具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，它包括N型晶體硅襯底、正面本征非晶硅層、輕摻雜P型非晶硅層、正面透明導(dǎo)電膜層、正面銀柵極、重?fù)诫sP型非晶硅層、背面本征非晶硅層、重?fù)诫sN型非晶硅層、背面透明導(dǎo)電膜層和背面銀柵極，N型晶體硅襯底具有一正面和一背面；其中，重?fù)诫sP型非晶硅層，作為選擇性發(fā)射極，設(shè)置于正面透明導(dǎo)電膜層和輕摻雜P型非晶硅層的接觸部位，其具有多個重?fù)诫sP型非晶硅單體，并且分別與正面銀柵極的柵線一一對應(yīng)，分別位于相對應(yīng)的柵線的正下方；重?fù)诫sN型非晶硅層沉積在背面本征非晶硅層的下表面上。本實用新型能夠降低載流子的復(fù)合，降低發(fā)射極對載流子的吸收，從而提高開路電壓和短路電流，進(jìn)而提高異質(zhì)結(jié)電池的效率。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，屬于異質(zhì)結(jié)太陽能 電池【技術(shù)領(lǐng)域】。 具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，以N型晶體硅作為襯底制作異質(zhì)結(jié)太陽能電池器件，一般使用的是本征型 (intrinsic)的非晶硅薄膜（a-Si:H)鈍化晶體硅（襯底）的上下表面，同時加上重?fù)诫s的 p+-a-Si :H形成發(fā)射極和n+-a-Si :H形成背場（BSF)，但由于均勻發(fā)射極需要較高的摻雜濃 度和較厚的發(fā)射極厚度，由于發(fā)射極的硼原子形成的缺陷存在，載流子在發(fā)射極區(qū)域的復(fù) 合，使得鈍化效果降低，導(dǎo)致開路電壓和短路電流都會降低，進(jìn)而使得整體電池的轉(zhuǎn)換效率 降低。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種具有選擇性發(fā) 射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，它能夠降低載流子的復(fù)合，降低發(fā)射極對載流子的吸收，從而提 商開路電壓和短路電流，進(jìn)而提商異質(zhì)結(jié)電池的效率。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是：一種具有選擇性發(fā)射極的異 質(zhì)結(jié)太陽能電池，它包括N型晶體硅襯底、正面本征非晶硅層、輕摻雜P型非晶硅層、正面透 明導(dǎo)電膜層、正面銀柵極、重?fù)诫sP型非晶硅層、背面本征非晶硅層、重?fù)诫sN型非晶硅層、 背面透明導(dǎo)電膜層和背面銀柵極，N型晶體硅襯底具有一正面和一背面；正面本征非晶硅 層沉積在N型晶體硅襯底的正面上；輕摻雜P型非晶硅層沉積在正面本征非晶硅層的上表 面上；正面透明導(dǎo)電膜層位于輕摻雜P型非晶硅層的上表面上；正面銀柵極位于正面透明 導(dǎo)電膜層的上表面上；重?fù)诫sP型非晶硅層，作為選擇性發(fā)射極，設(shè)置于正面透明導(dǎo)電膜層 和輕摻雜P型非晶硅層的接觸部位，其具有多個重?fù)诫sP型非晶硅單體，并且分別與正面銀 柵極的柵線一一對應(yīng)，分別位于相對應(yīng)的柵線的正下方；背面本征非晶硅層沉積在N型晶 體硅襯底的背面上；重?fù)诫sN型非晶硅層沉積在背面本征非晶硅層的下表面上；背面透明 導(dǎo)電膜層沉積在重?fù)诫sN型非晶硅層的下表面上；背面銀柵極位于背面透明導(dǎo)電膜層的下 表面上。
[0005] 進(jìn)一步，所述的正面透明導(dǎo)電膜層和/或背面透明導(dǎo)電膜層為ΙΤ0薄膜。
[0006] 進(jìn)一步，所述的N型晶體娃襯底的厚度為90?300 μ m。
[0007] 進(jìn)一步，所述的正面本征非晶硅層和/或背面本征非晶硅層的厚度為3?15nm，禁 帶寬度為1.6?1.8eV。
[0008] 進(jìn)一步，所述的輕摻雜P型非晶硅層和/或重?fù)诫sN型非晶硅層的厚度為3? 20nm，禁帶寬度為1. 7?1. 9eV。
[0009] 進(jìn)一步，所述的正面透明導(dǎo)電膜層的厚度為60?90nm。
[0010] 進(jìn)一步，所述的背面透明導(dǎo)電膜層的厚度為80?150nm。
[0011] 進(jìn)一步，所述的重?fù)诫sP型非晶硅層的厚度為3?20nm，禁帶寬度為1. 7?1. 9eV， 重?fù)诫sP型非晶硅單體的寬度為20?150 μ m。
