專利名稱：帶有本征層的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的晶體硅太陽(yáng)電池及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽(yáng)電池，具體涉及一種具有非晶氧化鋁鈍化硅表面的帶有本征層的異質(zhì)結(jié)(HIT)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前HIT結(jié)構(gòu)晶體硅太陽(yáng)電池采用非晶硅作為本征層鈍化硅表面，然而非晶硅對(duì)短波長(zhǎng)光有較強(qiáng)的吸收，而且對(duì)硅的鈍化性能在UV下不穩(wěn)定。本發(fā)明采用原子層沉積 (ALD)系統(tǒng)制備的非晶氧化鋁作為本征層可以很好解決這兩個(gè)問(wèn)題。非晶硅氧化鋁的帶隙約6. 8eV,對(duì)太陽(yáng)光完全透明，對(duì)硅表面具有良好的鈍化性能，且不受UV輻射的影響，使得電池性能更穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，應(yīng)用簡(jiǎn)單的工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)具有非晶氧化鋁鈍化硅表面的HIT結(jié)構(gòu)的晶體硅太陽(yáng)電池的制備方法。本發(fā)明制備的晶體硅太陽(yáng)電池如附圖1所示，一種HIT結(jié)構(gòu)晶體硅太陽(yáng)電池，其特征在于該電池的結(jié)構(gòu)為在P型或N型的硅基底5的上表面依次為上表面非晶氧化鋁401 和P型非晶硅碳3，上透明導(dǎo)電層201和上金屬電極101 ；P型或N型的硅基底5的下表面依次為下表面非晶氧化鋁402和η型非晶硅或微晶硅6，下透明導(dǎo)電層202和下金屬電極 102。所述的上表面非晶氧化鋁層401和下表面非晶氧化鋁402是通過(guò)ALD系統(tǒng)同時(shí)制備在經(jīng)過(guò)清洗的P型或N型的硅基底5上下表面，厚度為2-lOnm，對(duì)硅表面起到良好的鈍化作用。所述的ρ型非晶硅碳3由PECVD制備，厚度為5-15nm; 所述的η型非晶硅或微晶硅6由PECVD制備，厚度為10-20nm;
所述的上透明導(dǎo)電層201和下透明導(dǎo)電層202可由濺射或者ALD系統(tǒng)制備； 所述的上金屬電極101和下金屬電極102通過(guò)蒸發(fā)、濺射或者絲網(wǎng)印刷制備； 本發(fā)明HIT結(jié)構(gòu)的晶體硅太陽(yáng)能電池的制備方法，采用如下工藝完成?！?1.去除P型或N型的硅基底5表面損傷、酸或堿液制絨形成減反射結(jié)構(gòu)及化學(xué)清洗；
§ 2.采用HF酸或HF和HCl混酸清洗§ 1得到的硅基底5表面0. 5-2分鐘；所述氫氟酸為體積比HF :H20=1 :10-50 ；所述HF禾口 HCl混酸為體積比HF:HC1 :H20=2 5 50 ；
采用ALD系統(tǒng)同時(shí)制備P型或N型的硅基底5上表面非晶氧化鋁401和下表面非晶氧化鋁402 ；
沉積氧化鋁后在氮?dú)饣驓鍤夥諊型嘶?-15分鐘，退火溫度400-450°C，增強(qiáng)對(duì)硅表面的鈍化性能；
§ 3.采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)制備上表面ρ型非晶硅碳3，采用蒸發(fā)或?yàn)R射或ALD制備上透明導(dǎo)電層201 ；
§ 4.采用PECVD制備下表面η型非晶硅或微晶硅6，采用濺射或ALD制備下透明導(dǎo)電層202 ；
§ 5.蒸發(fā)、濺射或絲網(wǎng)印刷上金屬電極101和下金屬電極102 ；在300°C以下退火， 形成歐姆接觸。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1氧化鋁對(duì)硅具有非常好的鈍化效果，極大的降低表面復(fù)合速率；尤其是對(duì)P型硅有很好的鈍化效果，可以制備P型硅基底材料的HIT結(jié)構(gòu)電池；
2氧化鋁帶隙寬度約為6. 8eV，對(duì)太陽(yáng)光無(wú)吸收，使得太陽(yáng)能更能被充分利用； 3氧化鋁對(duì)硅表面的鈍化不受UV輻射的影響，保證電池性能的穩(wěn)定性。


圖1本發(fā)明制備的具有非晶氧化鋁本征層的HIT結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池。圖2實(shí)施例中具有非晶氧化鋁本征層的HIT結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖2和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例
如圖2所示，具有非晶氧化鋁本征層的HIT結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)。其制備工藝過(guò)程如下
