掺背面场的下面。本发明可以通过硼离子注入和硅铝合金相结合的方法来实现背面场的硼铝共掺，可以提高背面场的掺杂浓度，降低背表面的复合速度，从而提高太阳能电池的开路电压。具有易实现、成本低、效果好的优点。
- 专利分类
H01 基本电气元件
H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L31-00 对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射，或微粒辐射敏感的，并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的，或者专门适用于通过这样的辐射进行电能控制的半导体器件；专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或
H01L31-02 .零部件
H01L31-0248 .以其半导体本体为特征的
H01L31-04 .用作转换器件的
H01L31-08 .其中的辐射控制通过该器件的电流的，例如光敏电阻器
H01L31-12 .与如在一个共用衬底内或其上形成的，一个或多个电光源，如场致发光光源在结构上相连的，并与其电光源在电气上或光学上相耦合的
H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L31-00 对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射，或微粒辐射敏感的，并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的，或者专门适用于通过这样的辐射进行电能控制的半导体器件；专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或
H01L31-02 .零部件
H01L31-0248 .以其半导体本体为特征的
H01L31-04 .用作转换器件的
H01L31-08 .其中的辐射控制通过该器件的电流的，例如光敏电阻器
H01L31-12 .与如在一个共用衬底内或其上形成的，一个或多个电光源，如场致发光光源在结构上相连的，并与其电光源在电气上或光学上相耦合的
