一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制備方法，通過在p型非晶硅薄膜表面形成特定的金屬薄膜，以及在所述金屬薄膜表面形成第二導電薄膜，制作了P型非晶硅/金屬薄膜層/TCO界面結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，使TCO/金屬薄膜層/P型非晶硅結(jié)構(gòu)中的界面為歐姆接觸，與傳統(tǒng)P型非晶硅/TCO界面結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)太陽能電池相比，降低了TCO與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，從而降低電池串聯(lián)電阻，有利于提升電池的填充因子。
【專利說明】一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池【技術領域】，尤其涉及一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法。

【背景技術】
[0002]隨著太陽能電池BOS (系統(tǒng)平衡部件)成本比例增大，提高電池轉(zhuǎn)換效率變得尤為重要。在晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池因具有低溫制備、低溫度系數(shù)和高轉(zhuǎn)換效率的特點，被認為是最有競爭力的高效太陽能電池。
[0003]晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池是由多種膜層構(gòu)成，多種膜層之間存在著多種異質(zhì)材料界面，例如P型非晶娃/TCO (Transparent Conductive Oxide,透明導電氧化物)、TCO/Ag和P型非晶硅/i型本征非晶硅等界面，這些異質(zhì)材料界面影響電池效率。P型非晶硅/TCO是指P型非晶娃與TCO兩種材料組成的界面。特別是P型非晶娃/ITO(Indium Tin Oxides,摻錫氧化銦)界面，由于P型非晶硅的有效摻雜過低，導致在P型非晶硅/ITO界面處形成較大的傳輸勢壘，從而增加了晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)的界面電阻，該界面電阻較大會使晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的填充因子降低。
[0004]為了降低電池結(jié)構(gòu)中TC0/P型非晶硅界面的傳輸勢壘，現(xiàn)有技術中主要有以下解決方案:
[0005]a.提高P型非晶硅的有效摻雜。P型非晶硅的摻雜元素為硼，但是往往在摻雜過程中大量的硼原子作為雜質(zhì)原子存在于P型非晶硅薄膜中。在現(xiàn)有技術中通過對摻雜工藝參數(shù)進行調(diào)整，使P型非晶硅薄膜達到非晶態(tài)與晶態(tài)的轉(zhuǎn)變點，可以提高硼的有效摻雜率。但此工藝窗口很窄，工藝穩(wěn)定性較差。
[0006]b.將P型非晶硅制作成P型微晶硅發(fā)射極結(jié)構(gòu)。制備P型微晶硅有利于降低其與TCO的接觸電阻，增加發(fā)射極的電導率。但是電池結(jié)構(gòu)對P型微晶硅的要求很高，為了能夠利用非晶硅鈍化晶粒表面的缺陷，并使制備的P型微晶硅層的電導率較高，P型微晶硅層的厚度應為5-10nm，這要求所制備的P型微晶硅的晶粒直徑滿足〈lnm，且離散分布于非晶硅之間。但此工藝窗口較窄，難以穩(wěn)定控制，若微晶硅晶化率過高，晶粒尺寸過大，會導致界面缺陷密度較大，嚴重降低電池的填充因子和開路電壓。因此，上述兩種方案均不能有效的降低電池結(jié)構(gòu)中TC0/P型非晶硅界面的傳輸勢壘，
[0007]綜上，異質(zhì)結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)的TC0/P型非晶硅界面存在的傳輸勢壘，使TC0/P型非晶硅界面的界面串聯(lián)電阻較大，不利于提升太陽能電池的填充因子。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明實施例提供一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法，用以解決現(xiàn)有技術中存在的異質(zhì)結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)的TC0/P型非晶硅界面存在的傳輸勢壘，使TC0/P型非晶硅界面的界面串聯(lián)電阻較大，不利于提升太陽能電池的填充因子問題。