[0012] 本實用新型還提供了一種具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備方法，其 中，選擇性發(fā)射極的制作步驟如下：a)在輕摻雜P型非晶硅層的上表面上沉積一層重?fù)诫s 的P型非晶硅；b)在該重?fù)诫s的P型非晶硅的上表面上制備多個掩膜體，保證掩膜體分別 與所要制備的正面銀柵極的柵線一一對應(yīng)，并且分別位于相對應(yīng)的柵線的正下方；c)通過 反應(yīng)離子刻蝕法，刻蝕掉除掩膜體下方之外的重?fù)诫s的P型非晶硅，留下重?fù)诫sP型非晶硅 單體，形成作為選擇性發(fā)射極的重?fù)诫sP型非晶硅層。
[0013] 本實用新型還提供了另一種具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備方法， 其中，選擇性發(fā)射極的制作步驟如下：
[0014] a)在輕摻雜P型非晶硅層的上表面上制備多個掩膜體，保證相鄰的掩膜體之間形 成的區(qū)域與所要制備的正面銀柵極的柵線一一對應(yīng)，并且所形成的區(qū)域分別位于相對應(yīng)的 柵線的正下方；
[0015] b)在輕摻雜P型非晶硅層的上表面上沉積重?fù)诫s的P型非晶硅，從而在相鄰的掩 膜體之間形成的區(qū)域內(nèi)得到重?fù)诫sP型非晶硅單體，形成作為選擇性發(fā)射極的重?fù)诫sP型 非晶硅層。
[0016] 采用了上述技術(shù)方案后，該具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池由于保持了重 摻雜P型非晶硅層，其與正面透明導(dǎo)電膜層接觸可以降低鈍化層的體電阻，從而保持電池 的填充因子FF不變，同時，由于將與太陽光入射光線部分的均勻摻雜的重?fù)诫sp+-a-Si :H 替換為弱摻雜濃度的p-a-Si:H，即輕摻雜P型非晶硅層，可以降低載流子的復(fù)合，得到較 好的鈍化效果，從而保證獲得更高的異質(zhì)結(jié)電池開路電壓（Voc);同時，降低了由于硼原子 缺陷引起的光吸收導(dǎo)致的短路電流減少，與常規(guī)的均勻摻雜的發(fā)射極相比，短路電流更大 (Isc)，概括來說，通過形成選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽電池，可以降低載流子的復(fù)合，降低 發(fā)射極對載流子的吸收，從而提商開路電壓和短路電流，進(jìn)而提商異質(zhì)結(jié)電池的效率；另 夕卜，本制備方法的工藝流程與常規(guī)的PECVD沉積a-Si :H基本一致，只需在PECVD最后的沉 積工藝部分，加掩膜，沉積一層高摻雜的P+-a-Si :H，即重?fù)诫sP型非晶硅層，基本不額外增 加成本，工藝簡單實用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型的實施例一中的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制 備圖；
[0018] 圖2為本實用新型的實施例一中的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的流 程圖；
[0019] 圖3為本實用新型的實施例二中的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制 備圖；
[0020] 圖4為本實用新型的實施例二中的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的流 程圖。

【具體實施方式】
[0021] 為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附 圖，對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0022] 實施例一
[0023] 如圖1所示，一種具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，它包括：
[0024] - N型晶體娃襯底1，其具有一正面和一背面；
[0025] -正面本征非晶硅層2,沉積在N型晶體硅襯底1的正面上；
[0026] -輕摻雜P型非晶娃層3,沉積在正面本征非晶娃層2的上表面上；
[0027] -正面透明導(dǎo)電膜層4,位于輕摻雜P型非晶硅層3的上表面上；
[0028] -正面銀柵極5,位于正面透明導(dǎo)電膜層4的上表面上；
[0029] -重?fù)诫sP型非晶硅層，作為選擇性發(fā)射極，設(shè)置于正面透明導(dǎo)電膜層4和輕摻雜 P型非晶硅層3的接觸部位，其具有多個重?fù)诫sP型非晶硅單體6-1，并且分別與正面銀柵 極5的柵線一一對應(yīng)，分別位于相對應(yīng)的柵線的正下方；
[0030] 一背面本征非晶硅層7,沉積在N型晶體硅襯底1的背面上；
[0031] -重?fù)诫sN型非晶娃層8,沉積在背面本征非晶娃層7的下表面上；
[0032] -背面透明導(dǎo)電膜層9,沉積在重?fù)诫sN型非晶硅層8的下表面上；
[0033] -背面銀柵極10,位于背面透明導(dǎo)電膜層9的下表面上。
