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申请/专利权人：苏州腾晖光伏技术有限公司;南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池及其制备方法，其中，该晶硅电池包括p型硅基体、位于p型硅基体背面的隧穿氧化层、位于隧穿氧化层背面的n型多晶硅层，隧穿氧化层与n型多晶硅层构成浮动结，浮动结的预设位置处设置有开孔，还包括：位于n型多晶硅层背面且通过开孔与裸露出来的p型硅基体相接触的金属电极；设置在n型多晶硅层与金属电极之间、及开孔内的第一介质层。本申请公开的上述技术方案，由于隧穿氧化层和n型多晶硅均可承受制备金属电极时的高温而不发生变化，且不会因高温而遭到破坏，因此，则可以减少高温烧结过程对浮动结所带来的影响，从而可以提高浮动结对晶硅电池的钝化效果。

主权项：1.一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，其特征在于，包括p型硅基体、位于所述p型硅基体背面的隧穿氧化层、位于所述隧穿氧化层背面的n型多晶硅层，所述隧穿氧化层与所述n型多晶硅层构成浮动结，所述浮动结的预设位置处设置有开孔，还包括：位于所述n型多晶硅层背面且通过所述开孔与裸露出来的所述p型硅基体相接触的金属电极；设置在所述n型多晶硅层与所述金属电极之间、及所述开孔内的第一介质层；所述n型多晶硅层的厚度为5-50nm；所述金属电极为铝电极；所述p型硅基体与所述铝电极的界面处形成p+型硅。

全文数据：基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池及其制备方法技术领域本发明涉及太阳能电池钝化技术领域，更具体地说，涉及一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池及其制备方法。背景技术光伏发电因具有可再生性、清洁性、易获取等特点而得到广泛的应用，其中，作为光伏发电核心器件的太阳能电池也随之成为人们研究的热点。目前，太阳能电池仍以晶硅电池为主流。为了提高晶硅电池的光电转换效率，常需要对其进行处理，其中，背面钝化是提升晶硅电池光电转换效率的重要方法之一。根据新南威尔士大学报道的一种采用浮动结进行背面钝化的晶硅电池可知，PERFPassivatedEmitter,RearFloatingp-njunction电池因采用浮动结而具有优异的钝化性能，其开路电压可达720mV。目前，现有的部分晶硅电池采用基于非晶硅晶硅异质结的浮动结来进行背面的钝化，但是，由于非晶硅的热处理温度一般不能高于300℃，而晶硅电池在利用丝网印刷工艺制备金属电极时所需要的烧结温度一般在780℃左右，因此，当采用基于非晶硅晶硅异质结的浮动结来进行背面钝化时，高温烧结过程则会对非晶硅造成一定的破坏，而这则会对浮动结的钝化效果产生一定的影响。综上所述，如何减少高温烧结过程对浮动结所造成的影响，以提高浮动结对晶硅电池的钝化效果，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。发明内容有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池及其制备方法，以减少高温烧结过程对浮动结所造成的影响，从而提高浮动结对晶硅电池的钝化效果。为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，包括p型硅基体、位于所述p型硅基体背面的隧穿氧化层、位于所述隧穿氧化层背面的n型多晶硅层，所述隧穿氧化层与所述n型多晶硅层构成浮动结，所述浮动结的预设位置处设置有开孔，还包括：位于所述n型多晶硅层背面且通过所述开孔与裸露出来的所述p型硅基体相接触的金属电极；设置在所述n型多晶硅层与所述金属电极之间、及所述开孔内的第一介质层。优选的，还包括：设置在所述第一介质层与所述金属电极之间的第二介质层。优选的，所述金属电极为铝电极。优选的，所述第二介质层为氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层中的任意一种，厚度为50-200nm。优选的，所述隧穿氧化层为氧化硅层，厚度为0.1-3nm。