[0009]本發(fā)明實施例提供一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池，該電池包括:
[0010]在娃襯底的背面依次形成的第一 i型本征非晶娃薄膜、η型非晶娃薄膜、第一導電薄膜和背面金屬電極；
[0011]在所述硅襯底的正面依次形成的第二 i型本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜、在所述P型非晶硅薄膜表面形成的金屬薄膜，以及在所述金屬薄膜表面形成的第二導電薄膜和所述第二導電薄膜上的正面金屬電極。與傳統(tǒng)P型非晶硅/TCO界面結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明實施例提供異質(zhì)結(jié)太陽能電池降低了 TCO與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，則降低了電池的串聯(lián)電阻，有利于提升電池的填充因子。
[0012]進一步地，所述金屬薄膜的功函數(shù)大于所述P型非晶硅薄膜。所述金屬薄膜的功函數(shù)大于所述P型非晶硅薄膜，使金屬薄膜在金屬電極與P型非晶硅薄膜的界面形成反阻擋層或者隧穿層，降低界面?zhèn)鬏旊娮?，而且第二導電薄?金屬薄膜層/P型非晶硅結(jié)構(gòu)中的薄膜界面為歐姆接觸，降低了電池的串聯(lián)電阻。
[0013]進一步地，所述金屬薄膜是采用磁控濺射、熱蒸發(fā)沉積或分子束外延的方式形成的。采用磁控濺射制備的金屬薄膜比較均勻致密，更有利于降低金屬薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0014]進一步地，所述金屬薄膜的厚度為0.1-1Onm0由于金屬薄膜處于入光面，為了降低對金屬薄膜對光的吸收，使更多的光進入P型非晶硅薄膜，金屬薄膜的較佳厚度為2nm。
[0015]進一步地，所述金屬薄膜是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。尤其所述金屬薄膜為鋁薄膜，且厚度為2nm時，鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面為歐姆接觸，降低了鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0016]進一步地，在所述硅襯底的背面依次形成的第一 i型本征非晶硅薄膜、η型非晶硅薄膜是采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式形成的。
[0017]進一步地，在所述硅襯底的正面依次形成的第二 i型本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜是采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式形成的。
[0018]本發(fā)明實施例還提供一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，包括:
[0019]在硅襯底的背面形成第一 i型本征非晶硅薄膜，在所述i型本征非晶硅薄膜表面形成η型非晶硅薄膜；
[0020]在所述硅襯底的正面形成第二 i型本征非晶硅薄膜，在所述第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成P型非晶娃薄膜；
[0021]在所述η型非晶硅薄膜表面形成第一導電薄膜以及在所述第一導電薄膜的表面形成背面金屬電極；
[0022]在所述P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，在所述金屬薄膜表面形成第二導電薄膜，以及在所述第二導電薄膜表面形成正面金屬電極。該方法制備的電池結(jié)的TCO/金屬薄膜層/P型非晶硅結(jié)構(gòu)中的薄膜界面為歐姆接觸，與傳統(tǒng)P型非晶硅/TCO界面結(jié)構(gòu)相比，降低了 TCO與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，則降低了電池的串聯(lián)電阻，有利于提升電池的填充因子。
[0023]進一步地，在所述P型非晶硅薄膜表面形成的所述金屬薄膜的功函數(shù)大于所述P型非晶硅薄膜。形成的金屬薄膜的功函數(shù)大于P型非晶硅薄膜，使其在金屬電極與P型非晶硅薄膜的界面形成反阻擋層或者隧穿層，降低界面?zhèn)鬏旊娮?，而且第二導電薄?金屬薄膜層/P型非晶硅結(jié)構(gòu)中的薄膜界面為歐姆接觸，降低了電池的串聯(lián)電阻。
