專利名稱：一種p型硅加有機晶體雙面異質結太陽能電池片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雙面太陽能電池，特別是一種P型硅加有機晶體雙面異質結太陽能電池片。
背景技術：
能源危機下光伏產業(yè)發(fā)展迅速。光伏理論與技術的發(fā)展逐漸走向成熟，進一步推廣光伏應用的關鍵是提高電池光電轉換效率、降低電池成本。Si襯底上HIT(物理上講即PIN結)電池在日本Sanyo公司得到大力發(fā)展。它是晶體Si上生長非晶Si薄層的“異質結”(HIT結)電池，其工藝溫度實際是一種中溫工藝，雖然轉換效率略強，但是壽命短，雙面電池是適合于高日照下工作，工藝上適合規(guī)?；a的低價高效電池之一。但是真正的雙面電池是德國2006年開發(fā)的雙PIN結、三電極(背電極，發(fā)射極，選擇發(fā)射極)結構。日本改為雙電極結構(基極，集電極)，其實三電極結構更合理，發(fā)電效率更高。因為晶體的形成都是高溫下形成，摻雜的薄膜可以高溫或者亞高溫，而中溫的CVD品質上會影響整個電池片的壽命。日本Si襯底上所謂“HIT結構”太陽能電池(hetero2junctionwithintrinsicthin21ayer solar cells)并非傳統(tǒng)的異質結,我們做的有機單晶與娃單晶的雙面電池才是真正的異質結。我們分別以P型S1、N型Si為襯底，開發(fā)了 1、2型雙PIN結的雙面電池。我們又以有機半導體晶體加玻璃TCO與N型硅P型硅形成PINB、NIN+B雙異質結即3、4型雙面電池。以下分別以1、2、3、4型四種雙面電池對當前全球晶體太陽能電池產業(yè)的發(fā)展與機理做出了創(chuàng)新。

實用新型內容本實用新型的目的在于，提供一種P型硅加有機晶體雙面異質結太陽能電池片。它是高溫工藝加低溫結晶成形，所以結構穩(wěn)定，品質因素高，但是成本相對較高，在原有的工藝設備上實現(xiàn)工藝創(chuàng)新，而且容易，自動成形。相對德、日、美太陽能電池大國的電池片，雖然材料成本高，但是工藝成本低，因此總成本要低。本實用新型的技術方案:一種P型硅加有機晶體雙面異質結太陽能電池片，其特征在于:包括P型硅襯底，P型硅襯底正面設有絨面，絨面上依次設有隔離層1、N型摻雜層、隔離層I和N-型摻雜層；P型硅襯底背面也設有絨面，絨面上依次設有隔離層1、N型摻雜層，最后沉積有P型有機晶體BWB,最后形成INP結構。隔尚層I為二氧化娃。頂層的N型摻雜層上設有SiN減反射膜。(加減上標分別表示重摻雜和輕摻雜)上述的P型硅加有機晶體雙面異質結太陽能電池片中，所述P型硅加有機晶體雙面異質結太陽能電池片，其最頂層的N—型摻雜層上印刷有前電極，并覆蓋有EVA層；其最底層的BWB上設有背電極，并覆以EVA?；蛑苯釉O有TCO導電玻璃或導電薄膜作為透光又可支撐的背電極。正面的埋電極有兩種，一是正對背電極的正上方位置制作埋電極，二是在正上方做常規(guī)的輸出電極，在其硅片邊緣離邊5毫米(mm)處做埋電極，埋深是80-90微米(μ m) 。[0006]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型在P型硅襯底正反兩面分別形成異質結，其摻雜結構之間采用SiO2隔離層，而且硼磷摻雜層間構成濃度梯度。這種結構必須實現(xiàn)水平方向均勻化、垂直方向禁帶梯度化，以利于提高光伏效率；由于SiO2的存在，減少了重復污染，也提高了光伏效率，所以本實用新型給出了 一個光伏效率函數(shù):δ FzFidt+hdt-Pm Δ mdt。