專(zhuān)利名稱(chēng)：一種降低串聯(lián)電阻損失的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種降低串聯(lián)電阻損失的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池串聯(lián)電阻，是影響太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的一個(gè)重要因素，串聯(lián)電阻主要包括電極的柵線電阻、電池?fù)诫s層電阻、電池本身材料電阻、電池電池與硅片的接觸電阻等幾個(gè)方面。電池生產(chǎn)工藝中會(huì)通過(guò)優(yōu)化電池的漿料來(lái)改善電極的柵線電阻以及電池電池與硅片的接觸電阻，擴(kuò)散工藝中通過(guò)控制雜質(zhì)摻雜量達(dá)到控制摻雜層電阻的目地，材料本身的電阻通過(guò)拉棒或者鑄錠過(guò)程中摻入P型或N型雜質(zhì)完成。在晶體硅太陽(yáng)能電池的工藝中也有采用選擇性發(fā)射極的方式降低接觸電阻，主要是通過(guò)在電池電極處采用重?fù)诫s，非電極處采用輕摻雜的方式，這樣可以在保證電池串聯(lián)電阻性能的前提下優(yōu)化短波光的響應(yīng)。在傳統(tǒng)的晶硅太陽(yáng)能電池工藝中，電池受光面采用絲網(wǎng)印刷的方式形成正面電極，電極形成的過(guò)程中盡量使用較細(xì)的柵線，以增加電池的受光面積。但是較細(xì)的柵線不利于產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)，因?yàn)樵郊?xì)的電池印刷工藝越難完成，會(huì)形成較多的斷柵以及虛印，無(wú)法達(dá)到較優(yōu)的柵線高度，不利于串聯(lián)電池的性能。所以一般采用折中的辦法，損失一部受光面積，適當(dāng)增加?xùn)啪€的設(shè)計(jì)線寬，以確保串聯(lián)性能。但是即使如此也無(wú)法完全避免產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中造成的柵線間斷，虛印刷等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)中之不足，提供一種能彌補(bǔ)傳統(tǒng)晶硅太陽(yáng)能電池工藝中受光面電極柵線間斷、虛印刷引起的串聯(lián)性能惡化，同時(shí)優(yōu)化電池正面的光吸收性能的降低串聯(lián)電阻損失的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種降低串聯(lián)電阻損失的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，包括透明導(dǎo)電膜、減反膜、摻雜層、硅襯底、背表面場(chǎng)和電極，所述的透明導(dǎo)電膜覆蓋于在電池受光面的減反膜表面。本發(fā)明所述的透明導(dǎo)電膜的摻雜濃度為1019-1022/cm3，薄膜電阻率小于 800 Ω · cm，折射率為1. 6-1. 8，薄膜厚度為50_150nm。本發(fā)明所述的硅襯底的上層依次覆蓋有摻雜層、減反膜和透明導(dǎo)電膜，硅襯底的下層設(shè)置有背表面場(chǎng)。本發(fā)明所述的透明導(dǎo)電膜的材質(zhì)為金屬氧化物或金屬氮化物。本發(fā)明所述的金屬氧化物或金屬氮化物為h203、SnO2, ZnO, CdO或TiN。一種降低串聯(lián)電阻損失太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，具有以下步驟(1)、硅片絨面制備；(2)、硅片摻雜形成P-N ； (3)、背結(jié)刻蝕；(4)、正背面減反膜制備；(6)、背面電極電場(chǎng)制備；(7)、正背面電極制備；(8)、電池金屬化形成，步驟(4)正背面減反膜制備之后還增加有步驟(5)正面透明導(dǎo)電膜制備透明導(dǎo)電膜采用磁控濺射法制備，合金蒸發(fā)溫度為 7500C _850°C，襯底的加熱溫度為200°C _350°C。本發(fā)明所述的透明導(dǎo)電膜為摻雜錫的氧化銦，具體方法為用鎢絲加熱的石英玻璃舟蒸發(fā)高純度如99. 999%、錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的銦錫合金，其銦錫合金的蒸發(fā)溫度約為800°C，以純凈的氧氣作為反應(yīng)氣體，氧分壓為2X10_2Pa，系統(tǒng)的基礎(chǔ)真空度為10_3Pa ；襯底用電阻加熱，溫度在室溫到300°C范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，由銅-康銅熱電偶監(jiān)控，蒸發(fā)源到基片的距離為25cm ；蒸發(fā)源的加熱功率保持不變，薄膜生長(zhǎng)速率約為5nm/min。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過(guò)透明導(dǎo)電膜使電池正表面電池柵線連成一個(gè)整體，有效改善因正表面電池柵線的間斷、虛印刷引起的電阻、電流損失，從而有效改善晶體硅太陽(yáng)能電池的串聯(lián)電阻性能，同時(shí)可以有效增加電池的光吸收。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.透明導(dǎo)電膜，2.減反膜，3.摻雜層，4.硅襯底，5.背表面場(chǎng)，6.電極。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。如圖1所示，本發(fā)明采用的技術(shù)手段是在傳統(tǒng)的晶體硅太陽(yáng)能電池表面沉積透明導(dǎo)電膜1，此處透明導(dǎo)電膜的作用為將電池正表面細(xì)柵線連接為一個(gè)有機(jī)的整體，有效降低因細(xì)柵本身電阻引起的串聯(lián)電阻，以及避免因?yàn)闁啪€斷開(kāi)或者虛印刷引起的電流、電阻損失。為了使用本發(fā)明達(dá)到更好的效果，透明導(dǎo)電膜需考慮其具有較好的電導(dǎo)以及透明的性能。可以采用In203、Sn02、ai0、Cd0、TiN等，但不僅限于此。因?yàn)樵诰w硅太陽(yáng)能電池表面應(yīng)用所以還需要考慮膜的禁帶寬度> 3. 