一种n型ibc太阳能电池结构的制作方法
专利名称:一种n型ibc太阳能电池结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种N型IBC太阳能电池结构，包括硅片基体，硅片基体的正表面上设置有正面钝化减缓层，硅片基体的背表面上间隔设置有梳状的N+掺杂区和P+掺杂区；N+掺杂区和P+掺杂区的表面设置有背面钝化增反层；背面钝化增反层上设置有正电极和负电极，且正电极及负电极均贯穿背面钝化增反层，并分别与P+掺杂区及N+掺杂区电性连接。本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，其背面的N+掺杂区和P+掺杂区上采用同一种背面钝化增反层，相对于现有的N型IBC太阳能电池结构而言，其结构大大简化。
【专利说明】
一种N型IBC太阳能电池结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种N型IBC太阳能电池结构。
【背景技术】
[0002]光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。因此，深入研究和利用太阳能资源，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。
[0003]背接触电池(IBC，Interdigitated back contact)技术从结构上打破传统晶娃电池的结构限制，为提高电池转换效率提供较大空间，目前IBC产业化电池效率已达23%。而展望未来，转化效率超过21%的N型晶体硅电池已成为传统晶体硅太阳能电池的发展趋势，是当今国际研究和产业化的前沿。因此，N型IBC太阳能电池是目前研究的热点。
[0004]以常规的N型IBC电池为例，如图1所示，IBC电池的基本结构包括:N型硅片基体100，硅片基体100的表面由内到外依次是第一 N+掺杂层101、第一钝化层102及减反射层103;硅片基体100的背面是间隔排列着、梳状的第二 N+掺杂区104和P+掺杂区105，第二 N+掺杂区104的表面由内到外依次是第二钝化层106、增反射层108和负电极109，P+掺杂区105表面由内到外依次是第三钝化层107、增反射层108和负电极110。
[0005]常规制作IBC电池的工艺流程大致为:去损伤层&制绒-双面扩散形成N+层-刻蚀&去PSG-淀积(或印刷)形成掩膜-腐蚀形成P+掺杂区-扩散形成P+掺杂层-形成正面钝化层和减反射层-背面掩膜形成N+表面钝化层-背面掩膜形成P+表面钝化层-背面形成增反射层-刻蚀形成电极接触图形-印刷电极-烧结。
[0006]以上仅是制作IBC电池的主要步骤，而在实际生产过程中，IBC电池的制作涉及到非常多的技术细节及相应的操作步骤，使得IBC电池生产工艺复杂，制造成本高昂、良品率较低，影响了 IBC电池的发展。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种N型IBC太阳能电池结构，以简化IBC电池的结构和制作方法，提高生产效率和良品率，并降低其生产成本。
[0008]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0009]一种N型IBC太阳能电池结构，包括:
[0010]硅片基体；
[0011 ]所述硅片基体的正表面上设置有正面钝化减缓层；
[0012]所述硅片基体的背表面上间隔设置有梳状的N+掺杂区和P+掺杂区；
[0013]所述N+掺杂区和P+掺杂区的表面设置有背面钝化增反层；
[0014]所述背面钝化增反层上设置有正电极和负电极，且所述正电极及所述负电极均贯穿所述背面钝化增反层，并分别与所述P+掺杂区及所述N+掺杂区电性连接。
[0015]在本实用新型的一个实施例中，所述正面钝化减缓层为SiNJ莫、S1x/Si3N4叠层膜或a_Si湖莫。
[0016]在本实用新型的一个实施例中，所述正面钝化减缓层的厚度为60nm?lOOnm，其折射率为1.8?2.3。
[0017]在本实用新型的一个实施例中，所述背面钝化增反层为SiN膜、S1x/Si3N4叠层膜、Al2O3 膜或 Al203/Si3N4 叠层膜。
[0018]在本实用新型的一个实施例中，所述背面钝化增反层为Al203/Si3N4叠层膜，其中，AI2O3膜的厚度为15nm?50nm，折射率为1.3?I.6; Si3N4膜的厚度为30nm?150nm，折射率为1.8?2.2。
[0019]在本实用新型的一个实施例中，所述N+掺杂区的扩散方阻为15?60ohm/sq，所述P+掺杂区的扩散方阻为20?80ohm/sq。
[0020]本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:
[0021]I)本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，其背面的N+掺杂区和P+掺杂区上采用同一种背面钝化增反层，相对于现有的N型IBC太阳能电池结构而言，其结构大大简化；
