一种双面微晶异质结电池及其制造方法和光伏组件与流程

本发明属于硅异质结电池，具体涉及一种双面微晶异质结电池及其制造方法和光伏组件。

背景技术：

1、氢化非晶硅（a-si∶h）和微晶硅薄膜、氢化微晶硅薄膜（μc-si∶h）由于具有稳定性高、成本低和易制备的优点，因此已成为双面晶硅异质结太阳电池常用的窗口层和发射极材料。非晶硅的电导率较低，激活能较高，微晶硅薄膜则具有较高的电导率、较低的激活能和光吸收，因此双面均为微晶结构的异质结电池具有更高的转换效率。

2、但应用于异质结电池背面的p型氢化微晶硅，其光学带隙较窄，并且与本征非晶层之间存在结构失配的问题，结构失配体现在非晶的原子排列是无序的，没有明确的晶格周期性，因此，在不同位置的原子间距或相对位置的不一致性，导致结构不均匀性，对电学性能、光学性能等产生影响。

3、且现有技术下，p型微晶碳化硅的制备常用技术为高温条件下的管式pecvd（800-1000℃）或在150℃-200℃条件下，利用pecvd进行制备，通常需要制备种子层以利于沉积过程中薄膜的成核生长，形成微晶结构。

4、需要说明的是，本发明的该部分内容仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然构成现有技术或公知技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的现有双面微晶异质结电池设置非晶硅的结构转换效率低的缺陷，提供一种双面微晶异质结电池及其制造方法和光伏组件，其能够有效地提高双面微晶异质结电池的电导率，增加背面的透光率，减少光由背面进入双面微晶异质结电池的光损失，从而提升双面微晶异质结电池的转换效率。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种双面微晶异质结电池，包括硅片，在硅片正面设置的第一本征硅层，在硅片背面设置的第二本征非晶硅层，还包括：在第一本征硅层外表面依次设置的n型微晶硅氧掺杂层和n型微晶硅掺杂层，在第二本征非晶硅层外表面依次设置的p型微晶碳化硅掺杂层和p型微晶硅掺杂层，p型微晶硅掺杂层、p型微晶碳化硅掺杂层和n型微晶硅氧掺杂层、n型微晶硅掺杂层的厚度之比为1：0.25-0.5：0.6-1：0.6-1，p型微晶硅掺杂层、p型微晶碳化硅掺杂层和n型微晶硅氧掺杂层、n型微晶硅掺杂层的晶化率之比为1：0.5-0.9：0.5-1：0.5-1。

3、在本发明的一些优选实施方式中，p型微晶碳化硅掺杂层的晶化率为30%-50%，和/或，p型微晶碳化硅掺杂层的晶化率为40%-70%。

4、在本发明的一些优选实施方式中，p型微晶碳化硅掺杂层的厚度为2-8nm，p型微晶硅掺杂层的厚度10-30nm。

5、在本发明的一些优选实施方式中，n型微晶硅氧掺杂层的厚度为10-20nm，n型微晶硅掺杂层厚度为2-8nm。

6、在本发明的一些优选实施方式中，p型微晶硅掺杂层的有效掺硼浓度、p型微晶碳化硅掺杂层的有效掺硼浓度和n型微晶硅氧掺杂层的有效掺磷浓度、n型微晶硅掺杂层的有效掺磷浓度的比为1：0.5-1.5：1-20：0.4-20。

7、在本发明的一些优选实施方式中，p型微晶碳化硅掺杂层的有效掺硼浓度、有效掺碳浓度的比例为1：0.2-1。

8、在本发明的一些优选实施方式中，p型微晶碳化硅掺杂层的有效掺硼浓度为5e18cm-3-1.5e20 cm-3。

9、在本发明的一些优选实施方式中，p型微晶硅掺杂层的有效掺硼浓度为1e19 cm-3-3e21 cm-3，n型微晶硅氧掺杂层的有效掺磷浓度为1e18 cm-3-5e20 cm-3，n型微晶硅掺杂层的有效掺磷浓度为5e18 cm-3-2e21 cm-3。