优选的，所述n型多晶硅层的厚度为5-50nm。优选的，所述第一介质层为氧化硅层，厚度为2-20nm。一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的制备方法，包括：在p型硅基体的背面制备隧穿氧化层，并在所述隧穿氧化层的背面沉积n型多晶硅层，其中，所述隧穿氧化层与所述n型多晶硅层构成浮动结；在所述浮动结的预设位置处设置开孔，以将所述预设位置处的所述p型硅基体裸露出来；在所述浮动结的背面、及所述开孔的内部沉积第一介质层，并去除所述开孔底部的所述第一介质层；通过丝网印刷工艺印刷浆料，并对所述浆料进行烧结，以得到金属电极。优选的，在所述隧穿氧化层的背面沉积n型多晶硅层，包括：利用PECVD法或LPCVD法在所述隧穿氧化层的背面沉积n型非晶硅层，并对所述n型非晶硅层进行热处理，以使所述n型非晶硅层结晶成为所述n型多晶硅层。优选的，在去除所述开孔底部的所述第一介质层之前，还包括：在所述第一介质层的背面沉积第二介质层。本发明提供了一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池及其制备方法，其中，该晶硅电池包括p型硅基体、位于p型硅基体背面的隧穿氧化层、位于隧穿氧化层背面的n型多晶硅层，隧穿氧化层与n型多晶硅层构成浮动结，浮动结的预设位置处设置有开孔，还包括：位于n型多晶硅层背面且通过开孔与裸露出来的p型硅基体相接触的金属电极；设置在n型多晶硅层与金属电极之间、及开孔内的第一介质层。本申请公开的上述技术方案，利用位于p型硅基体背面的隧穿氧化层及位于隧穿氧化层背面的n型多晶硅构成浮动结，并在浮动结的预设位置处设置开孔，以便于所制备的金属电极可以与开孔处所裸露出来的p型硅基体相接触，且在n型多晶硅与金属电极之间、以及开孔内设置第一介质层，以利用第一介质层对n型多晶硅起到钝化的作用，并避免金属电极与n型多晶硅接触而产生漏电，由于隧穿氧化层和n型多晶硅均可承受制备金属电极时的高温而不发生变化，且不会因高温而遭到破坏，因此，则可以减少高温烧结过程对浮动结所带来的影响，从而可以提高浮动结对晶硅电池的钝化效果。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的结构示意图；图2为本发明实施例提供的另一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的制备方法的流程图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的结构示意图，可以包括p型硅基体1、位于p型硅基体1背面的隧穿氧化层5、位于隧穿氧化层5背面的n型多晶硅层6，隧穿氧化层5与n型多晶硅层6构成浮动结，浮动结的预设位置处设置有开孔，还可以包括：位于n型多晶硅层6背面且通过开孔与裸露出来的p型硅基体1相接触的金属电极7；设置在n型多晶硅层6与金属电极7之间、及开孔内的第一介质层8。基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池以掺杂硼或者镓的p型硅基体1作为基区，并以位于p型硅基体1正面且掺杂磷元素的n+型硅2作为发射区，从而形成pn结。n+型硅2的正面为介质层3，该介质层3的厚度可以在50-100nm之间，其具体可以为氮化硅等，以起到减反射和钝化的双重作用。n+型硅2的正面还设置有与n+型硅2形成欧姆接触的正面电极4，该正面电极4具体可以为银等。需要说明的是，p型硅基体1、及n+型硅2可以为多晶硅，也可以为单晶硅。p型硅基体1的背面设置有隧穿氧化层5，隧穿氧化层5的背面设置有n型多晶硅层6，其中，隧穿氧化层5和n型多晶硅层6构成基于钝化接触的浮动结，以实现对p型硅基体1的背面钝化，而且由于隧穿氧化层5和n型多晶硅层6可以耐受高温的影响，因此，则可以减少电极制备过程给浮动结所带来的影响，从而可以提高浮动结的背面钝化效果。浮动结背面的预设位置处设置有开孔，该开孔可以将该位置处的p型硅基体1裸露出来，以使位于n型多晶硅层6背面的金属电极7通过所设置的开孔与所裸露出来的p型硅基体1形成欧姆接触，从而利用金属电极7将晶硅电池内部所产生的电流引导出来。