[0024]進一步地，采用磁控濺射、熱絲蒸發(fā)沉積或分子束外延方式在所述P型非晶硅薄膜表面形成所述金屬薄膜。采用磁控濺射制備的金屬薄膜比較均勻致密，更有利于降低金屬薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0025]進一步地，所述金屬薄膜的厚度為0.1-1Onm0由于鋁薄膜處于入光面，為了降低對鋁薄膜對光的吸收，使更多的光進入P型非晶硅薄膜，Al薄膜的較佳厚度為2nm。
[0026]進一步地，所述金屬薄膜是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。尤其所述金屬薄膜為鋁薄膜，且厚度為2nm時，鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面為歐姆接觸，降低了鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0027]進一步地，采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式在所述硅襯底背面形成所述第一 i型本征非晶硅薄膜以及在所述第一 i型本征非晶硅薄膜表面形成所述η型非晶硅薄膜。
[0028]進一步地，采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式在所述硅襯底正面形成所述第二 i型本征非晶硅薄膜以及在所述第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成所述P型非晶硅薄膜。
[0029]上述實施例中，利用金屬薄膜/P型非晶硅的界面歐姆接觸性能，以及金屬薄膜/ITO導電薄膜界面的歐姆接觸性，在P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，以及在金屬薄膜表面形成第二導電薄膜，制作了 P型非晶硅/金屬薄膜層/ITO導電薄膜界面結(jié)構(gòu)，使ITO導電薄膜/金屬薄膜層/P型非晶硅結(jié)構(gòu)中的薄膜界面為歐姆接觸，與傳統(tǒng)P型非晶硅/ITO導電薄膜界面結(jié)構(gòu)相比，降低了 ITO導電薄膜與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，同時降低了傳統(tǒng)P型非晶硅/ITO界面結(jié)構(gòu)的界面串聯(lián)電阻，有利于提升電池的填充因子。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實施例提供的兩種類型異質(zhì)結(jié)太陽能電池的串聯(lián)電阻值的實驗結(jié)果的不意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法流程圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明實施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明實施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖7為本發(fā)明實施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖8為本發(fā)明實施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部份實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0040]如圖1所示的本發(fā)明實施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該太陽能電池包括:
[0041]在硅襯底I的背面依次形成的第一 i型本征非晶硅薄膜2、η型非晶硅薄膜3、第一導電薄膜7和背面金屬電極8 ；
[0042]在硅襯底的正面依次形成的第二 i型本征非晶硅薄膜4、p型非晶硅薄膜5、在P型非晶硅薄膜表面形成的金屬薄膜6，以及在金屬薄膜6表面形成的第二導電薄膜9和第二導電薄膜9上的正面金屬電極10。
[0043]其中，硅襯底I的正面是指入射光面，硅襯底I的背面是指背光面，硅襯底I為N型，硅襯底I為單晶硅襯底或多晶硅襯底，其厚度為60-200 μ m，其電阻率為0.5-5 Ω.cm,其晶格方向為(100)。
[0044]第一 i型本征非晶硅薄膜2的厚度是3-10nm，優(yōu)選的，形成的第一 i型本征非晶硅薄膜2的厚度為6nm，第一 i型本征非晶硅薄膜2表面上的η型非晶硅薄膜3的厚度為3-10nm,優(yōu)選的,形成的η型非晶娃薄膜3的厚度為8nm。較佳地,在娃襯底的背面依次形成的第一 i型本征非晶硅薄膜、η型非晶硅薄膜是采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式形成的。
