一種背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]背接觸技術(shù)和異質(zhì)結(jié)技術(shù)分別是兩種可獲得高轉(zhuǎn)換效率的單晶硅太陽能電池技術(shù)。在背接觸太陽能電池中，電池正面沒有任何電極分布，發(fā)射極和基極交叉排列于電池背面，分別收集晶體硅光伏效應(yīng)產(chǎn)生的光生載流子，由于電池正面沒有金屬電極柵線遮擋產(chǎn)生的光學(xué)損失，可有效增加電池片的短路電流，從而提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。在異質(zhì)結(jié)太陽能電池中，在P型非晶硅或N型非晶硅與單晶硅基底之間插入一層本征非晶硅，有效改善了單晶硅表面的鈍化效果，極大提高了少數(shù)載流子壽命，可獲得極高的開路電壓，從而提高了轉(zhuǎn)換效率；并且由于異質(zhì)結(jié)技術(shù)采用低溫工藝，可以省去傳統(tǒng)晶硅電池的擴散、刻蝕、去磷硅玻璃等步驟，大大降低了工藝的復(fù)雜性和不確定性。但是，對于傳統(tǒng)的異質(zhì)結(jié)電池，由于其前表面的光吸收仍然受制于表面電極的影響，無法有效提高短路電流；而傳統(tǒng)的背接觸電池由于少子擴散長度較長，光生少子在到達背結(jié)區(qū)前容易被復(fù)合掉，因此需要有效提高表面鈍化效果和少子壽命。這些都制約了它們作為高效太陽能電池的進一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型針對以上問題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單的高效太陽能電池設(shè)計，可以有效克服傳統(tǒng)晶硅太陽電池、傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)太陽電池和傳統(tǒng)背接觸技術(shù)各自的缺陷，綜合了各自的優(yōu)點，在去除表面電極實現(xiàn)提高短路電流的基礎(chǔ)上，有效的改善了表面的鈍化效果，降低了少子的表面復(fù)合，延長了光生少子的壽命，大大提高了太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0004]本實用新型是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述效果:
[0005]—種背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池，包括:單晶硅基體，正面鈍化層，正面抗反射層，背面鈍化層，背面基極，背面基極接觸電極，背面發(fā)射極，背面發(fā)射極接觸電極，背面保護膜。
[0006]正面鈍化層和正面抗反射層依次沉積在單晶硅基體的正面，在單晶硅基體的背面先沉積背面鈍化層；在背面鈍化層表面交替生長背面基極和背面發(fā)射極，以及背面保護膜；在背面基極表面生長背面基極接觸電極，在背面發(fā)射極表面生長背面發(fā)射極接觸電極；保護膜層位于兩相鄰接觸電極之間并覆蓋底部區(qū)域，包括背面基極與背面發(fā)射極之間的開口區(qū)域。
[0007]所述單晶硅基體為N型單晶硅片或P型單晶硅片。
[0008]所述單晶硅正面鈍化層為:氧化物、氮化物、非晶硅、采用離子注入方法形成的正面電場層、采用擴散方法形成的正面電場層或上述幾種材料的組合；正面鈍化層薄膜厚度為 0.5 ?30nm，
[0009]所述的正面抗反射層為:氧化物、氮化物、TCO或上述幾種材料的組合，正面抗反射層薄膜膜的厚度為30?300nm。
[0010]所述的背面鈍化層為以下一種或幾種薄膜材料的組合:氧化物、氮化物、非晶硅或非晶娃合金。
[0011]所述的背面保護膜層為以下一種或幾種薄膜材料的組合:氧化物、氮化物、非晶硅或非晶硅合金。
[0012]所述的背面電極材料為以下一種或幾種薄膜材料的組合:金屬、TCO0
[0013]本發(fā)明的有益效果是，本實用新型有效避免了太陽能電池正面的電極遮光問題，在降低金屬電極使用量的同時提高了短路電流，從而提高了電池轉(zhuǎn)換效率；另一方面，異質(zhì)結(jié)電池的優(yōu)異鈍化效果可以有效提高少子壽命和開路電壓，進一步提高了太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。同時，相對于傳統(tǒng)的異質(zhì)結(jié)和背接觸太陽能電池，本實用新型實現(xiàn)的方法更加簡單，設(shè)備投資更低，適合于大批量生產(chǎn)的要求。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型太陽能電池結(jié)構(gòu)主視圖；
[0015]其中，I單晶硅基體，2正面鈍化層，3正面抗反射層，4背面鈍化層，5背面基極，6背面基極電極，7背面發(fā)射極，8背面發(fā)射極電極，9背面保護膜。
【具體實施方式】
[0016]本實用新型設(shè)計的太陽能電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示包括:單晶硅基體1，正面鈍化層2，正面抗反射層3，背面鈍化層4，背面基極5，背面基極接觸電極6，背面發(fā)射極7，背面發(fā)射極接觸電極8，背面保護膜9。
[0017]在單晶硅基體I的正面依次沉積正面鈍化層2和正面抗反射膜3，在單晶硅基體I的背面先沉積背面鈍化層4 ;在背面鈍化層4表面交替生長背面基極5和背面發(fā)射極7，以及背面保護膜9 ;在背面基極5表面生長背面基極接觸電極6，在背面發(fā)射極7表面生長背面發(fā)射極接觸電極8ο背面保護膜層9位于兩相鄰接觸電極之間并覆蓋底部區(qū)域，包括背面發(fā)射極7與背面基極5之間的開口區(qū)域。
