一種高效異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種晶硅太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能電池是一種有效地吸收太陽(yáng)輻射能，利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，當(dāng)太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-電子對(duì)(V_Epair)，在P-N結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。由于是利用各種勢(shì)皇的光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換成電能的固體半導(dǎo)體器件，故又稱太陽(yáng)能電池或光伏電池，是太陽(yáng)能電池陣電源系統(tǒng)的重要組件。太陽(yáng)能電池主要有晶硅(Si)電池，三五族半導(dǎo)體電池(GaAs, Cds/Cu2S, Cds/CdTe, Cds/InP, CdTe/Cu2Te)，無機(jī)電池，有機(jī)電池等，其中晶硅太陽(yáng)能電池居市場(chǎng)主流主導(dǎo)地位。晶硅太陽(yáng)能電池的基本材料為純度達(dá)99.9999%、電阻率在10歐/厘米以上的P型單晶硅，包括正面絨面、正面p_n結(jié)、正面減反射膜、正背面電極等部分。在組件封裝為正面受光照面加透光蓋片(如高透玻璃及EVA)保護(hù)，防止電池受外層空間范愛倫帶內(nèi)高能電子和質(zhì)子的輻射損傷。
[0003]晶體硅太陽(yáng)能電池雖具有效率高，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。但是由于在制備過程中需要高溫?cái)U(kuò)散，這會(huì)導(dǎo)致硅晶片的變形和熱損傷。所以，通過這一工藝制備的晶體硅太陽(yáng)能電池不僅在生產(chǎn)成本方面不具優(yōu)勢(shì)，而且在轉(zhuǎn)化效率和器件尺寸方面也受到負(fù)面影響。相反，非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池在這些方面和前者形成了鮮明的對(duì)比，它具有重量輕，工藝簡(jiǎn)單，成本低和耗能少等優(yōu)點(diǎn)。但是由于非晶硅缺陷較多，導(dǎo)致了其轉(zhuǎn)換效率低，并且隨著光照的時(shí)間其轉(zhuǎn)換效率會(huì)不斷下降，這使得非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的應(yīng)用受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種高效異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池及其制備方法，該電池具有設(shè)計(jì)新穎、制作簡(jiǎn)單、光電轉(zhuǎn)換率高及適合大批量生產(chǎn)等等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種高效異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池制備方法，制備步驟為:
[0006]步驟SI:N型硅片選用；
[0007]步驟S2:濕式化學(xué)清洗；
[0008]步驟S3:表面喊制域；
[0009]步驟S4:正面沉積本征α -S1: H層；
[0010]步驟S5:正面沉積P型a -SiC:H層；
[0011 ] 步驟S6:背面沉積本征α -S1: H層；
[0012]步驟S7:背面沉積N型α -S1: H層；
[0013]步驟S8:正背面濺鍍TCO ；
[0014]步驟S9:背面絲網(wǎng)印刷Ag電極；
[0015]步驟SlO:正面絲網(wǎng)印刷Ag電極。
[0016]具體進(jìn)一步，在步驟S2中，所述濕式化學(xué)清洗是使用HPM和DHF清洗，HPM包括鹽酸、過氧化氫和蒸餾水構(gòu)成，鹽酸、過氧化氫和蒸餾水的混合比為1: 1.2:5.5，反應(yīng)溫度91-95°C ;DHF包括氫氟酸和蒸餾水構(gòu)成，氟酸和蒸餾水的混合比為1:95，反應(yīng)溫度:25-30°C來實(shí)現(xiàn)。
[0017]具體進(jìn)一步，在步驟S3中，所述表面堿制絨是先對(duì)N型硅片預(yù)清洗，采用氫氧化鈉和清洗劑混合溶液中，反應(yīng)溫度60-70°C，超聲波震蕩5-6分鐘；然后制絨:在氫氧化鈉、硅酸鈉和異丙醇混合，以氫氧化鈉、硅酸鈉和異丙醇百分比為1:1-2:1-2混合溶液中，反應(yīng)溫度80-90 °C，反應(yīng)時(shí)間25-30分鐘來實(shí)現(xiàn)。
[0018]具體進(jìn)一步，在步驟S4及步驟S6中，所述正背面沉積本征a-S1:H層是使用PECVD方式，在反應(yīng)腔溫度為180-230°C、壓強(qiáng)為1600-2000毫巴、等離子功率6000-7000瓦特，通入反應(yīng)硅烷氣體為1000-1200毫升/分鐘、氮?dú)?5-6每升/分鐘，反應(yīng)時(shí)間30-60秒，形成厚度10-20納米來實(shí)現(xiàn)。