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型的制備工藝流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明，但并不作為對本實用新型限制的依據(jù)。實施例。一種P型硅加有機晶體雙面異質結太陽能電池片，如圖1所示，P型硅襯底P(Si)，P型硅襯底兩面均設有絨面6，P型硅襯底正面實現(xiàn)磷的梯度擴散摻雜，并用隔離層I將各個梯度隔開，形成ININ-結構，P型硅襯底背面弱磷擴散并沉積P型有機晶體BWB8，最后形成INP結構。標號5為SiN減反射I吳。所述P型娃加有機晶體雙面異質結太陽能電池片，其最頂層的N—型摻雜層上再印刷前電極3后覆蓋有EVA層7，用激光刻槽、清洗，實現(xiàn)銀選擇電極引出線；其最底層的BWB上再實現(xiàn)銀燒結背電極I，再覆以EVA或直接用TCO (氧化物薄膜)導電玻璃或導電薄膜作為透光又可支撐的背電極或直接耦合TCO導電玻璃9 ；正面的埋電極有兩種，一是正對背電極的正上方位置制作埋電極2，二是在正上方做常規(guī)的輸出電極，在其硅片邊緣離邊5毫米(mm)處做埋電極，埋深是80-90微米(μ m)。所述前電極、背電極和埋電極均為銀電極，埋電極技術是一種連續(xù)戰(zhàn)壕式的，或是長方形段壕；埋電極的側面4與硅片上半部絕緣，要求其方阻為10 Ω。所述磷擴散的均勻度要求不大于±3%的誤差。所述BWB的成晶方式為有機試劑低溫物理溶解成晶或者濺射成晶。在制備本實用新型的一種P型硅加有機晶體雙面異質結太陽能電池片時，在制作工藝方面還存在以下這些需要注意的地方。本實用新型為雙面采光電池片，去掉了 BSF底層反光結構。即雙面采光的雙重進光光伏效應器件；a)背面光電池，正面光電池。b)三電極由燒結型+光腐蝕型工藝獲取。形成背極、前極、埋電極(選擇發(fā)射極)。c)保持雙刻蝕、清洗、制絨收邊的原工藝。d)雙面光減反射薄膜及EVA光電子囚籠結構工藝可保留，并作成禁帶梯度結構使雙面采光囚籠效應實現(xiàn)。e)導電玻璃TCO粘膠工藝技術、印刷電極工藝保留。但是TCO鍍層一面緊貼晶片表面，從而將支撐作用與導電作用合二為一。微納米級沉積厚度Δ μ ηι(μ = Micro meter)、其控制工藝與R口 (方阻)均勻度Λ Rn與擴散時間At有關。形成一個光伏效率Fl (Λ μ m、ARD、At)的經驗函數(shù)，我們稱之經驗擴散函數(shù)。關鍵是這些參數(shù)的合理控制，直接提高電池片的質量和效率。埋電極的微納米刻蝕技術，刻深是屬微米級，摻雜導電層厚度是納米級，它的導電率涉及埋深層位AL，摻雜材料視電阻率R，刻蝕條數(shù)Λ η與刻蝕電流ΛΑ、頻率Af F3 (R、AL、Δη、ΔΑ、Δ f)可以建立一個臨界埋深函數(shù)Fc=f ( Δ L、R、Δη、ΔΑ、Tf laser)。這是第三個經驗函數(shù)。[0015]本實用新型形成了禁帶臺階，它與擴散、燒結、PECVD、流延工藝步驟、作業(yè)時間有關；并涉及襯底材料、摻雜層數(shù)及其數(shù)量、頻率控制、隔離帶(I)的厚薄、制做過程融合函數(shù)，允許一定的幅度漲落，即F=Fldt+F2dt_PmAmdt.Pm為金屬污化損耗。Fl+f2 >> Pm,但是Pm不能也不會為O。