一種抗lid黑硅太陽能高效電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種太陽能電池，具體公開一種抗LID黑硅太陽能高效電池。
【背景技術】
[0002]硅是世界上儲量最豐富的元素之一，廣泛的應用于光電探測、光通信、微電子設備等重要領域。但是由于晶體硅的本身的性質，使得晶體硅表面對可見-紅外光的反射很高，極大的限制了硅基光電器件的靈敏度、可用波段范圍以及轉換效率等關鍵技術指標。近年來，一種叫黑硅的微結構硅引起了人們極大的關注，黑硅由于對可見-紅外光波段的光有著其極高的吸收，可以廣泛應用于生物，紅外探測，太陽能電池，藥學，微電子，農業和安全檢測等方面。常規的晶體硅太陽電池都是基于P型摻硼硅晶體制造的，但這種電池存在著光衰減現象，該現象已經成為制約高效太陽電池發展的一個重要瓶頸。目前光衰減現象的性質和機理還未完全清楚，它是當前國際上晶體硅太陽電池材料和器件方向的研究熱點之一。光衰問題可以通過抑制光衰減的缺陷生成-硼氧復合體的方法來解決，抑制硼氧復合體的方法包括①降低氧含量②降低硼濃度③P型摻鎵硅晶體(鎵取代硼)④η型硅晶體(不含硼)⑤高溫熱處理⑥同族摻雜(鍺、錫和碳)硅晶體。
[0003]目前制備黑硅的方法多種多樣，最具產業化的兩種方法為干法制絨RIE(Reactive 1n Etching)和濕法制絨 MCCE (Met 招 Catalyzed Chemic 招 Etching)。米用RIE法或MCCE法制備黑硅納米陷光娥眼結構可以顯著提高可見-紅外光波段的光譜吸收，但是由于黑硅制備過程中表面積的增大以及引入的缺陷，具有較高的表面復合速率和較低的少數載流子壽命，導致開路電壓下降、漏電增大，太陽能電池的光電轉換效率沒有顯著的提高。黑硅納米陷光娥眼結構使形成的PN結結深不均勻，PN結淺結處硼和氧多數處于亞穩態，容易形成硼氧復合體，導致光照衰減(LID)現象更加嚴重。同時，PN結淺結處容易燒穿，導致太陽能電池的漏電現象更加嚴重。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的發明目的在于:為解決以上問題提供一種增強光能吸收，提高光電轉換效率，減少電池漏電現象，具有抗LID和PID效果的抗LID黑硅太陽能高效電池。
[0005]本實用新型所采用的技術方案是這樣的:
[0006]一種抗LID黑硅太陽能高效電池，包括正、負電極和鋁背場，還包括P型硅片襯底和依次位于P型硅片襯底上的PN結、3丨02氧化膜、SiNx薄膜，所述PN結厚度均勻，所述SiNx薄膜包覆在S12氧化膜表面。
[0007]進一步地，所述P型硅片襯底一端平整，另一端呈陷光結構，在其陷光結構端端面為PN結；所述PN結外側、P型硅片襯底陷光結構端外層為S12氧化膜；所述SiNx薄膜一端平整，另一端與所述P型硅片襯底陷光結構端形成吻合設置。
[0008]進一步地，所述PN結深為0.1-10 μ m。
[0009]進一步地，所述SiNx薄膜厚度為50~150nm。
[0010]綜上所述，由于采用上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0011]1、利用RIE法或MCCE法形成黑硅納米陷光娥眼結構，由于超低納米減反結構陣列的獨特減反效果，增加了光能的吸收，有利于提高納米柱電池的轉化效率；
[0012]2、通過兩次擴散，第一由于黑硅納米陷光娥眼結構，通過再次擴散促使磷再分布形成均勻的PN結表面，有效防止高陷光結構凹陷部分PN結偏淺導致的光照衰減，具有抗LID效果；第二，提高了納米柱與電極的歐姆接觸特性，改善了黑硅納米陷光娥眼結構與電極接觸的問題，減少太陽能電池的漏電現象；第三，得到硅片表面摻雜濃度低，表面復合小，提高太陽能電池的開路電壓，從而顯著提高太陽能電池的光電轉換效率；第四，在磷擴散層表面形成二氧化硅氧化層鈍化膜，具有抗PID效果。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0014]圖中標記:1、正電極；2、負電極；3、鋁背場；4、P型硅片襯底；5、PN結；6、Si02氧化膜；7、SiNx薄膜。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0016]如圖1所示，一種抗LID黑硅太陽能高效電池，包括正、負電極1、2和鋁背場3，還包括P型硅片襯底4和依次位于P型硅片襯底4上的PN結5、S12氧化膜6、SiNx薄膜7，所述P型硅片襯底純度大于99.9999% ;所述P型硅片襯底4 一端平整，另一端呈陷光結構，在其陷光結構端端面為PN結5，PN結5表面均勻，深度為0.1-1.0微米；所述PN結5外側、P型硅片襯底4陷光結構端外層為S12氧化膜6，具有抗LID效果；所述SiNx薄膜7 —端平整，另一端與所述P型硅片襯底4陷光結構端形成吻合設置；所述SiNx薄膜7厚度為50 ?150nmo
