專利名稱：背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽電池，具體涉及一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池。
背景技術(shù)：
二^^一世紀(jì)，能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)成為亟待解決的全球問題。開發(fā)安全綠色能源成為解決危機(jī)的主要方法。其中太陽電池因其潔凈、安全、可再生成為世界各國競相發(fā)展的目標(biāo)。目前太陽電池主要發(fā)展方向是降低成本、增加效率。新型非晶硅和晶硅構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)太陽電池具有結(jié)構(gòu)簡單、工藝簡易、它將晶體硅具有高載流子遷移率優(yōu)點(diǎn)與低溫化學(xué)氣相沉積非晶硅工藝優(yōu)勢相結(jié)合，成為太陽能行業(yè)的熱點(diǎn)發(fā)展方向。如日本三sanyo集團(tuán)開發(fā)的以N型晶體硅為襯底的HIT電池實(shí)驗(yàn)室裝換效率已經(jīng)突破23%，產(chǎn)業(yè)化電池片轉(zhuǎn)化效率達(dá)到19%。上述HIT結(jié)構(gòu)的太陽電池存在以下問題第一非晶硅薄膜的缺陷較多，增加了薄膜體內(nèi)的載流子復(fù)合缺陷密度，影響光生電流的收集及傳輸；第二正面的柵線設(shè)計(jì)是電池受光面積減少，從而降低短路電流，影響太陽電池最終的轉(zhuǎn)化效率。第三金屬柵線的接觸電阻過大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述存在的缺陷而提供一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，本發(fā)明太陽電池不會(huì)出現(xiàn)常規(guī)P型晶硅太陽能電池光致衰減現(xiàn)象；低溫制作工藝，大大降低生產(chǎn)成本；背接觸電極降低接觸電阻，大大降低受光面的遮光率，從而也增加短路電流，提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率，并且溫度系數(shù)低，適合高溫環(huán)境使用；低溫?zé)Y(jié)工藝大大簡化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本，適合產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，包括由上到下依次疊層的透明導(dǎo)電薄膜TCO、P-a-Si非晶硅薄膜、i-a-Si本征非晶硅薄膜、N-C-Si N型晶體硅、 i-a-Si本征非晶硅薄膜、N-a-Si N型非晶硅薄膜、貫穿型背電極和背電極，形成P-a_si/ i_ a-si/N-c-si/ i-a-si/N-a-si 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。太陽電池受光面透明導(dǎo)電薄膜TCO表面印刷細(xì)柵線，細(xì)柵線與貫穿型背電極連接。透明導(dǎo)電薄膜TCO為氧化物透明導(dǎo)電材料體系，選用ln203、SnO2, ZnO, In2O3: Sn (ITO)、In2O3:Mo (IMO)、SnO2 Sb (ATO)、SnO2: F (FTO)、ZnO: Al (ZnO)、ZnO · SnO2, ZnO · In2O3> CdSb206、Mgln204、In4Sn3O12^ Zn2In205、Cdln204、Cd2SnO4> Zn2SnO4> GaInO3 中的一種，其厚度為50nnT900nm。所述的N型晶體硅為單晶硅、太陽能級(jí)或金屬級(jí)多晶硅、帶狀硅，其厚度為 120 220um，摻雜濃度為 1 X IO15 5 X IO1Vcm30所述的采用化學(xué)氣相沉積工藝分別在N型晶體硅上下兩面制作本征非晶硅薄膜， 厚度為廣50nm。
采用化學(xué)氣相沉積工藝，反應(yīng)氣體為硼烷、硅烷與氫氣混合氣體，在本征非晶硅薄膜上沉積一層P型a-Si薄膜，厚度為廣50nm。采用化學(xué)氣相沉積工藝，反應(yīng)氣體為磷烷、硅烷與氫氣混合氣體，在本征非晶硅薄膜下沉積一層N-a-Si N型非晶硅薄膜，厚度為廣50nm。所述的背電極為Al、Ag、Au、Ni、Cu/Ni、Al/Ni或Ti/Pd/Ag電極，其厚度為 50rniT600um。所述的貫穿型背電極為Ag。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽能電池一是不會(huì)出現(xiàn)常規(guī)P型晶硅太陽能電池光致衰減現(xiàn)象；二是低溫制作工藝，降低生產(chǎn)成本；三是背接觸電極降低接觸電阻，有效降低電池受光面的遮光率，從而提高太陽電池的短路電流，大大提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。四是溫度系數(shù)低，適合高溫環(huán)境使用。所述的背電極為Al、Ag、Au、Ni、Cu/Ni、Al/Ni或Ti/Pd/Ag電極，其厚度為 50rniT600Um。該背接觸電極主要起到收集電流作用。所述的貫穿型背電極為Ag，其主要作用將電池受光面的電流收集到電池背面。本發(fā)明的一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，包括由上到下依次疊層的透明導(dǎo)電薄膜 TCO、P-a-Si非晶硅薄膜、i-a-si本征非晶硅薄膜、N-C-Si N型晶體硅、i_a_Si本征非晶硅薄膜、N-a-Si N型非晶硅薄膜、貫穿型背電極和背電極，形成P-a-si/ i_ a-si/N-c-si/ i-a-si/N-a-si異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。具體作用如下