[0034] 其中，正面透明導(dǎo)電膜層4和/或背面透明導(dǎo)電膜層9可以為ΙΤ0薄膜；N型晶體 硅襯底1的厚度優(yōu)先為90?300 μ m ;正面本征非晶硅層2和/或背面本征非晶硅層7的 厚度為3?15nm，禁帶寬度為1. 6?1. 8eV ;輕摻雜P型非晶硅層3和/或重?fù)诫sN型非晶 硅層8的厚度為3?20nm，禁帶寬度為1. 7?1. 9eV ;正面透明導(dǎo)電膜層4的厚度為60? 90nm ;背面透明導(dǎo)電膜層9的厚度為80?150nm ;重?fù)诫sP型非晶硅層的厚度為3?20nm， 禁帶寬度為1. 7?1. 9eV，重?fù)诫sP型非晶硅單體6-1的寬度為20?150 μ m。
[0035] 本實施例中的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝可以如下：如圖 1、2所示，厚度約200微米的N型晶體硅經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)的RCA清洗，制絨和HF酸液dip處理，在 背面通過PECVD工藝沉積一層背面本征非晶硅層7,厚度為3?15nm，鈍化N型晶體硅襯底 1的背面，減小表面復(fù)合速率，再沉積一層重?fù)诫s的n+-a-Si:H，典型厚度為3-20nm，形成重 摻雜N型非晶硅層8,在N型晶體硅襯底1的正面通過PECVD工藝沉積一層正面本征非晶硅 層2,厚度為3-15nm，鈍化N型晶體硅襯底1的正面，減小表面復(fù)合速率，再沉積一層輕摻雜 的P型非晶娃，硼的摻雜濃度為1018cnT3?1019cnT 3,薄膜厚度約3-20nm，從而形成輕摻雜P 型非晶硅層3 ;再沉積一層重?fù)诫s的p型非晶硅12,硼的摻雜濃度為102°cnT3?1021cnT 3,厚 度為3-20nm，上述工藝結(jié)束后，在重?fù)诫s的p型非晶硅12上加掩膜體11，掩膜體11阻擋抗 刻蝕部分的寬度根據(jù)柵極的細(xì)柵寬度決定，可以等于柵極的細(xì)柵寬度，一般為20-150um，再 通過反應(yīng)離子刻蝕的方法，去除除掩膜體11下方之外的厚度為3-20nm的重?fù)诫s的p型非 晶硅12,留下具有選擇性發(fā)射極作用的重?fù)诫s的p+-a-Si:H，上述主體電池結(jié)構(gòu)完成后，通 過濺射或蒸鍍等方法，在上述異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的上、下表面沉積透明導(dǎo)電膜（TC0薄膜），再用低 溫銀漿料在上、下表面絲網(wǎng)印刷工序，經(jīng)過低溫?zé)Y(jié)（<250°C)工藝得到銀柵極，完成異質(zhì) 結(jié)電池的制作，具體工藝流程如圖2所示。
[0036] 實施例二
[0037] 如圖3、4所示，實施例二的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的最終結(jié)構(gòu)與 實施例一種的相同，不同是其制備方法，實施例二中的制備方法如下：厚度約200微米的N 型晶體硅經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)的RCA清洗，制絨和HF酸液dip處理，在背面通過PECVD工藝沉積一層 背面本征非晶硅層7,厚度為3-15nm，鈍化N型晶體硅襯底1的背面，減小表面復(fù)合速率，再 沉積一層重?fù)诫s的n+-a-Si :H，典型厚度為3-20nm，形成重?fù)诫sN型非晶硅層8,在N型晶體 硅襯底1的正面通過PECVD工藝沉積一層正面本征非晶硅層2,厚度為3-15nm，鈍化N型晶 體硅襯底1的正面，減小表面復(fù)合速率，再沉積一層輕摻雜的P型非晶硅，硼的摻雜濃度為 1018cnT3?1019cnT3,厚度約3-20nm，從而形成輕摻雜P型非晶硅層3 ;在輕摻雜P型非晶硅層 3上制備掩膜體11，掩膜體11的寬度為20-150微米，再沉積一層重?fù)诫s的p型非晶硅12, 從而在相鄰的掩膜體11之間形成的區(qū)域11-1內(nèi)得到重?fù)诫sP型非晶硅單體6-1，形成作為 選擇性發(fā)射極的重?fù)诫sP型非晶硅層，硼的摻雜濃度為102°cnT3?1021cnT 3,厚度為3-20nm， 上述主體電池結(jié)構(gòu)完成后，通過濺射或蒸鍍等方法，在上述異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的上、下表面沉積透 明導(dǎo)電膜（TCO薄膜），再用低溫銀漿料在上下表面絲網(wǎng)印刷工序，經(jīng)過低溫?zé)Y(jié)（<250°C ) 工藝得到銀柵極，完成異質(zhì)結(jié)電池的制作，具體工藝流程如圖4所示。
[0038] 本實用新型的工作原理如下：