2eV,以及薄膜本身的光吸收特性如消光系數(shù) K < 1。考慮透明導(dǎo)電膜的導(dǎo)電性能，其摻雜濃度在1019-1022/cm3，薄膜電阻率小于 800 Ω -Cm0考慮其需要配合形成疊層減反的結(jié)構(gòu)，其折射率需要控制在1.6-1. 8，薄膜厚度需要控制在50-150nm。此透明導(dǎo)電膜可采用磁控濺射法制備，合金蒸發(fā)溫度控制在750°C -850°C，襯底的加熱溫度在200°C -350°C。以錫摻雜的氧化銦透明導(dǎo)電膜為例，用鎢絲加熱的石英玻璃舟蒸發(fā)高純度如99. 999%、錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的銦錫合金，其銦錫合金的蒸發(fā)溫度約為 800°C，以純凈的氧氣作為反應(yīng)氣體，氧分壓為2X10_2Pa，系統(tǒng)的基礎(chǔ)真空度為10_3Pa。襯底用電阻加熱，溫度在室溫到300°C范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，由銅-康銅熱電偶監(jiān)控，蒸發(fā)源到基片的距離為25cm。蒸發(fā)源的加熱功率保持不變，薄膜生長(zhǎng)速率約為5nm/min。上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種降低串聯(lián)電阻損失的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于包括透明導(dǎo)電膜(1)、減反膜O)、摻雜層(3)、硅襯底G)、背表面場(chǎng)(5)和電極(6)，所述的透明導(dǎo)電膜⑴覆蓋于在電池受光面的減反膜(2)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低串聯(lián)電阻損失的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的透明導(dǎo)電膜(1)的摻雜濃度為1019-1022/cm3，薄膜電阻率小于800Ω · cm，折射率為 1. 6-1. 8，薄膜厚度為 50-150nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低串聯(lián)電阻損失的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的硅襯底的上層依次覆蓋有摻雜層(3)、減反膜( 和透明導(dǎo)電膜(1)，硅襯底的下層設(shè)置有背表面場(chǎng)(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低串聯(lián)電阻損失的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的透明導(dǎo)電膜(1)的材質(zhì)為金屬氧化物或金屬氮化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的降低串聯(lián)電阻損失的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的金屬氧化物或金屬氮化物為h203、SnO2, ZnO, CdO或TiN。
6.一種降低串聯(lián)電阻損失太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，具有以下步驟(1)、硅片絨面制備；(2)、硅片摻雜形成P-N ； (3)、背結(jié)刻蝕；(4)、正背面減反膜制備；(6)、背面電極電場(chǎng)制備；(7)、正背面電極制備；(8)、電池金屬化形成，其特征在于步驟(4)正背面減反膜制備之后還增加有步驟(5)正面透明導(dǎo)電膜制備透明導(dǎo)電膜采用磁控濺射法制備，合金蒸發(fā)溫度為750°C _850°C，襯底的加熱溫度為200°C _350°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的降低串聯(lián)電阻損失太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的透明導(dǎo)電膜為摻雜錫的氧化銦，具體方法為用鎢絲加熱的石英玻璃舟蒸發(fā)高純度如99. 999%、錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的銦錫合金，其銦錫合金的蒸發(fā)溫度約為800°C，以純凈的氧氣作為反應(yīng)氣體，氧分壓為2X10_2Pa，系統(tǒng)的基礎(chǔ)真空度為10’a ；襯底用電阻加熱，溫度在室溫到300°C范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，由銅-康銅熱電偶監(jiān)控，蒸發(fā)源到基片的距離為 25cm ；蒸發(fā)源的加熱功率保持不變，薄膜生長(zhǎng)速率約為5nm/min。
全文摘要
本發(fā)明是一種降低串聯(lián)電阻損失的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法。此太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，包括透明導(dǎo)電膜，透明導(dǎo)電膜覆蓋于減反膜表面；此結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法包括硅片絨面制備、硅片摻雜形成P-N、背結(jié)刻蝕、正背面減反膜制備、背面電極電場(chǎng)制備、正背面電極制備和電池金屬化形成，在正背面減反膜制備之后還增加采用磁控濺射法的正面透明導(dǎo)電膜制備，合金蒸發(fā)溫度為750℃-850℃，襯底的加熱溫度為200℃-350℃。本發(fā)明通過(guò)透明導(dǎo)電膜使電池正表面電池柵線連成一個(gè)整體，有效改善因正表面電池柵線的間斷、虛印刷引起的電阻、電流損失，從而有效改善晶體硅太陽(yáng)能電池的串聯(lián)電阻性能，同時(shí)可以有效增加電池的光吸收。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK102339874SQ20111021765
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月30日
發(fā)明者盛健 申請(qǐng)人:常州天合光能有限公司