[0022]2)本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，由于其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，因此，只需进行一次化学气相淀积即可;且硅片基体背面的N+掺杂区和P+掺杂区可通过丝网印刷同时形成。因而极大地简化了 IBC太阳能电池的工艺流程，有利于提高生产效率，降低生产成本。
【附图说明】
[0023]图1为现有IBC太阳能电池的基本结构的不意图；
[0024]图2为本实用新型实施例提供的N型IBC太阳能电池的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的N型IBC太阳能电池结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0026]请参考图2，如图2所示，本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，包括硅片基体200，硅片基体200的正表面上设置有正面钝化减缓层201，正面钝化减缓层201具有钝化和减反射双重效果;硅片基200的背表面上间隔设置有梳状的N+掺杂区202和P+掺杂区203;N+掺杂区202和P+掺杂区203的表面设置有背面钝化增反层204;背面钝化增反层204上设置有正电极206和负电极205，且正电极206及负电极205均贯穿背面钝化增反层204，并分别与P+掺杂区203及N+掺杂区202电性连接。
[0027]本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，其背面的N+掺杂区和P+掺杂区上采用同一种背面钝化增反层，相对于现有的N型IBC太阳能电池结构而言，其结构大大简化。
[0028]正面钝化减缓层201为带正电荷的薄膜，其具体可以为SiNx膜，S1x/Si3N4叠层膜，或a_S1:H膜等，这些薄膜可以通过化学气相淀积方法生长，只需一个工艺步骤即可实现。其中，正面钝化减缓层201的厚度为60nm?10nm，其折射率为I.8?2.3ο
[0029]硅片基200的背表面上的N+掺杂区202和P+掺杂区203采用同一种钝化结构，该钝化结构具有钝化和增加背反射双重效果，其具体可以为SiNx膜，S1x/Si3N4叠层膜，Al2O3膜或Al203/Si3N4叠层膜。这些薄膜可以通过化学气相淀积方法生长，只需一个工艺步骤即可实现。举例来说，当背面钝化增反层204为Al203/Si3N4叠层膜时，Al2O3膜的厚度为15nm?50nm，折射率为1.3?1.6; Si3N4膜的厚度为30nm?150nm，折射率为1.8?2.2。
[0030]其中，N+掺杂区202的扩散方阻为15?60ohm/sq，P+掺杂区203的扩散方阻为20?80ohm/sq。
[0031 ]本实用新型提供的N型IBC电池结构的制备工艺具体如下:
[0032]a)将N型硅片放入质量分数为I % _3 %的NaOH或KOH溶液中进行双面制绒，制绒后对背面进行抛光；
[0033]b)背面丝网印刷硼源和磷源；
[0034]c)采用PECVD在背面沉积一层氮化硅掩膜，掩膜厚度为75nm-200nm;
[0035]d)对硅片进行高温扩散，同时形成N+掺杂区202和P+掺杂区203，N+掺杂区202的扩散方阻为15?60ohm/sq，P+掺杂区203的扩散方阻为20?80ohm/ sq；
[0036]e)使用HF去除背面氮化硅、PSG及BSG;
[0037]f)通过PECVD方法在背面形成Al203/Si3N4叠层膜，其中Al2O3膜的厚度为15nm?50nm，折射率为1.3?1.6，Si3N4膜的厚度为30nm?150nm，折射率为1.8?2.2;
[0038]g)硅片正面PECVD沉积氮化硅减反膜，厚度为60nm?lOOnm，折射率为1.8?2.3;
[0039]h)激光刻蚀形成正电极接触图形；
[0040]i)印刷正电极和负电极；
[0041]j)烧结。
[0042]本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，由于其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，因此，只需进行一次化学气相淀积即可;且硅片基体背面的N+掺杂区和P+掺杂区可通过丝网印刷同时形成。因而极大地简化了 IBC太阳能电池的工艺流程，有利于提高生产效率，降低生产成本。