10、在本发明的一些优选实施方式中，p型微晶硅掺杂层、p型微晶碳化硅掺杂层和第二本征非晶硅层的厚度之比为1：0.25-0.5：0.3-0.5。

11、在本发明的一些优选实施方式中，第二本征非晶硅层的厚度为4-8nm，第一本征硅层的厚度为3-6nm。

12、在本发明的一些优选实施方式中，所述双面微晶异质结电池还包括在n型微晶硅掺杂层外表面和p型微晶硅掺杂层外表面分别设置的透明导电膜、金属银栅电极。

13、第二方面，本发明提供一种双面微晶异质结电池的制造方法，其用于制备第一方面所述的双面微晶异质结电池，其包括如下步骤：

14、s1、提供双面绒面的硅片；

15、s2、在硅片背面沉积第二本征非晶硅层；

16、s3、在硅片正面沉积第一本征硅层；

17、s4、在第一本征硅层外表面依次沉积n型微晶硅氧掺杂层、n型微晶硅掺杂层；

18、s5、在第二本征非晶硅层外表面直接沉积p型微晶碳化硅掺杂层，对应沉积条件包括：温度为50-100℃，工艺气体为sih4、ch4、b2h6、h2；

19、s6、在p型微晶碳化硅掺杂层外表面沉积p型微晶硅掺杂层。

20、第三方面，本发明提供一种双面微晶异质结电池的制造方法，其用于制备第一方面所述的双面微晶异质结电池，其包括如下步骤：

21、s1、提供双面绒面的硅片；

22、s2、在硅片背面沉积第二本征非晶硅层；

23、s3、在硅片正面沉积第一本征硅层；

24、s4、在第一本征硅层外表面依次沉积n型微晶硅氧掺杂层、n型微晶硅掺杂层；

25、s501、在第二本征非晶硅层外表面沉积厚度为1-2nm的微晶碳化硅种子层，其中，微晶碳化硅种子层的对应沉积条件包括：温度为50-150℃，工艺气体为sih4、h2；或者，微晶碳化硅种子层的对应沉积条件包括：温度为50-150℃，工艺气体为sih4、ch4、h2；

26、s502、在微晶碳化硅种子层外表面沉积p型微晶碳化硅掺杂层，相应沉积条件包括：温度为50-100℃，工艺气体为sih4、ch4、b2h6、h2；

27、s6、在p型微晶碳化硅掺杂层外表面沉积p型微晶硅掺杂层。

28、在本发明的一些优选实施方式中，所述的双面微晶异质结电池的制造方法还包括如下至少一种特征：

29、特征一、p型微晶碳化硅掺杂层的沉积条件还包括：气压为300-700pa，功率密度为400-4000mw/cm2，时间为15-40s；

30、特征二、p型微晶硅掺杂层的沉积条件还包括：温度为100℃-150℃，工艺气体为sih4、h2、b2h6，气压为300-700pa，功率密度为400-5000mw/cm2，沉积时间为180-240s；

31、特征三、微晶碳化硅种子层的对应沉积条件还包括：气压为300-500pa，功率密度为400-1600mw/cm2，沉积时间为30-60s；

32、特征四、n型微晶硅氧掺杂层的沉积条件包括：温度为100℃-150℃，工艺气体为sih4、h2、co2、ph3，气压为300-700pa，功率密度为400-4000mw/cm2，沉积时间为160-200s；

33、特征五、n型微晶硅掺杂层的沉积条件包括：温度为100℃-150℃，工艺气体为sih4、h2、ph3，气压为300-700pa，功率密度为400-3000mw/cm2，沉积时间为20-60s；

34、特征六、所述双面微晶异质结电池的制造方法还包含：

35、s7、在n型微晶硅掺杂层和p型微晶硅掺杂层外表面分别形成透明导电膜；

36、s8、在正面、背面的透明导电膜外表面分别形成金属银栅电极。

37、第四方面，本发明提供一种光伏组件，其包括第一方面所述的双面微晶异质结电池，或者包括第二方面或第三方面所述的双面微晶异质结电池的制造方法制得的双面微晶异质结电池。

38、有益效果：

39、本发明通过上述技术方案，尤其是在背面和正面设置特定的双面微晶钝化结构且配合适宜厚度比例和晶化率比例，可以有效地提高异质结电池的电导率，增加背面的透光率，减少光由背面进入异质结电池的光损失，从而提升异质结电池的转换效率。其中，在背面依次设置的p型微晶碳化硅掺杂层和p型微晶硅掺杂层的微晶叠层，微晶叠层比传统结构采用的p型非晶硅，具有更高的电导率、更高的光学透射率和载流子迁移率，更低的激活能，碳化硅厚度配比相对适宜薄，不影响p型微晶硅掺杂层的导电作用，同时在第二本征非晶硅层、p型微晶硅掺杂层之间，利用p型微晶碳化硅掺杂层的宽带隙优势，调节第二本征非晶硅层、p型微晶硅掺杂层之间的带隙使之匹配。

40、本发明还配合在正面第一本征硅层外表面依次设置的n型微晶硅氧掺杂层和n型微晶硅掺杂层，能够提高电导率和光的透过，利于提升电池的isc。

41、在本发明的制造方法中，p型微晶碳化硅掺杂层的沉积利用了50℃-100℃低温沉积技术，一方面，有利于p型微晶碳化硅掺杂层的微晶结构生长，另一方面，在低温沉积过程中，能保障异质结电池的其他膜层不会因制程温度过高而被破坏，同时保持较优的钝化效果。

42、且在本发明的一种优选制造方法中，p型微晶碳化硅掺杂层的制备是一种无需种子层的方法，在低温下利用pecvd技术制备厚度可控薄膜的工艺，无需形成种子层，碳化硅便可以成核，p型微晶碳化硅掺杂层的厚度相对采用种子层的方式可以减薄0.5-2nm，可以缩短p型微晶碳化硅掺杂层的镀膜时长。