n型多晶硅层6与金属电极7之间、以及开孔内均设置有第一介质层8，其中，第一介质层8具有绝缘性，其不仅可以对n型多晶硅层6起到钝化的作用，而且还可以防止n型多晶硅层6与金属电极7因接触而产生漏电，从而可以提高晶硅电池的性能。本申请公开的上述技术方案，利用位于p型硅基体背面的隧穿氧化层及位于隧穿氧化层背面的n型多晶硅构成浮动结，并在浮动结的预设位置处设置开孔，以便于所制备的金属电极可以与开孔处所裸露出来的p型硅基体相接触，且在n型多晶硅与金属电极之间、以及开孔内设置第一介质层，以利用第一介质层对n型多晶硅起到钝化的作用，并避免金属电极与n型多晶硅接触而产生漏电，由于隧穿氧化层和n型多晶硅均可承受制备金属电极时的高温而不发生变化，且不会因高温而遭到破坏，因此，则可以减少高温烧结过程对浮动结所带来的影响，从而可以提高浮动结对晶硅电池的钝化效果。本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，还可以包括：设置在第一介质层8与金属电极7之间的第二介质层9。考虑到第一介质层8比较薄，因此，为了避免丝网印刷浆料制备金属电极7所用的浆料时对第一介质层8造成腐蚀而导致第一介质层8、隧穿氧化层5、及n型多晶硅层6遭到破坏，则可以在第一介质层8上设置第二介质层9，以使第二介质层9位于第一介质层8与金属电极7之间，从而利用第二介质层9对第一介质层8、隧穿氧化层5、及n型多晶硅层6起到保护的作用。参见图2，其示出了本发明实施例提供的另一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的结构示意图。本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，金属电极7可以为铝电极。位于p型硅基体1的背面且与预设位置处所裸露出来的p型硅基体1相接触的金属电极7具体可以为铝电极。当利用铝电极作为晶硅电池背面的金属电极7时，在丝网印刷的过程中，铝浆料不仅可以与预设位置处所裸露出来的p型硅基体1相接触，以最终形成铝电极，而且铝浆料中的铝还可以对预设位置处所裸露出来的p型硅基体1起到掺杂的作用，从而在预设位置处的p型硅基体1与最终所制备出的铝电极的界面处形成p+型硅10。所形成的p+型硅10可以和p型硅基体1形成高低结也即局部表面场，该高低结不仅可以抑制界面处的载流子复合，而且还可以减小接触电阻，从而提高晶硅电池的性能。当然，也可以利用银电极等作为晶硅电池的金属电极7。本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，第二介质层9可以为氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层中的任意一种，厚度为50-200nm。所设置的第二介质层9具体可以为氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层中的任意一种，当然也可以为氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层中任意多种的组合，而且其厚度可以在50-200nm包括端点值之间，以对第一介质层8、隧穿氧化层5、及n型多晶硅层6起到较好的保护作用，从而防止所印刷的浆料对第一介质层8、隧穿氧化层5、及n型多晶硅层6造成腐蚀。其中，可以通过PECVDPlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法沉积第二介质层9，其具有工作温度低、沉积速率快等特点，因此，可以降低晶硅电池的制备成本，提高晶硅电池的制备效率。本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，隧穿氧化层5可以为氧化硅层，厚度可以为0.1-3nm。隧穿氧化层5具体可以为经过热氧化或者湿法氧化形成的氧化硅层，其可以对晶硅电池起到背面钝化的作用。所形成的氧化硅层的厚度可以在0.1-3nm包括端点值之间，当然，也可以根据实际需要而对其厚度进行调整。本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，n型多晶硅层6的厚度可以为5-50nm。所设置的n型多晶硅层6的厚度具体可以在5-50nm的范围内包括端点值，以对晶硅电池的背面起到更好的钝化效果。