[0019]具體進(jìn)一步，在步驟S5中，所述正面沉積P型a _SiC:H層是使用射頻輝光放電方式，反應(yīng)硅烷氣體的濃度10%、CH4的濃度100%、四甲基聯(lián)苯胺的濃度5%、氫氣為稀釋氣體，反應(yīng)壓力為60-80帕斯卡，電極距離3-5厘米，輝光功率為5兆瓦/平方厘米，反應(yīng)溫度為180-230°C，形成厚度10-20納米來實(shí)現(xiàn)。
[0020]具體進(jìn)一步，在步驟S7中，所述背面沉積N型a -S1: H層是使用PECVD方式，反應(yīng)硅烷氣體的濃度3%、PH3的濃度I%、氫氣為稀釋氣體，反應(yīng)壓力:80-100Pa，電極距離3-4厘米，輝光功率45-55兆瓦/平方厘米，反應(yīng)溫度:160-2100C，形成厚度10_20納米來實(shí)現(xiàn)。
[0021]具體進(jìn)一步，在步驟S8中，所述正背面濺鍍是使用磁控濺鍍方式，形成銦錫氧化物薄膜，使用反應(yīng)氣體氬氣:80-100毫升/分鐘、氧氣:10-20毫升/分鐘，反應(yīng)壓力:l-10Pa,反應(yīng)溫度:150-2000C，功率200-400瓦特來實(shí)現(xiàn)。
[0022]本發(fā)明還描述一種高效異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，包括依序相連接而成的正面Ag電極、正面透明氧化物導(dǎo)電薄膜、P型a-SiC:H層、正面本征a_S1:H層、N型硅、背面本征a -S1: H層、背面N型a -S1: H層、背面透明氧化物導(dǎo)電薄膜和背面Ag電極，正面透明氧化物導(dǎo)電薄膜、P型a-SiC:H層、正面本征a-S1:H層、N型硅、背面本征a-S1:H層、背面N型a _S1:H層和背面透明氧化物導(dǎo)電薄膜為層疊式設(shè)置。
[0023]具體進(jìn)一步，所述正面本征a -S1:H層是正面沉積本征a -S1:H層；背面Ag電極是背面絲網(wǎng)印刷Ag電極屮型a -SiC: H層是正面沉積P型a -SiC: H層；背面本征a -S1: H層是背面沉積本征a -S1:H層；背面N型a -S1:H層是背面沉積N型a -S1:H層；正面Ag電極是正面絲網(wǎng)印刷Ag電極。
[0024]具進(jìn)一步，所述正面沉積本征a _S1:H層的厚度為10_20納米，所述背面沉積本征a -S1:H層的厚度為10-20納米；所述正面沉積P型a _SiC:H層的厚度為10-20納米，所述背面沉積N型a -S1:H層的厚度為10-20納米。
[0025]本發(fā)明還具有如下有益效果:1、具有全制程工藝<250°C，可有效保護(hù)載流子壽命；2、采用正面透明氧化物導(dǎo)電薄膜和背面透明氧化物導(dǎo)電薄膜，可充分利用背面光線；正面透明氧化物導(dǎo)電薄膜和背面透明氧化物導(dǎo)電薄膜表面上的氫原子對(duì)其界面進(jìn)行鈍化，因此具有高光電轉(zhuǎn)換效率；3、N型硅的表面非晶硅層對(duì)光線有相當(dāng)好的吸收特性；4、采用N型硅片，載流子壽命遠(yuǎn)高于P型硅片且硅片較薄，有利于載流子擴(kuò)散穿過襯底被正面Ag電極和背面Ag電極吸收；5、N型硅對(duì)太陽(yáng)光反射降低；6、本結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池具有設(shè)計(jì)新穎、制作簡(jiǎn)單、光電轉(zhuǎn)換率高及適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的制備步驟的流程圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]以下附圖的圖標(biāo)說明:
[0029]正面AG電極I ;正面透明氧化物導(dǎo)電薄膜2 ;P型a-SiC: H層3 ;正面本征a-S1:H層4 ;N型硅5 ;背面本征a -S1:H層6 ;背面N型a -S1:H層7 ;背面透明氧化物導(dǎo)電薄膜8 ;背面Ag電極9。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明一種高效異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池制備方法，制備步驟為:
[0032]步驟SI:N型硅片選用；
[0033]步驟S2:濕式化學(xué)清洗；
[0034]步驟S3:表面堿制絨；
[0035]步驟S4:正面沉積本征a -S1:H層；
[0036]步驟S5:正面沉積P型a -SiC:H層；
[0037]步驟S6:背面沉積本征a -S1: H層；
[0038]步驟S7:背面沉積N型a -S1: H層；
[0039]步驟S8:正背面濺鍍TCO ；
[0040]步驟S9:背面絲網(wǎng)印刷Ag電極；
[0041]步驟SlO:正面絲網(wǎng)印刷Ag電極。
[0042]具體進(jìn)一步，在步驟S2中，所述濕式化學(xué)清洗是使用HPM和DHF清洗，HPM包括鹽酸、過氧化氫和蒸餾水構(gòu)成，鹽酸、過氧化氫和蒸餾水的混合比為1: 1.2:5.5，反應(yīng)溫度91-95°C ;DHF包括氫氟酸和蒸餾水構(gòu)成，氟酸和蒸餾水的混合比為1:95，反應(yīng)溫度:25-30°C來實(shí)現(xiàn)。
[0043]具體進(jìn)一步，在步驟S3中，在步驟S3中，所述表面堿制絨是先對(duì)N型硅片預(yù)清洗，采用氫氧化鈉和清洗劑混合溶液中，反應(yīng)溫度60-70°C，超聲波震蕩5-6分鐘；然后制絨:在氫氧化鈉、硅酸鈉和異丙醇混合，以氫氧化鈉、硅酸鈉和異丙醇百分比為1:1-2:1-2混