[0043]综上所述，本实用新型提供了一种N型IBC太阳能电池结构，包括硅片基体，硅片基体的正表面上设置有正面钝化减缓层，硅片基体的背表面上间隔设置有梳状的N+掺杂区和P+掺杂区;N+掺杂区和P+掺杂区的表面设置有背面钝化增反层;背面钝化增反层上设置有正电极和负电极，且正电极及负电极均贯穿背面钝化增反层，并分别与P+掺杂区及N+掺杂区电性连接。本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，其背面的N+掺杂区和P+掺杂区上采用同一种背面钝化增反层，相对于现有的N型IBC太阳能电池结构而言，其结构大大简化。
[0044]显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，包括: 娃片基体； 所述硅片基体的正表面上设置有正面钝化减缓层； 所述硅片基体的背表面上间隔设置有梳状的N+掺杂区和P+掺杂区； 所述N+掺杂区和P+掺杂区的表面设置有背面钝化增反层； 所述背面钝化增反层上设置有正电极和负电极，且所述正电极及所述负电极均贯穿所述背面钝化增反层，并分别与所述P+掺杂区及所述N+掺杂区电性连接。2.如权利要求1所述的N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，所述正面钝化减缓层为SiNx膜、S1x/Si3N4叠层膜或a-S1:H膜。3.如权利要求2所述的N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，所述正面钝化减缓层的厚度为60nm?lOOnm，其折射率为1.8?2.3。4.如权利要求1至3任一项所述的N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，所述背面钝化增反层为SiN膜、S1x/Si3N4叠层膜、Al2O3膜或Al203/Si3N4叠层膜。5.如权利要求4所述的N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，所述背面钝化增反层为△1203/5丨必4叠层膜，其中41203膜的厚度为1511111?5011111，折射率为1.3?1.6;5丨3他膜的厚度为30nm?150nm，折射率为1.8?2.2。6.如权利要求1所述的N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，所述N+掺杂区的扩散方阻为15?60ohm/sq，所述P+掺杂区的扩散方阻为20?80ohm/ sq。
【文档编号】H01L31/0216GK205723556SQ201620310634
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】屈小勇, 刘涵, 宋志成, 倪玉凤, 张婷, 陈璐, 吴翔
【申请人】中电投西安太阳能电力有限公司
【专利摘要】本实用新型公开了一种N型IBC太阳能电池结构，包括硅片基体，硅片基体的正表面上设置有正面钝化减缓层，硅片基体的背表面上间隔设置有梳状的N+掺杂区和P+掺杂区；N+掺杂区和P+掺杂区的表面设置有背面钝化增反层；背面钝化增反层上设置有正电极和负电极，且正电极及负电极均贯穿背面钝化增反层，并分别与P+掺杂区及N+掺杂区电性连接。本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，其背面的N+掺杂区和P+掺杂区上采用同一种背面钝化增反层，相对于现有的N型IBC太阳能电池结构而言，其结构大大简化。
【专利说明】
一种N型IBC太阳能电池结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种N型IBC太阳能电池结构。
【背景技术】
[0002]光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。因此，深入研究和利用太阳能资源，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。
[0003]背接触电池(IBC，Interdigitated back contact)技术从结构上打破传统晶娃电池的结构限制，为提高电池转换效率提供较大空间，目前IBC产业化电池效率已达23%。而展望未来，转化效率超过21%的N型晶体硅电池已成为传统晶体硅太阳能电池的发展趋势，是当今国际研究和产业化的前沿。因此，N型IBC太阳能电池是目前研究的热点。
[0004]以常规的N型IBC电池为例，如图1所示，IBC电池的基本结构包括:N型硅片基体100，硅片基体100的表面由内到外依次是第一 N+掺杂层101、第一钝化层102及减反射层103;硅片基体100的背面是间隔排列着、梳状的第二 N+掺杂区104和P+掺杂区105，第二 N+掺杂区104的表面由内到外依次是第二钝化层106、增反射层108和负电极109，P+掺杂区105表面由内到外依次是第三钝化层107、增反射层108和负电极110。
[0005]常规制作IBC电池的工艺流程大致为:去损伤层&制绒-双面扩散形成N+层-刻蚀&去PSG-淀积(或印刷)形成掩膜-腐蚀形成P+掺杂区-扩散形成P+掺杂层-形成正面钝化层和减反射层-背面掩膜形成N+表面钝化层-背面掩膜形成P+表面钝化层-背面形成增反射层-刻蚀形成电极接触图形-印刷电极-烧结。