本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，第一介质层8为氧化硅层，厚度可以为2-20nm。设置在n型多晶硅层6与金属电极7之间、以及开孔内的第一介质层8具体可以为经过热氧化或者湿法氧化形成的氧化硅层，而且其厚度可以在2-20nm，以对n型多晶硅层6起到钝化的作用，并防止n型多晶硅层6与金属电极7因接触而产生漏电。当然，也可以根据实际需要而对其厚度进行调整。本发明实施例还提供了一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的制备方法，参见图3，其示出了本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的制备方法的流程图，可以包括：S11：在p型硅基体的背面制备隧穿氧化层，并在隧穿氧化层的背面沉积n型多晶硅层，其中，隧穿氧化层与n型多晶硅层构成浮动结。将掺杂硼或者镓的p型硅基体清洗干净，去除p型硅基体表面的切割损伤，然后，在p型硅基体表面进行制绒，以在p型硅基体表面制备陷光结构。制绒之后，则在p型硅基体的正面进行磷扩散，以制备磷掺杂的n+型硅，从而形成pn结。考虑到磷不仅扩散到了p型硅基体的正面，而且其侧面和背面也会扩散进磷元素，因此，为了避免晶硅电池的侧面和背面产生漏电流，则需要对p型硅基体的侧面进行刻蚀处理，并需要对p型硅基体的背面进行抛光处理，以去除侧面和背面因扩散进磷元素而形成的n+型硅，并去除p型硅基体正面所形成的磷硅玻璃，以在正面形成n+型硅。然后，则通过PECVD法等在n+型硅的正面沉积介质层。在n+型硅的正面沉积介质层之后，则可以在p型硅基体的背面制备隧穿氧化层，并在隧穿氧化层的背面沉积n型多晶硅层，其中，隧穿氧化层和n型多晶硅层可以构成基于钝化接触的浮动结，以对晶硅电池的背面起到钝化的作用。S12：在浮动结的预设位置处设置开孔，以将预设位置处的p型硅基体裸露出来。在沉积完n型多晶硅层之后，则可以采用腐蚀性浆料或者激光在浮动结背面的预设位置处设置开孔，以将预设位置处的p型硅基体裸露出来。S13：在浮动结的背面、及开孔的内部沉积第一介质层，并去除开孔底部的第一介质层。然后，则可以在浮动结的背面、及所设置的开孔的内部包括侧壁和底部沉积第一介质层，并同样采用腐蚀性浆料或者激光去除开孔底部的第一介质层，以将开孔底部的p型硅基体裸露出来，从而便于后续所制备的金属电极能够与p型硅基体接触而将晶硅电池内部所产生的电流引导出来。其中，在采用腐蚀性浆料或者激光去除开孔底部的第一介质层时，可以完全去除开孔底部的第一介质层，也可以采用腐蚀性浆料或者激光在开孔的位置处设置小孔，以将小孔位置处的p型硅基体裸露出来，其中，小孔的边缘可以距离开孔的边缘10-100μm，开孔底部未去除的第一介质层则可以更好地防止后续所制备出的金属电极与n型多晶硅层接触，从而更好地防止金属电极与n型多晶硅层因接触而漏电。S14：通过丝网印刷工艺印刷浆料，并对浆料进行烧结，以得到金属电极。在去除开孔底部的第一介质层之后，则可以通过丝网印刷工艺在第一介质层的背面、及开孔内印刷浆料，与此同时，可以在n+型硅的正面介质层上印刷浆料，并对浆料进行高温烧结，以得到位于正面的正面电极和位于背面的金属电极。由于隧穿氧化层和n型多晶硅层可以耐受高温的影响，因此，在对浆料进行烧结的过程中，烧结所用到的高温并不会对隧穿氧化层和n型多晶硅层带来影响，因此，则可以提高浮动结的背面钝化效果。本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的制备方法，在隧穿氧化层的背面沉积n型多晶硅层，可以包括：利用PECVD法或者LPCVD法在隧穿氧化层的背面沉积n型非晶硅层，并对n型非晶硅层进行热处理，以使n型非晶硅层结晶成为n型多晶硅层。在隧穿氧化层背面沉积n型多晶硅层时，可以先利用PECVD法或者LPCVDLowPressureChemicalVaporDeposition，低压化学气相沉积法在隧穿氧化层的背面沉积n型非晶硅层，随后则可以对所沉积的n型非晶硅层进行热处理，以使n型非晶硅层结晶成为n型多晶硅层，其中，热处理的温度在600-1000℃范围内。上述制备n型多晶硅层的方法可以提高n型多晶硅层的制备速率，从而提高晶硅电池的制备效率。