【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏电池，具体而言，涉及一种抗烧结膜、晶体硅电池背面结构及其制备方法。
技术介绍
1、隧穿氧化钝化接触(topcon)电池是一种新型晶硅太阳能电池，其典型制备工艺是在电池片的背面沉积一层厚度在2nm以下的超薄氧化硅层，再沉积一层掺杂的非晶硅层，随后经过高温退火形成重掺杂多晶硅。
2、为提高电池的光吸收率，现有技术会在topcon电池背面多晶硅表面覆盖氮化硅膜，然后印刷金属浆料进行高温烧结，氮化硅需承受700-900℃的峰值烧结温度。但是氮化硅膜热膨胀系数较小，张应力较小，高温烧结过程中容易发生爆膜，烧结后钝化能力显著减弱，开路电压下降5mv以上，会对电池效率产生不利影响。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是如何提高topcon电池背面钝化膜的抗烧结性能，减少烧结后电池开路电压的降低量。
2、为解决上述问题，本专利技术提供一种抗烧结膜，用于隧穿氧化钝化接触结构，所述隧穿氧化钝化接触结构包括层叠设置的隧穿氧化层和掺杂多晶硅层，所述抗烧结膜由层叠设置的第一氮化硅层和第二氮化硅层组成，所述第一氮化硅层覆盖在所述掺杂多晶硅层的表面，或者所述抗烧结膜由层叠设置的氧化铝层、第一氮化硅层和第二氮化硅层组成，所述氧化铝层覆盖在所述掺杂多晶硅层的表面，所述第一氮化硅层中氮原子与硅原子的浓度比大于所述第二氮化硅层中氮原子与硅原子的浓度比，所述氧化铝层的热膨胀系数大于所述第二氮化硅层的热膨胀系数，所述第一氮化硅层的热膨胀系数大于所述第
3、本专利技术第一方面提供一种覆盖在隧穿氧化钝化接触结构背面的抗烧结膜，其由多层膜结构组成，氧化铝层和第一氮化硅层均具有较高的热膨胀系数，高温烧结过程中，抗烧结膜内部会产生较高的张应力，膜层的弹性增加，从而实现抗烧结的目的。本专利技术通过控制氮原子与硅原子的浓度比，使第一氮化硅层富氮，氮含量提高可以提升氮化硅的热膨胀系数，两层氮化硅的氮含量不同，热膨胀系数存在差异，受热时抗烧结膜内部会产生较高的张应力。
4、进一步地，所述第一氮化硅层的折射率为1.7-1.9，所述第二氮化硅层的折射率高于所述第一氮化硅层的折射率。两层氮化硅的折射率呈梯度递增，可以加强抗烧结膜的减反射效果，有利于提高电池效率。
5、进一步地，所述第一氮化硅层的厚度为5-50nm，所述第二氮化硅层的厚度为40-100nm。第一氮化硅层需要具有一定的厚度，使其起到抗烧结作用；限定第二氮化硅层的厚度，保证强抗烧结膜的钝化效果和减反射效果。
6、进一步地，所述氧化铝层的厚度为2-20nm。限定氧化铝层的厚度，使其与氮化硅层配合作用，保证抗烧结效果和钝化效果。
7、本专利技术的第二方面提供一种晶体硅电池背面结构，包括层叠设置在晶硅衬底背面的隧穿氧化层、掺杂多晶硅层和上述的抗烧结膜，以及背面电极，所述背面电极穿过所述抗烧结膜，与所述掺杂多晶硅层接触。
8、该电池在背面topcon结构上覆盖抗烧结膜，可以减少烧结后电池开路电压的降低量，同时保存电池的钝化性能，提高电池效率。
9、本专利技术还提供一种上述晶体硅电池背面结构的制备方法，包括以下步骤：
10、s1、准备晶硅衬底，清洗表面；
11、s2、采用管式pecvd在晶硅衬底背面沉积隧穿氧化层；
12、s3、采用管式pecvd在隧穿氧化层表面沉积掺杂非晶硅薄膜；
13、s4、高温退火晶化，形成掺杂多晶硅层；
14、s5、清洗多晶硅层表面，采用管式pecvd在掺杂多晶硅层表面沉积抗烧结膜；
15、s8、采用丝网印刷与烧结工艺制备背面电极。
16、本专利技术通过管式pecvd法制备抗烧结膜，与topcon结构的制备工艺和设备匹配，利于实现产业化生产，由氧化铝层、第一氮化硅层和第二氮化硅层组成的多层膜结构具有很好的抗烧结能力，电池经过后续工艺烧结后，开路电压的降低量控制在5mv以内，有效提高了电池效率。
17、进一步地，所述步骤s5具体包括：采用管式pecvd在掺杂多晶硅层表面依次沉积第一氮化硅层和第二氮化硅层，或者采用管式pecvd在掺杂多晶硅层表面依次沉积氧化铝层、第一氮化硅层和第二氮化硅层。
18、进一步地，沉积第一氮化硅层时，以硅烷和氨气为反应气体，氨气的气体流量与硅烷的气体流量比值a大于等于4.5；沉积第二氮化硅层时，以硅烷和氨气为反应气体，氨气的气体流量与硅烷的气体流量比值b小于4.5。本专利技术通过控制反应气体流量的方法来调控氮化硅层中的氮含量，进而控制两层氮化硅层具有不同的热膨胀系数，使膜层实现抗烧结的效果。
19、进一步地，沉积第一氮化硅层时氨气的气体流量与硅烷的气体流量比值a，与沉积第一氮化硅层时氨气的气体流量与硅烷的气体流量比值b满足关系：2≤a-b≤10。通过控制反应气体流量比，可以精确调控两层氮化硅层中氮原子浓度，从而调节第一氮化硅层和第二氮化硅层的热膨胀系数差，保证抗烧结膜受热时内部产生较高的张应力，但不会造成膜层破坏。
20、进一步地，所述步骤s6中，烧结温度为700～900℃。