[0045]第二 i型本征非晶硅薄膜4的厚度為3-10nm，優(yōu)選的，形成的第二 i型本征非晶硅薄膜4的厚度為6nm，第二 i型本征非晶硅薄膜4表面上形成的p型非晶硅薄膜5的厚度是3-10nm,優(yōu)選的,形成的p型非晶娃薄膜5的厚度為6nm。較佳地,在娃襯底的正面依次形成的第二 i型本征非晶硅薄膜4，P型非晶硅薄膜5是采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式形成的。P型非晶硅薄膜5可以是非晶硅薄膜或者微晶硅薄膜，實施例中的i型本征非晶硅薄膜為硅襯底上的鈍化薄膜層。
[0046]較佳地,在P型非晶娃薄膜5表面形成的金屬薄膜6的功函數(shù)大于P型非晶娃薄膜5，使金屬薄6在正面金屬電極10與P型非晶硅薄膜5的界面形成反阻擋層或者隧穿層，降低界面?zhèn)鬏旊娮?，而且第二導電薄?/金屬薄膜6/P型非晶硅5結(jié)構(gòu)中的薄膜界面為歐姆接觸，降低了電池的串聯(lián)電阻。實施例中的功函數(shù)是指把一個電子從固體內(nèi)部剛剛移到此物體表面所需的最少的能量，功函數(shù)是金屬的重要屬性。
[0047]較佳地，金屬薄膜6是采用磁控濺射、熱蒸發(fā)沉積或分子束外延的方式形成的。采用磁控濺射制備的金屬薄膜6比較均勻致密，更有利于降低金屬薄膜/p型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0048]較佳地，金屬薄膜6的厚度為0.1-1Onm0由于鋁薄膜處于入光面，為了降低對鋁薄膜對光的吸收，使更多的光進入P型非晶硅薄膜，Al薄膜的較佳厚度為2nm。
[0049]較佳地，金屬薄膜6是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。尤其金屬薄膜6為鋁薄膜，且厚度為2nm時，鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面為歐姆接觸，降低了鋁薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0050]第一導電薄膜7是在背面η型非晶娃薄膜3的表面上形成的TCO導電薄膜,第一導電薄膜7的厚度是50—200nm，優(yōu)選的，第一導電薄膜7為ITO導電薄膜，其厚度為90nm，其電阻率是1Ε-4-6Ε-4Ω.cm，其透光率約為79-85%，通常是采用磁控濺射的方式形成的。第一導電薄膜，能夠提高紅外段波長的反射率，提高電池短路電流。
[0051]背面金屬電極8為Ag金屬電極。
[0052]金屬薄膜6表面形成的第二導電薄膜9通常為ITO導電薄膜，厚度是60_100nm，優(yōu)選的，第二導電薄膜9的厚度為80nm，其電阻率是1E-4至6E-4 Ω.cm，其透光率約為79%至85%，通常是采用磁控濺射的方式形成的。第二導電薄膜9的高透光率能夠增加電池入射光子數(shù)，從而提高電池短路電流。
[0053]第二導電薄膜9上的正面金屬電極10是通過正面電極絲網(wǎng)印刷工藝形成的，通常是銀電極。
[0054]對本實施例提供的包括ITO/金屬薄膜/p型非晶硅界面結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)太陽能電池(樣品1-8)和采用相同工藝制作的包括傳統(tǒng)ITO/p型非晶硅界面結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)太陽能電池(樣品9-16)分別進行串聯(lián)電阻測試實驗，兩種類型異質(zhì)結(jié)太陽能電池的串聯(lián)電阻值的實驗結(jié)果如圖2所示，根據(jù)實驗結(jié)果可以得到本實施例中的包括ITO/金屬薄膜/p型非晶硅界面結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的串聯(lián)電阻的平均值為1.8Ω.cm2，而采用相同工藝制作的包括傳統(tǒng)ITO/p型非晶硅界面結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的串聯(lián)電阻的平均值為1.3 Ω.cm2。