[0006]以上仅是制作IBC电池的主要步骤，而在实际生产过程中，IBC电池的制作涉及到非常多的技术细节及相应的操作步骤，使得IBC电池生产工艺复杂，制造成本高昂、良品率较低，影响了 IBC电池的发展。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种N型IBC太阳能电池结构，以简化IBC电池的结构和制作方法，提高生产效率和良品率，并降低其生产成本。
[0008]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0009]一种N型IBC太阳能电池结构，包括:
[0010]硅片基体；
[0011 ]所述硅片基体的正表面上设置有正面钝化减缓层；
[0012]所述硅片基体的背表面上间隔设置有梳状的N+掺杂区和P+掺杂区；
[0013]所述N+掺杂区和P+掺杂区的表面设置有背面钝化增反层；
[0014]所述背面钝化增反层上设置有正电极和负电极，且所述正电极及所述负电极均贯穿所述背面钝化增反层，并分别与所述P+掺杂区及所述N+掺杂区电性连接。
[0015]在本实用新型的一个实施例中，所述正面钝化减缓层为SiNJ莫、S1x/Si3N4叠层膜或a_Si湖莫。
[0016]在本实用新型的一个实施例中，所述正面钝化减缓层的厚度为60nm?lOOnm，其折射率为1.8?2.3。
[0017]在本实用新型的一个实施例中，所述背面钝化增反层为SiN膜、S1x/Si3N4叠层膜、Al2O3 膜或 Al203/Si3N4 叠层膜。
[0018]在本实用新型的一个实施例中，所述背面钝化增反层为Al203/Si3N4叠层膜，其中，AI2O3膜的厚度为15nm?50nm，折射率为1.3?I.6; Si3N4膜的厚度为30nm?150nm，折射率为1.8?2.2。
[0019]在本实用新型的一个实施例中，所述N+掺杂区的扩散方阻为15?60ohm/sq，所述P+掺杂区的扩散方阻为20?80ohm/sq。
[0020]本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:
[0021]I)本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，其背面的N+掺杂区和P+掺杂区上采用同一种背面钝化增反层，相对于现有的N型IBC太阳能电池结构而言，其结构大大简化；
[0022]2)本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，由于其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，因此，只需进行一次化学气相淀积即可;且硅片基体背面的N+掺杂区和P+掺杂区可通过丝网印刷同时形成。因而极大地简化了 IBC太阳能电池的工艺流程，有利于提高生产效率，降低生产成本。
【附图说明】
[0023]图1为现有IBC太阳能电池的基本结构的不意图；
[0024]图2为本实用新型实施例提供的N型IBC太阳能电池的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的N型IBC太阳能电池结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0026]请参考图2，如图2所示，本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，包括硅片基体200，硅片基体200的正表面上设置有正面钝化减缓层201，正面钝化减缓层201具有钝化和减反射双重效果;硅片基200的背表面上间隔设置有梳状的N+掺杂区202和P+掺杂区203;N+掺杂区202和P+掺杂区203的表面设置有背面钝化增反层204;背面钝化增反层204上设置有正电极206和负电极205，且正电极206及负电极205均贯穿背面钝化增反层204，并分别与P+掺杂区203及N+掺杂区202电性连接。
[0027]本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，其背面的N+掺杂区和P+掺杂区上采用同一种背面钝化增反层，相对于现有的N型IBC太阳能电池结构而言，其结构大大简化。
[0028]正面钝化减缓层201为带正电荷的薄膜，其具体可以为SiNx膜，S1x/Si3N4叠层膜，或a_S1:H膜等，这些薄膜可以通过化学气相淀积方法生长，只需一个工艺步骤即可实现。其中，正面钝化减缓层201的厚度为60nm?10nm，其折射率为I.8?2.3ο