21、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
22、1)本专利技术设计一种用于隧穿氧化钝化接触结构的抗烧结膜，其为多层复合结构，能够保证钝化减反效果，通过在第二氮化硅层前面设置热膨胀系数高的第一氮化硅层，或者在第二氮化硅层前设置热膨胀系数高的氧化铝层和第一氮化硅层，使复合结构膜在烧结时内部形成较高的张应力，达到抗烧结的效果。
23、2)本专利技术通过控制两层氮化硅的含氮量来调控热膨胀系数，制备方法简单，控制准确，匹配现有的生产工艺，适于进行产业化应用。
24、3)本专利技术将抗烧结膜用于topcon电池，将电池金属化烧结前后，开路电压的降低量控制在5mv以内，有效提高了电池效率。
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1.一种抗烧结膜，其特征在于，用于覆盖隧穿氧化钝化接触结构表面，所述隧穿氧化钝化接触结构包括层叠设置的隧穿氧化层和掺杂多晶硅层，所述抗烧结膜由层叠设置的第一氮化硅层和第二氮化硅层组成，所述第一氮化硅层覆盖在所述掺杂多晶硅层的表面，或者所述抗烧结膜由层叠设置的氧化铝层、第一氮化硅层和第二氮化硅层组成，所述氧化铝层覆盖在所述掺杂多晶硅层的表面，所述第一氮化硅层中氮原子与硅原子的浓度比大于所述第二氮化硅层中氮原子与硅原子的浓度比，所述氧化铝层的热膨胀系数大于所述第二氮化硅层的热膨胀系数，所述第一氮化硅层的热膨胀系数大于所述第二氮化硅层的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的抗烧结膜，其特征在于，所述第一氮化硅层的折射率为1.7-1.9，所述第二氮化硅层的折射率高于所述第一氮化硅层的折射率。
3.根据权利要求1或2所述的抗烧结膜，其特征在于，所述第一氮化硅层的厚度为5-50nm，所述第二氮化硅层的厚度为40-100nm。
4.根据权利要求3所述的抗烧结膜，其特征在于，所述氧化铝层的厚度为2-20nm。
5.一种晶体硅电池背面结构，其特征在于
6.一种如权利要求5所述的晶体硅电池背面结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的晶体硅电池背面结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：采用管式PECVD在掺杂多晶硅层表面依次沉积第一氮化硅层和第二氮化硅层，或者采用管式PECVD在掺杂多晶硅层表面依次沉积氧化铝层、第一氮化硅层和第二氮化硅层。
8.根据权利要求7所述的晶体硅电池背面结构的制备方法，其特征在于，沉积第一氮化硅层时，以硅烷和氨气为反应气体，氨气的气体流量与硅烷的气体流量比值a大于等于4.5；沉积第二氮化硅层时，以硅烷和氨气为反应气体，氨气的气体流量与硅烷的气体流量比值b小于4.5。
9.根据权利要求8所述的晶体硅电池背面结构的制备方法，其特征在于，沉积第一氮化硅层时氨气的气体流量与硅烷的气体流量比值a，与沉积第一氮化硅层时氨气的气体流量与硅烷的气体流量比值b满足关系：2≤a-b≤10。
10.根据权利要求6所述的晶体硅电池背面结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中，烧结温度为700～900℃。
...【技术特征摘要】
1.一种抗烧结膜，其特征在于，用于覆盖隧穿氧化钝化接触结构表面，所述隧穿氧化钝化接触结构包括层叠设置的隧穿氧化层和掺杂多晶硅层，所述抗烧结膜由层叠设置的第一氮化硅层和第二氮化硅层组成，所述第一氮化硅层覆盖在所述掺杂多晶硅层的表面，或者所述抗烧结膜由层叠设置的氧化铝层、第一氮化硅层和第二氮化硅层组成，所述氧化铝层覆盖在所述掺杂多晶硅层的表面，所述第一氮化硅层中氮原子与硅原子的浓度比大于所述第二氮化硅层中氮原子与硅原子的浓度比，所述氧化铝层的热膨胀系数大于所述第二氮化硅层的热膨胀系数，所述第一氮化硅层的热膨胀系数大于所述第二氮化硅层的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的抗烧结膜，其特征在于，所述第一氮化硅层的折射率为1.7-1.9，所述第二氮化硅层的折射率高于所述第一氮化硅层的折射率。
3.根据权利要求1或2所述的抗烧结膜，其特征在于，所述第一氮化硅层的厚度为5-50nm，所述第二氮化硅层的厚度为40-100nm。
4.根据权利要求3所述的抗烧结膜，其特征在于，所述氧化铝层的厚度为2-20nm。
5.一种晶体硅电池背面结构，其特征在于，包括层叠设置在晶硅衬底背面的隧穿氧化层、掺杂多晶硅层和如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：林娜，曾俞衡，廖明墩，夏庆锋，叶继春，黄如伟，张新鹏，徐同兴，
申请(专利权)人：中科研和宁波科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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