[0055]綜上，本發(fā)明實施例提供的包括ITO/金屬薄膜/p型非晶硅界面結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)太陽能電池與傳統(tǒng)的P型非晶硅/ITO界面結(jié)構(gòu)的電池相比，界面間的傳輸勢壘有所降低，電池的界面串聯(lián)電阻較小。這是因為在傳統(tǒng)的P型非晶硅/ITO界面結(jié)構(gòu)的電池中，ITO導電薄膜與P型非晶硅具有不同的功函數(shù)，ITO是金屬氧化物，P型非晶硅是硅化合物，兩種材料的帶隙差較大，P型非晶硅/ITO界面存在肖特基勢壘，導致了大的界面電阻。而在ITO導電薄膜與P型非晶硅之間制備金屬薄膜作為過渡層以后，ITO/金屬薄膜界面的電阻值很小，可以看作ITO/金屬薄膜界面為歐姆接觸，由于金屬薄膜的功函數(shù)高于P型非晶硅薄膜，因此金屬薄膜/P型非晶硅界面也為歐姆接觸，故ITO/金屬薄膜/p型非晶硅界面的界面電阻也很小。
[0056]在實施例中，利用金屬薄膜/P型非晶硅的界面歐姆接觸性能，以及金屬薄膜/ITO導電薄膜界面的歐姆接觸性，在P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，以及在金屬薄膜表面形成第二導電薄膜，制作了 P型非晶硅/金屬薄膜層/ITO導電薄膜界面結(jié)構(gòu)，使ITO導電薄膜/金屬薄膜層/P型非晶硅結(jié)構(gòu)中的薄膜界面為歐姆接觸，與傳統(tǒng)P型非晶硅/ITO導電薄膜界面結(jié)構(gòu)相比，降低了 ITO導電薄膜與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，同時降低了傳統(tǒng)P型非晶硅/ITO界面結(jié)構(gòu)的界面串聯(lián)電阻，有利于提升電池的填充因子。
[0057]基于相同的技術構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，這些制備方法的具體內(nèi)容可參照上述方法實施例，在此不再贅述。
[0058]本發(fā)明實施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，如圖3所示，包括:
[0059]步驟301，在硅襯底的背面形成第一 i型本征非晶硅薄膜，在i型本征非晶硅薄膜表面形成η型非晶硅薄膜；
[0060]步驟302，在硅襯底的正面形成第二 i型本征非晶硅薄膜，在第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成P型非晶娃薄膜；
[0061]步驟303，在P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜；
[0062]步驟304，在η型非晶硅薄膜表面形成第一導電薄膜以及在第一導電薄膜的表面形成背面金屬電極；
[0063]步驟305，在金屬薄膜表面形成第二導電薄膜，以及在第二導電薄膜表面形成正面金屬電極。
[0064]實施中，硅襯底為N型硅片，在步驟301之前，對N型硅片進行制絨和清洗處理，具體過程為:
[0065]制絨處理:配置20L的堿溶液，溶液配比為=NaOH (0.2 % <wt<2 % ), IPA(5%<Vol<15% ),Na2Si03 (0.8% <wt〈6% )，溶液溫度為 75_85°C，制絨時間為 25_40min。
[0066]清洗處理:采用標準的RCA溶液，在溫度為65-80°C下對硅片進行清洗，清洗時間為 15min。
[0067]較佳地，步驟301中，采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式在硅襯底背面形成第一 i型本征非晶硅薄膜以及在第一 i型本征非晶硅薄膜表面形成η型非晶硅薄膜，形成的電池結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0068]具體的，將硅片對硅片送入PECVD真空腔室，使硅片的背面裸露在真空腔中，對腔室進行氫氣吹掃2-3次，待溫度穩(wěn)定后進行等離子體起輝沉積第一 i型本征非晶硅薄膜。沉積工藝為:溫度為150-200°C，壓強1-2.5Torr，氫硅比4% -15%，形成的第一 i型本征非晶硅薄膜厚度為3-10nm，優(yōu)選的，形成的第一 i型本征非晶硅薄膜的厚度為6nm。然后再對腔室進行氫氣吹掃2-3次，待溫度穩(wěn)定后進行等離子體起輝，在第一 i型本征非晶硅薄膜表面沉積η型非晶硅薄膜。沉積工藝為:溫度為150-200°C，壓強1_2.5Torr，氫硅比4% -15%,η型非晶硅薄膜的摻雜元素是磷，P/Si比例為1:5至1:1，形成的η型非晶硅薄膜的厚度為3-10nm,優(yōu)選的,形成的η型非晶娃薄膜的厚度為8nm。