1.采用一般的單晶硅清洗方法，即氫氧化鈉+異丙醇(NaOH+IPA)溶液去除P型的CZ 硅表面損傷并制絨形成減反射結(jié)構(gòu)及化學(xué)清洗；P型的CZ硅片為工業(yè)用125單晶硅片，電阻率 0. 5-5 Ω cm,厚度 180-220um ；
2.采用體積比HF:HCl:H20=2:5:50清洗上述得到的硅片1分鐘后甩干，采用原子層沉積(ALD)系統(tǒng)同時(shí)在上表面和下表面制備5nm的非晶氧化鋁層；
3將沉積氧化鋁后的硅片在氮?dú)夥諊型嘶?5分鐘，退火溫度425°C ；
4.采用工業(yè)等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)制備IOnm的上表面ρ型非晶硅碳，然后采用磁控濺射制備IOOnm的上透明導(dǎo)電層AZO(SiO:Al)；
5.采用工業(yè)等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)制備20nm的下表面η型微晶硅，然后采用磁控濺射制備IOOnm的下透明導(dǎo)電層AZO (&ι0: Al)；
6.絲網(wǎng)印刷可低溫?zé)Y(jié)的上金屬鋁漿料和下金屬鋁漿料；在300°C以下退火，形成歐姆接觸電極。
權(quán)利要求
1.一種帶有本征層的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的晶體硅太陽(yáng)電池，其特征在于該電池的結(jié)構(gòu)為 在P型或N型的硅基底(5)的上表面依次為2-lOnm上表面非晶氧化鋁(401)和5-15nm的 P型非晶硅碳(3)，上透明導(dǎo)電層(201)和上金屬電極(101) ；P型或N型的硅基底(5)的下表面依次為2-lOnm下表面非晶氧化鋁(402)和10-20nm的η型非晶硅或微晶硅(6)，下透明導(dǎo)電層(202)和下金屬電極(102)。
2.一種制備如權(quán)利要求1所述的帶有本征層的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的晶體硅太陽(yáng)電池的方法， 其特征在于包括以下步驟1).去除P型或N型的硅基底(5)表面損傷、酸或堿液制絨形成減反射結(jié)構(gòu)及化學(xué)清洗；2).采用HF酸或HF和HCl混酸清洗步驟1)得到的硅基底(5)表面0.5-2分鐘；所述氫氟酸為體積比HF =H2O=I 10-50 ；所述HF和HCl混酸為體積比HF:HC1 :H20=2 5 50 ；采用原子層沉積同時(shí)制備P型或N型的硅基底( 上表面非晶氧化鋁(401)和下表面非晶氧化鋁G02)；沉積氧化鋁后在氮?dú)饣驓鍤夥諊型嘶?-15分鐘，退火溫度400-450°C，增強(qiáng)非晶氧化鋁對(duì)硅表面的鈍化性能；3).采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制備上表面ρ型非晶硅碳(3)，采用濺射或ALD制備上透明導(dǎo)電層(201);4).采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制備下表面η型非晶硅或微晶硅(6)，采用濺射或ALD制備下透明導(dǎo)電層(202 )；5).蒸發(fā)、濺射或絲網(wǎng)印刷柵線上金屬電極(101)和下金屬電極(102);在300°C以下退火形成歐姆接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有本征層的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的晶體硅太陽(yáng)電池及制備方法，該晶體硅太陽(yáng)電池包括晶體硅基底和上下非晶氧化鋁鈍化介質(zhì)層，上表面非晶氧化鋁鈍化介質(zhì)層之上為p型摻雜非晶硅碳薄膜和TCO層，下表面非晶氧化鋁鈍化介質(zhì)層之下為n型摻雜非晶硅或微晶硅薄膜和TCO層，上下表面TCO層均與金屬柵電極連接。其制備方法包括非晶氧化鋁鈍化介質(zhì)層的制備，本發(fā)明采用在用酸處理的晶體硅基底后同時(shí)制備極薄的非晶氧化鋁鈍化介質(zhì)層，然后分別制備p型非晶硅碳和n型非晶硅或微晶硅及TCO形成異質(zhì)結(jié)電池。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單，晶體硅表面鈍化性能好，抗UV輻射性能好，充分利用太陽(yáng)光等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102222703SQ201110166119
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者何悅, 王永謙, 竇亞楠, 褚君浩, 馬曉光 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所