[0029]硅片基200的背表面上的N+掺杂区202和P+掺杂区203采用同一种钝化结构，该钝化结构具有钝化和增加背反射双重效果，其具体可以为SiNx膜，S1x/Si3N4叠层膜，Al2O3膜或Al203/Si3N4叠层膜。这些薄膜可以通过化学气相淀积方法生长，只需一个工艺步骤即可实现。举例来说，当背面钝化增反层204为Al203/Si3N4叠层膜时，Al2O3膜的厚度为15nm?50nm，折射率为1.3?1.6; Si3N4膜的厚度为30nm?150nm，折射率为1.8?2.2。
[0030]其中，N+掺杂区202的扩散方阻为15?60ohm/sq，P+掺杂区203的扩散方阻为20?80ohm/sq。
[0031 ]本实用新型提供的N型IBC电池结构的制备工艺具体如下:
[0032]a)将N型硅片放入质量分数为I % _3 %的NaOH或KOH溶液中进行双面制绒，制绒后对背面进行抛光；
[0033]b)背面丝网印刷硼源和磷源；
[0034]c)采用PECVD在背面沉积一层氮化硅掩膜，掩膜厚度为75nm-200nm;
[0035]d)对硅片进行高温扩散，同时形成N+掺杂区202和P+掺杂区203，N+掺杂区202的扩散方阻为15?60ohm/sq，P+掺杂区203的扩散方阻为20?80ohm/ sq；
[0036]e)使用HF去除背面氮化硅、PSG及BSG;
[0037]f)通过PECVD方法在背面形成Al203/Si3N4叠层膜，其中Al2O3膜的厚度为15nm?50nm，折射率为1.3?1.6，Si3N4膜的厚度为30nm?150nm，折射率为1.8?2.2;
[0038]g)硅片正面PECVD沉积氮化硅减反膜，厚度为60nm?lOOnm，折射率为1.8?2.3;
[0039]h)激光刻蚀形成正电极接触图形；
[0040]i)印刷正电极和负电极；
[0041]j)烧结。
[0042]本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，由于其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，因此，只需进行一次化学气相淀积即可;且硅片基体背面的N+掺杂区和P+掺杂区可通过丝网印刷同时形成。因而极大地简化了 IBC太阳能电池的工艺流程，有利于提高生产效率，降低生产成本。
[0043]综上所述，本实用新型提供了一种N型IBC太阳能电池结构，包括硅片基体，硅片基体的正表面上设置有正面钝化减缓层，硅片基体的背表面上间隔设置有梳状的N+掺杂区和P+掺杂区;N+掺杂区和P+掺杂区的表面设置有背面钝化增反层;背面钝化增反层上设置有正电极和负电极，且正电极及负电极均贯穿背面钝化增反层，并分别与P+掺杂区及N+掺杂区电性连接。本实用新型提供的N型IBC太阳能电池结构，其硅片基体的正表面上仅设置有正面钝化减缓层，其背面的N+掺杂区和P+掺杂区上采用同一种背面钝化增反层，相对于现有的N型IBC太阳能电池结构而言，其结构大大简化。
[0044]显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，包括: 娃片基体； 所述硅片基体的正表面上设置有正面钝化减缓层； 所述硅片基体的背表面上间隔设置有梳状的N+掺杂区和P+掺杂区； 所述N+掺杂区和P+掺杂区的表面设置有背面钝化增反层； 所述背面钝化增反层上设置有正电极和负电极，且所述正电极及所述负电极均贯穿所述背面钝化增反层，并分别与所述P+掺杂区及所述N+掺杂区电性连接。2.如权利要求1所述的N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，所述正面钝化减缓层为SiNx膜、S1x/Si3N4叠层膜或a-S1:H膜。3.如权利要求2所述的N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，所述正面钝化减缓层的厚度为60nm?lOOnm，其折射率为1.8?2.3。4.如权利要求1至3任一项所述的N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，所述背面钝化增反层为SiN膜、S1x/Si3N4叠层膜、Al2O3膜或Al203/Si3N4叠层膜。5.如权利要求4所述的N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，所述背面钝化增反层为△1203/5丨必4叠层膜，其中41203膜的厚度为1511111?5011111，折射率为1.3?1.6;5丨3他膜的厚度为30nm?150nm，折射率为1.8?2.2。6.如权利要求1所述的N型IBC太阳能电池结构，其特征在于，所述N+掺杂区的扩散方阻为15?60ohm/sq，所述P+掺杂区的扩散方阻为20?80ohm/ sq。
【文档编号】H01L31/0216GK205723556SQ201620310634
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】屈小勇, 刘涵, 宋志成, 倪玉凤, 张婷, 陈璐, 吴翔
【申请人】中电投西安太阳能电力有限公司