[0069]較佳地，步驟302中，采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式在硅襯底正面形成第二 i型本征非晶硅薄膜以及在第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成P型非晶硅薄膜，形成的電池結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0070]具體的，將硅片對硅片送入PECVD真空腔室，使硅片的正面裸露在真空腔中，對腔室進行氫氣吹掃2-3次，待溫度穩(wěn)定后進行等離子體起輝沉積第二 i型本征非晶硅薄膜。沉積工藝為:溫度為150-200°C，壓強1-2.5Torr，氫硅比4% -15%，第二 i型本征非晶硅薄膜的厚度為3-10nm，優(yōu)選的，形成的第二 i型本征非晶硅薄膜的厚度為6nm ;然后對腔室進行氫氣吹掃2-3次，待溫度穩(wěn)定后進行等離子體起輝，在第二 i型本征非晶硅薄膜表面沉積P型非晶硅薄膜。沉積工藝為:溫度為150-200°C，壓強1-2.5Torr，氫硅比4% -15%，P型非晶硅薄膜的摻雜元素是硼，B/Si比例為1:5至1:1，P型非晶硅薄膜的厚度為3-10nm，優(yōu)選的，形成的P型非晶硅薄膜的厚度為6nm。
[0071]步驟303中，采用磁控濺射、熱絲蒸發(fā)沉積、分子束外延等方式在P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜后形成的電池結(jié)構(gòu)如圖6所示。
[0072]較佳地，在P型非晶硅薄膜表面形成的金屬薄膜的功函數(shù)大于P型非晶硅薄膜。形成的金屬薄膜的功函數(shù)大于P型非晶硅薄膜，使其在金屬電極與P型非晶硅薄膜的界面形成反阻擋層或者隧穿層，降低界面?zhèn)鬏旊娮?，而且第二導電薄?金屬薄膜層/P型非晶硅結(jié)構(gòu)中的薄膜界面為歐姆接觸，降低了電池的串聯(lián)電阻。
[0073]較佳地，采用磁控濺射、熱絲蒸發(fā)沉積或分子束外延方式在P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜。優(yōu)選的，利用磁控濺射法在P型非晶硅表面沉積金屬薄膜，則要求其濺射或者沉積時離子能量較小，避免對非晶硅薄膜或者界面造成損傷。采用磁控濺射制備的金屬薄膜比較均勻致密，更有利于降低金屬薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0074]較佳地，金屬薄膜的厚度為0.1-1Onm0由于鋁薄膜處于入光面，為了降低對鋁薄膜對光的吸收，使更多的光進入P型非晶硅薄膜，Al薄膜的較佳厚度為2nm。
[0075]較佳地，金屬薄膜是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。尤其金屬薄膜為鋁薄膜，且厚度為2nm時，鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面為歐姆接觸，降低了鋁薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0076]優(yōu)選的，在P型非晶硅表面沉積一層金屬鋁薄膜，其結(jié)構(gòu)為晶態(tài)，以使在鋁薄膜/p型非晶硅薄膜材料界面，通過Al原子擴散，形成一種金屬化合物，使其在鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面形成反阻擋層或者隧穿層，即鋁薄膜/P型非晶硅薄膜界面為歐姆接觸，降低了鋁薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0077]步驟304中，采用磁控濺射的方式在η型非晶硅薄膜表面形成第一導電薄膜，第一導電薄膜通常是ITO導電薄膜，ITO導電薄膜的厚度為90nm，其電阻率是1.2E-4 Ω.cm，其透光率約為81%，此步驟形成的電池結(jié)構(gòu)如圖7所示。
[0078]步驟305中采用磁控濺射的方式在P型非晶硅薄膜表面形成第二導電薄膜，第二導電薄膜通常是ITO導電薄膜，ITO導電薄膜的厚度為80nm，其電阻率是1.2E-4 Ω.cm，其透光率約為82% ;第二導電薄膜上的正面金屬電極是通過正面電極絲網(wǎng)印刷工藝形成的，通常是銀電極，形成的電池結(jié)構(gòu)如圖8所示。
[0079]上述實施例中，步驟301與步驟302之間，以及步驟304和步驟305之間沒有嚴格的時序要求。
[0080]在實施例中，利用金屬薄膜/P型非晶硅的界面歐姆接觸性能，以及金屬薄膜/ITO導電薄膜界面的歐姆接觸性，在P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，以及在金屬薄膜表面形成第二導電薄膜，制作了 P型非晶硅/金屬薄膜層/ITO導電薄膜界面結(jié)構(gòu)，使ITO導電薄膜/金屬薄膜層/P型非晶硅結(jié)構(gòu)中的薄膜界面為歐姆接觸，與傳統(tǒng)P型非晶硅/ITO導電薄膜界面結(jié)構(gòu)相比，降低了 ITO導電薄膜與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，同時降低了傳統(tǒng)P型非晶硅/ITO界面結(jié)構(gòu)的界面串聯(lián)電阻，有利于提升電池的填充因子。