[0017]該抗LID黑硅太陽能高效電池的生產方法如下:
[0018](I)高陷光納米柱的制作，所述P型硅片襯底4為純度大于99.9999%的太陽能級硅襯底，P型摻雜。MCCE (金屬催化化學腐蝕)方法制備高陷光納米柱，是在腐蝕時添加納米金屬顆粒催化劑，經過混酸腐蝕處理、堿擴孔處理、氫氟酸處理、及去離子水清洗過程，其間酸液濃度和堿液濃度保持不變。RIE (等離子制絨)法制備高陷光納米柱，是在真空環境中通入等離子制絨所需氣體，然后在硅片上施加負偏壓，將硅片直接浸沒在等離子體中，在硅片表面形成陷光納米結構，最后對陷光納米結構進行去損傷層處理；制絨處理完成后的硅片平均反射率5%?15%。
[0019](2)第一次擴散，對上述硅片進行第一次磷擴散處理，磷擴散處理是傳統的擴散工藝，包括預沉積、再推進過程，磷擴散為利用POCl3作為磷擴散源，在保護氣體n2、o2氣氛下采用通入磷源工藝進行擴散。氣體擴散溫度810°C?860°C。各氣體通量范圍如下:小N2:O?1.8slm ；N2:2?20slm ；0 2:0?1.1slm0擴散后的方塊電阻為50-150歐姆，PN結5?米為0.1—1.0微米。
[0020](3)去除邊結和磷硅玻璃層；利用濕法刻蝕工藝，經過混酸刻蝕槽，將硅片進行去邊處理，去除擴散過程中可能造成的邊緣短路的部分，同時對硅片背面進行拋光，然后用稀釋的氫氟酸處理，去除擴散產生的磷硅玻璃層。最后用去離子水清洗。其間酸液濃度和堿液濃度保持不變。
[0021](4)第二次擴散，為了解決步驟(I)中通過RIE法或MCCE法處理制備的納米柱凹槽深度大，擴散過程中凸起部分結深，凹槽結淺的PN結不均勻現象，需要進行二次擴散。二次擴散是磷再分布及氧化層生成的過程，在硅片已擴散的一面進行氧擴散。利用O2作為擴散源，在保護氣體N2氣氛下進行擴散，在磷擴散層表面形成二氧化硅氧化層鈍化膜。二次擴散溫度650°C?800°C，比一次擴散溫度低。
[0022](5)對硅片進行SiNx表面鈍化和減反薄膜沉積，對硅片進行SiNx表面鈍化和減反薄膜沉積，是利用PEVCD設備，在硅片的擴散面沉積一層SiNx薄膜7，薄膜厚度為50?150nm。PEVCD完成后反射率O?15%。
[0023](6)制備電池負電極、正電極和鋁背場，完成抗LID黑硅太陽能電池制備。
[0024]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種抗LID黑硅太陽能高效電池，包括正、負電極和鋁背場，其特征在于:還包括P型硅片襯底和依次位于P型硅片襯底上的PN結、3102氧化膜、SiNx薄膜，所述PN結厚度均勻，所述SiNx薄膜包覆在S12氧化膜表面。2.根據權利要求1所述的一種抗LID黑硅太陽能高效電池，其特征在于:所述P型硅片襯底一端平整，另一端呈陷光結構，在其陷光結構端端面為PN結；所述PN結外側、P型硅片襯底陷光結構端外層為S12氧化膜；所述SiNx薄膜一端平整，另一端與所述P型硅片襯底陷光結構端形成吻合設置。3.根據權利要求1或2所述的一種抗LID黑硅太陽能高效電池，其特征在于:所述PN結深為 0.1-10 μ??ο4.根據權利要求1或2所述的一種抗LID黑娃太陽能高效電池，其特征在于:所述SiNx薄膜厚度為50~150nmo
【專利摘要】本實用新型涉及一種抗LID黑硅太陽能高效電池，包括正、負電極、鋁背場、P型硅片襯底和依次位于P型硅片襯底上的PN結、SiO2氧化膜、SiNx薄膜，所述PN結厚度均勻，所述SiNx薄膜包覆在SiO2氧化膜表面。本實用新型增強了光能的吸收，提高了光電轉換效率，減少了電池的漏電現象，具有抗LID和PID效果。
【IPC分類】H01L31/0236, H01L31/0216, H01L31/18, H01L31/042
【公開號】CN204885179
【申請號】CN201520411949
【發明人】姚玉
【申請人】鎮江大全太陽能有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年6月16日