太陽電池受光面透明導(dǎo)電薄膜TCO表面印刷細(xì)柵線，主要起到收集電池表面電流的作用，細(xì)柵與貫穿型背電極連接，從而電池表面的電流導(dǎo)到電池背面，細(xì)柵線覆蓋在透明導(dǎo)電薄膜TCO表面，能夠充分收集電流，導(dǎo)電。透明導(dǎo)電薄膜TCO具有較高的透光性和電導(dǎo)率，主要起到收集電流的作用，另外還將透過電池體內(nèi)的太陽光反射回去，增加太陽電池光吸收的作用。采用化學(xué)氣相沉積工藝在織構(gòu)化晶硅上下兩面制作本征非晶硅薄膜，厚度為廣50Nm。主要起到減少界面缺陷態(tài)，增加表面鈍化效應(yīng)的作用。采用化學(xué)氣相沉積工藝在本征非晶硅薄膜上再沉積一層P-a-Si非晶硅薄膜，厚度為廣50nm。P-a-si非晶硅薄膜沉積在i-a-si本征非晶硅薄膜層上與N型晶硅電池形成電池正面核心HIT異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。采用化學(xué)氣相沉積工藝在本征非晶硅薄膜上再沉積一層N-a-Si非晶硅薄膜，厚度為廣50nm。N-a-si非晶硅薄膜沉積在i-a-si本征非晶硅薄膜層上與N型晶硅電池形成電池背面核心HIT異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。采用以上技術(shù)方案制作的N型硅片的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，具有以下優(yōu)勢，本發(fā)明的制備工藝將常規(guī)晶硅生產(chǎn)工藝和薄膜太陽電池生產(chǎn)工藝結(jié)合，區(qū)別于常規(guī)晶硅太陽電池的生產(chǎn)工藝，本發(fā)明涉及的太陽電池制備工藝簡單，低溫低耗，適合產(chǎn)業(yè)化。背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的受光面柵線的遮光率大大下降，增加了太陽電池的受光面積，其貫穿型的柵線設(shè)計(jì)降低了金屬電極與電池的歐姆接觸，從而提高太陽電池的電流，進(jìn)一步提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。此種柵線設(shè)計(jì)在組件封裝工藝中，組件受光面無焊帶，由焊接引起的電池破碎、高電阻、不美觀等缺點(diǎn)就可以避免。


圖1所示為本發(fā)明電池結(jié)構(gòu)示意圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例1中背面電極的示意圖； 圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例1中正面電極的示意圖中，1、N型晶體硅，2、本征非晶硅薄膜，3、P-a-Si非晶硅薄膜，4、N型非晶硅薄膜，5、 透明導(dǎo)電薄膜TC0，6、貫穿型背電極，7、背電極，8、細(xì)柵線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明并不局限于此。如圖1所示，本實(shí)施例一
N型晶體硅1選用N型單晶硅片，采用半導(dǎo)體清洗工藝對(duì)N型晶體硅1表面預(yù)清洗和表面織構(gòu)。所用N型晶體硅1厚度在200um，電阻率為0. 5 3 Ω . cm，用廣5%的氫氟酸去除 N型晶體硅1表面的二氧化硅層，在濃度小于3%的NaOH和IPA (異丙醇)的混合液中80°C 左右制備金字塔形狀絨面。增加對(duì)太陽光的吸收，增加PN結(jié)面積，提高短路電流。再用酸清洗工藝將之后的N型晶體硅1清洗干凈-甩干。用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝，在250°C擴(kuò)散后N型晶體硅1的上表面沉積一層本征非晶硅薄膜2，厚度約5nm，有鈍化作用。在本征薄膜上上表面沉積P_a_Si 非晶硅薄膜3，厚度為5 10nm ；在N型晶體硅1背表面沉積沉積一層本征非晶硅薄膜2，厚度為5 10nm ；再在本征非晶硅薄膜2下表面沉積N型非晶硅薄膜4，厚度為5 10nm ；通過磁控濺射工藝在硅片的上下表面沉積一層厚度為3(Tl00nm的透明導(dǎo)電薄膜TCO 5，并將上表面的透明導(dǎo)電薄膜TCO 5織構(gòu)化，增加光吸收。在下表面的透明導(dǎo)電薄膜TCO 5上絲網(wǎng)印刷上腐蝕性漿料，腐蝕掉印刷區(qū)域的透明導(dǎo)電薄膜TCO 5、N型非晶硅薄膜4和本征非晶硅薄膜層2，露出直徑為lmnT25mm的圓形N型晶體硅1表面，未腐蝕區(qū)域的HIT結(jié)構(gòu)被保存下來。最后用去離子水超聲清洗干凈后，烘干。