本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的制备方法，在去除开孔底部的第一介质层之前，还可以包括：在第一介质层的背面沉积第二介质层。在去除开孔底部的第一介质层之前，还可以在第一介质层的背面沉积第二介质层，然后，采用腐蚀性浆料或者激光去除开孔底部的第一介质层和第二介质层。其中，所沉积的第二介质层可以对第一介质层、n型多晶硅层、及隧穿氧化层起到保护的作用。本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的制备方法中相关部分的详细说明可以参见本发明实施例提供的一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池中对应部分的具体说明，在此不再赘述。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

权利要求：1.一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，其特征在于，包括p型硅基体、位于所述p型硅基体背面的隧穿氧化层、位于所述隧穿氧化层背面的n型多晶硅层，所述隧穿氧化层与所述n型多晶硅层构成浮动结，所述浮动结的预设位置处设置有开孔，还包括：位于所述n型多晶硅层背面且通过所述开孔与裸露出来的所述p型硅基体相接触的金属电极；设置在所述n型多晶硅层与所述金属电极之间、及所述开孔内的第一介质层。2.根据权利要求1所述的基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，其特征在于，还包括：设置在所述第一介质层与所述金属电极之间的第二介质层。3.根据权利要求2所述的基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，其特征在于，所述金属电极为铝电极。4.根据权利要求2所述的基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，其特征在于，所述第二介质层为氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层中的任意一种，厚度为50-200nm。5.根据权利要求1所述的基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，其特征在于，所述隧穿氧化层为氧化硅层，厚度为0.1-3nm。6.根据权利要求5所述的基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，其特征在于，所述n型多晶硅层的厚度为5-50nm。7.根据权利要求6所述的基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池，其特征在于，所述第一介质层为氧化硅层，厚度为2-20nm。8.一种基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的制备方法，其特征在于，包括：在p型硅基体的背面制备隧穿氧化层，并在所述隧穿氧化层的背面沉积n型多晶硅层，其中，所述隧穿氧化层与所述n型多晶硅层构成浮动结；在所述浮动结的预设位置处设置开孔，以将所述预设位置处的所述p型硅基体裸露出来；在所述浮动结的背面、及所述开孔的内部沉积第一介质层，并去除所述开孔底部的所述第一介质层；通过丝网印刷工艺印刷浆料，并对所述浆料进行烧结，以得到金属电极。9.根据权利要求8所述的基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的制备方法，其特征在于，在所述隧穿氧化层的背面沉积n型多晶硅层，包括：利用PECVD法或LPCVD法在所述隧穿氧化层的背面沉积n型非晶硅层，并对所述n型非晶硅层进行热处理，以使所述n型非晶硅层结晶成为所述n型多晶硅层。10.根据权利要求9所述的基于钝化接触的浮动结背面钝化晶硅电池的制备方法，其特征在于，在去除所述开孔底部的所述第一介质层之前，还包括：在所述第一介质层的背面沉积第二介质层。

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