利用高溫擴散+亞高溫燒結+中溫PECVD，形成三明治疊層結構。因為襯底厚度都在180μπι左右。這種雙層三明治厚度在微米級。摻雜電子或空穴層在納米級，這時其均勻度(J)是效率的關鍵因子，J函數(shù)PV=Fl (J)+F2 (J)，J是由溫度及其老化時間，氣氛雜質含量決定的。我們的清污次數(shù)不能過高，它也會增加成本和產生嵌套污染(P)。PV效率=F1(J)-P(m).污化包括金屬雜質，摻雜過量也是雜質。如三氯氧磷、三溴化硼、氫氟酸、印刷稀釋劑等。三電極(背向埋)材料選擇與埋電極的工藝(深度、工具、均勻度、導電率、邊緣絕緣技術，使其物理結構保持深槽側面絕緣，更重要的使三個電極有接觸電勢差。幾何結構保持易操作，化學性質保持均勻和化學穩(wěn)定并達到持續(xù)長期耐老化的特點，發(fā)電壽命取決于極化層的出現(xiàn)與厚度。燒結與絲網(wǎng)印刷:雙面、雙擴、雙晶工藝中最講究材料純度以及漿料與稀釋劑濃度，析出直接影響印刷電極均勻度，電極均勻度是雙面電池的“瓷器活”。如，Ag/Al Ag Cu/Ni Sn/Bi)都可用，但導電率與成本要根據(jù)市場需求加以調整。EVA的使用:雙面電池取消了 BSF反射層，因此它的透明性保持。但是它易吸水導致老化損壞。因此在做組件時玻璃作為保護墊是必要的。我們把玻璃保護支撐作用與電極導電作用合二為一。因此背面去除了鋁反射層。從而有機、加無機，做成雙面電池降低了成本，使組件更輕更薄也更便宜。硼擴散工藝爐比磷擴散要求更高的溫度，擴散時均勻度要求更高，時間要求更短。因此不只控制爐溫，還要控制層流速度、尾排速度，管內溫度、組分配比。因此其硼擴散PID控制尤其精微無怠。銀漿、鋁漿、銅鎳漿、錫鉍漿，熱熔流程，印刷烘干的方法不同，它直接副作用是產生互相污染，影響壽命長短、影響開路電壓與短路電流。它還會因異質結結構而改變，因此建立一個優(yōu)化函數(shù)F3=f (MJ ；TJ ； Δ tj ；DPN)。(MJ:導電材料；TJ:熱熔溫度；Δ tj:作業(yè)時間；DPN:禁帶寬度)。本實用新型的太陽能電池的制備工藝流程如圖2所示。
權利要求1.一種P型娃加有機晶體雙面異質結太陽能電池片，其特征在于:包括P型娃襯底，P型硅襯底正面設有絨面，絨面上依次設有隔離層1、N型摻雜層、隔離層I和N-型摻雜層；P型硅襯底背面也設有絨面，絨面上依次設有隔離層1、N型摻雜層，最后沉積有P型有機晶體BWB，最后形成INP結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的P型硅加有機晶體雙面異質結太陽能電池片，其特征在于:所述P型硅加有機晶體雙面異質結太陽能電池片，其最頂層的K型摻雜層上印刷有前電極，并覆蓋有EVA層；其最底層的BWB上設有背電極，并覆以EVA，或直接設有TCO導電玻璃或導電薄膜作為透光又可支撐的背電極。
專利摘要本實用新型公開了一種P型硅加有機晶體雙面異質結太陽能電池片，包括P型硅襯底，P型硅襯底正面設有絨面，絨面上依次設有隔離層I、N型摻雜層、隔離層I和N-型摻雜層；P型硅襯底背面也設有絨面，絨面上依次設有隔離層I、N型摻雜層，最后沉積有P型有機晶體BWB，最后形成INP結構。
文檔編號H01L51/48GK202996910SQ201220750928
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者韓元杰, 李新富, 吳鵬飛, 張冰, 姚英 申請人:浙江金貝能源科技有限公司