再用激光打孔技術(shù)，將硅片上下表面打通，孔位于硅片下表面被腐蝕區(qū)中心，孔徑為0. 5mnT20mm。絲網(wǎng)印刷銀漿，烘干后，在硅片的上下表面分別絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電漿料，經(jīng)低溫?zé)Y(jié)分別制成貫穿型背電極6和背電極7。電池背面電極如附圖2所示。正面電極如附圖3所示，但不局限于此圖形。本實(shí)施例制備的基于N型單晶硅片的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的電性能輸出參數(shù) 在標(biāo)準(zhǔn)測量條件下測量溫度25°C，光強(qiáng)1000W/m2，AMI. 5光譜測試，短路電流390mA ；開路電壓711mV，填充因子78% ；光電轉(zhuǎn)換效率22. 3%。
權(quán)利要求
1.一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于包括由上到下依次疊層的透明導(dǎo)電薄膜 TCO、P-a-Si非晶硅薄膜、i-a-si本征非晶硅薄膜、N-C-Si N型晶體硅、i_a_Si本征非晶硅薄膜、N-a-Si N型非晶硅薄膜、貫穿型背電極和背電極，形成P-a-si/ i_ a-si/N-c-si/ i-a-si/N-a-si異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于太陽電池受光面透明導(dǎo)電薄膜TCO表面印刷細(xì)柵線，細(xì)柵線與貫穿型背電極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于透明導(dǎo)電薄膜 TCO 為氧化物透明導(dǎo)電材料體系，選用 ln203、SnO2, ZnO、In2O3: Sn (ITO)、In2O3Mo (IMO), SnO2: Sb (ΑΤΟ) >SnO2:F (FTO) >ZnO: Al (ZnO)、ZnO 'SnO2^ZnO · In2O3^CdSb2O6,MgIn2O4Un4Sn3O12, Zn2In2O5^ CdIn2O4^ Cd2SnO4^ Zn2SnO4^ GaInO3 中的一種，其厚度為 50nnT900nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于所述的N型晶體硅為單晶硅、太陽能級(jí)或金屬級(jí)多晶硅、帶狀硅，其厚度為12(T220um，摻雜濃度為IXlO15 5X1017/cm3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于所述的采用化學(xué)氣相沉積工藝分別在N型晶體硅上下兩面制作本征非晶硅薄膜，厚度為廣50nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于采用化學(xué)氣相沉積工藝，反應(yīng)氣體為硼烷、硅烷與氫氣混合氣體，在本征非晶硅薄膜上沉積一層P型a-si薄膜， 厚度為廣50nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于采用化學(xué)氣相沉積工藝，反應(yīng)氣體為磷烷、硅烷與氫氣混合氣體，在本征非晶硅薄膜下沉積一層N-a-Si N型非晶硅薄膜，厚度為廣50nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于所述的背電極為Al、 Ag、Au、Ni、Cu/Ni、Al/Ni 或 Ti/Pd/Ag 電極，其厚度為 50nm 600um。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于所述的貫穿型背電極為Ag。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽電池，具體涉及一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池。包括由上到下依次疊層的透明導(dǎo)電薄膜TCO、P-a-Si非晶硅薄膜、i-a-Si本征非晶硅薄膜、N-C-SiN型晶體硅、i-a-Si本征非晶硅薄膜、N-a-SiN型非晶硅薄膜、貫穿型背電極和背電極。本發(fā)明的太陽電池不會(huì)出現(xiàn)常規(guī)P型晶硅太陽能電池光致衰減現(xiàn)象；背接觸電極降低接觸電阻，有效降低電池受光面的遮光率，從而也增加了電流的收集率，提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率；且溫度系數(shù)低，適合高溫環(huán)境使用；低溫?zé)Y(jié)工藝大大簡化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本，適合產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
文檔編號(hào)H01L31/075GK102184976SQ20111015502
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者任現(xiàn)坤, 劉鵬, 姜言森, 張春艷, 張黎明, 徐振華, 李玉花, 楊青天, 王兆光, 程亮, 高巖 申請(qǐng)人:山東力諾太陽能電力股份有限公司