[0039] 該具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池由于保持了重?fù)诫sP型非晶硅層，其與 正面透明導(dǎo)電膜層4接觸可以降低鈍化層的體電阻，從而保持電池的填充因子FF不變，同 時，由于將與太陽光入射光線部分的均勻摻雜的重?fù)诫sP+-a_Si :H替換為弱摻雜濃度的 p-a-Si:H，即輕摻雜P型非晶硅層3,可以降低載流子的復(fù)合，得到較好的鈍化效果，從而保 證獲得更高的異質(zhì)結(jié)電池開路電壓（Voc);同時，降低了由于硼原子缺陷引起的光吸收導(dǎo) 致的短路電流減少，與常規(guī)的均勻摻雜的發(fā)射極相比，短路電流更大（Isc)，概括來說，通過 形成選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽電池，可以降低載流子的復(fù)合，降低發(fā)射極對載流子的吸 收，從而提商開路電壓和短路電流，進(jìn)而提商異質(zhì)結(jié)電池的效率；另外，本制備方法的工藝 流程與常規(guī)的PECVD沉積a-Si :Η基本一致，只需在PECVD最后的沉積工藝部分，加掩膜，沉 積一層高摻雜的P+-a-Si:H，即重?fù)诫sP型非晶硅層，基本不額外增加成本，工藝簡單實用。
[0040] 以上所述的具體實施例，對本實用新型解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn) 行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用 于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn) 等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，它包括： 一 N型晶體娃襯底（1)，其具有一正面和一背面； 一正面本征非晶硅層（2)，沉積在N型晶體硅襯底（1)的正面上； 一輕摻雜P型非晶娃層（3)，沉積在正面本征非晶娃層（2)的上表面上； 一正面透明導(dǎo)電膜層（4)，位于輕摻雜P型非晶硅層（3)的上表面上； 一正面銀柵極（5)，位于正面透明導(dǎo)電膜層（4)的上表面上； 一重?fù)诫sP型非晶硅層，作為選擇性發(fā)射極，設(shè)置于正面透明導(dǎo)電膜層（4)和輕摻雜P 型非晶硅層（3)的接觸部位，其具有多個重?fù)诫sP型非晶硅單體（6-1)，并且分別與正面銀 柵極（5)的柵線 對應(yīng)，分別位于相對應(yīng)的柵線的正下方； 一背面本征非晶硅層（7)，沉積在N型晶體硅襯底（1)的背面上； 一重?fù)诫sN型非晶娃層（8)，沉積在背面本征非晶娃層（7)的下表面上； 一背面透明導(dǎo)電膜層（9)，沉積在重?fù)诫sN型非晶硅層（8)的下表面上； 一背面銀柵極（10)，位于背面透明導(dǎo)電膜層（9)的下表面上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于：所述 的正面透明導(dǎo)電膜層（4)和/或背面透明導(dǎo)電膜層（9)為ITO薄膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于：所述 的N型晶體硅襯底⑴的厚度為90?300 μ m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于：所述 的正面本征非晶硅層（2)和/或背面本征非晶硅層（7)的厚度為3?15nm，禁帶寬度為 1. 6 ?1. 8eV。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于：所述 的輕摻雜P型非晶硅層（3)和/或重?fù)诫sN型非晶硅層（8)的厚度為3?20nm，禁帶寬度 為 1. 7 ?1. 9eV。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于：所述 的正面透明導(dǎo)電膜層⑷的厚度為60?90nm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于：所述 的背面透明導(dǎo)電膜層（9)的厚度為80?150nm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有選擇性發(fā)射極的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于：所述 的重?fù)诫sP型非晶硅層的厚度為3?20nm，禁帶寬度為1. 7?1. 9eV，重?fù)诫sP型非晶硅單 體（6-1)的寬度為20?150 μ m。
【文檔編號】H01L31/0352GK203850312SQ201420262009
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】包健 申請人:常州天合光能有限公司