[0081]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內(nèi)的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0082]顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，包括: 在硅襯底的背面依次形成的第一 i型本征非晶硅薄膜、η型非晶硅薄膜、第一導電薄膜和背面金屬電極； 在所述硅襯底的正面依次形成的第二 i型本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜、在所述P型非晶硅薄膜表面形成的金屬薄膜，以及在所述金屬薄膜表面形成的第二導電薄膜和所述第二導電薄膜上的正面金屬電極。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬薄膜的功函數(shù)大于所述P型非晶硅薄膜。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬薄膜是采用磁控濺射、熱蒸發(fā)沉積或分子束外延的方式形成的。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬薄膜的厚度為0.l-10nm。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬薄膜是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，在所述硅襯底的背面依次形成的所述第一 i型本征非晶硅薄膜、所述η型非晶硅薄膜是采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式形成的。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，在所述硅襯底的正面依次形成的所述第二 i型本征非晶硅薄膜、所述P型非晶硅薄膜是采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式形成的。
8.一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，包括: 在硅襯底的背面形成第一 i型本征非晶硅薄膜，在所述i型本征非晶硅薄膜表面形成η型非晶硅薄膜； 在所述硅襯底的正面形成第二 i型本征非晶硅薄膜，在所述第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成P型非晶硅薄膜； 在所述η型非晶硅薄膜表面形成第一導電薄膜以及在所述第一導電薄膜的表面形成背面金屬電極； 在所述P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，在所述金屬薄膜表面形成第二導電薄膜，以及在所述第二導電薄膜表面形成正面金屬電極。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述P型非晶硅薄膜表面形成的所述金屬薄膜的功函數(shù)大于所述P型非晶硅薄膜。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，采用磁控濺射、熱絲蒸發(fā)沉積或分子束外延方式在所述P型非晶硅薄膜表面形成所述金屬薄膜。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述金屬薄膜的厚度為0.l-10nm。
12.如權(quán)利要求8-11任一項所述的方法，其特征在于，所述金屬薄膜是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式在所述硅襯底背面形成所述第一 i型本征非晶硅薄膜以及在所述第一 i型本征非晶硅薄膜表面形成所述η型非晶硅薄膜。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，采用等離子體化學氣相沉積PECVD的方式在所述硅襯底正面形成所述第二 i型本征非晶硅薄膜以及在所述第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成所述P型非晶硅薄膜。
【文檔編號】H01L31/18GK104362211SQ201410586357
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】張 林, 王進, 任明沖, 谷士斌, 何延如, 楊榮, 李立偉, 郭鐵, 孟原 申請人:新奧光伏能源有限公司