[0018]其中正面鈍化層2和正面抗反射膜3可以在基體背面工藝完成前制備，也可以在背面工藝完成后制備。背面保護膜9、背面基極5和背面發(fā)射極7的沉積順序可以互相交換。保護膜層應(yīng)位于兩相鄰接觸電極之間并覆蓋底部區(qū)域，包括發(fā)射極與基極之間的開口區(qū)域。
[0019]所述單晶硅基體I為N型單晶硅片或P型單晶硅片，其電阻率為0.5?50 Ω -cm,其厚度為50?500 μ m。
[0020]所述單晶硅正面鈍化層2由氫化氧化硅H_Si02構(gòu)成，正面鈍化層薄膜厚度為0.5?30nm，由PECVD制備得到。
[0021]所述的正面抗反射層3由氮化硅構(gòu)成，正面抗反射層薄膜的厚度為30?300nm，由PECVD制備得到。
[0022]所述的背面鈍化層4為本征非晶硅1-a-Si。背面鈍化層厚度為0.5?20nm，由PECVD制備得到。
[0023]所述的背面基極5和背面發(fā)射極7為N型和P型非晶硅薄膜構(gòu)成，厚度l_20nm，由PECVD技術(shù)鍍膜形成，P型雜質(zhì)摻雜可由通入硼烷(B2H6)氣體實現(xiàn)，氣體摻雜濃度[B2H6]/[SiH4]控制在500?5000ppm范圍；N型雜質(zhì)摻雜可由通入磷烷(PH3)氣體實現(xiàn)，氣體摻雜濃度[PH3]/[SiH4]控制在摻雜濃度控制在50?500ppm范圍。
[0024]所述的背面基極接觸電極6和背面發(fā)射極接觸電極8為以下一種或幾種薄膜材料的組合:金屬、TC0，使用PVD、IBD或電鍍的方法制備得到，厚度為1-100 μ m。
[0025]所述的背面保護膜層9由Si02或氮化硅構(gòu)成，由PECVD技術(shù)制備得到，厚度5_100nmo
[0026]本新型太陽能電池的制備方法具體如下:
[0027]I)單晶硅清洗、去損傷層、制絨；
[0028]2)單晶硅正面鈍化層的形成及正面抗反射層鍍膜；
[0029]3)單晶硅背面鈍化層鍍膜；
[0030]4)采用掩模技術(shù)在背面鍍膜形成P型非晶硅圖案；
[0031]5)采用掩模技術(shù)在背面鍍膜形成N型非晶硅圖案；
[0032]6)采用掩模技術(shù)在背面鍍膜形成保護膜圖案；
[0033]7)采用電鍍技術(shù)在背面形成發(fā)射極和基極的接觸電極。
[0034]以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池，其特征在于該背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池包括:單晶硅基體，正面鈍化層，正面抗反射層，背面鈍化層，背面基極，背面基極接觸電極，背面發(fā)射極，背面發(fā)射極接觸電極以及背面保護膜； 正面鈍化層和正面抗反射層依次沉積在單晶硅基體的正面，在單晶硅基體的背面先沉積背面鈍化層；在背面鈍化層表面交替生長背面基極和背面發(fā)射極，以及背面保護膜；在背面基極表面生長背面基極接觸電極，在背面發(fā)射極表面生長背面發(fā)射極接觸電極；背面保護膜層位于兩相鄰接觸電極之間并覆蓋底部區(qū)域，包括背面發(fā)射極與背面基極之間的開口區(qū)域。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池，其特征在于所述單晶硅基體為N型單晶硅片或P型單晶硅片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池，其特征在于正面鈍化層薄膜厚度為0.5?30nmo4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池，其特征在于正面抗反射層薄膜膜的厚度為30?300nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池，其特征在于背面鈍化層的厚度為0.5?20nmo6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池，其特征在于所述的背面保護膜層厚度為5?10nm07.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池，其特征在于所述的背面電極材料厚度為I?100 μ m。
【專利摘要】本實用新型提供一種背接觸異質(zhì)結(jié)單晶硅太陽能電池，屬于太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域。該電池包括：單晶硅基體，正面鈍化層，正面抗反射層，背面鈍化層，背面基極，背面基極接觸電極，背面發(fā)射極，背面發(fā)射極接觸電極，背面保護膜。相對于傳統(tǒng)晶硅電池，本實用新型有效避免了太陽能電池正面的電極遮光問題，在降低金屬電極使用量的同時提高了短路電流；另一方面，異質(zhì)結(jié)電池的優(yōu)異鈍化效果可以有效提高少子壽命和開路電壓。異質(zhì)結(jié)和背接觸技術(shù)的結(jié)合有效提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。同時，相對于傳統(tǒng)的異質(zhì)結(jié)和背接觸太陽能電池，本實用新型實現(xiàn)的方法更加簡單，設(shè)備投資更低，適合于大批量生產(chǎn)的要求。
【IPC分類】H01L31/074, H01L31/0224, H01L31/0216, H01L31/20
【公開號】CN204946910
【申請?zhí)枴緾N201520667111
【發(fā)明人】張振剛, 蕭生剛, 王海波, 趙崇亮
【申請人】深圳市科納能薄膜科技有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年8月31日