[發明專利]一種發射極上黑硅結構的太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201110263591.8
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102306664A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 夏洋;劉邦武;沈澤南;李超波;劉杰;李勇滔
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

?本發明涉及太陽能電池器件制造技術領域，特別涉及一種發射極上黑硅結構的太陽能電池及其制備方法。

背景技術

地球上不可再生能源的不斷減少，使得能源價格日益上漲，國家之間的能源爭奪不斷加劇，迫切需要開發出可再生的新能源。太陽能作為一種資源豐富，綠色環保的可再生能源，將在未來新能源中起到主體供應地位。太陽能電池作為一種有效利用太陽能光能的器件，為太陽能的利用提供了一種有效的解決方案。因此，高效、低成本的太陽能電池將成為太陽能電池探索研究的方向。

目前，研究高效太陽能電池的一個方式是在硅片表面制備陷光結構，黑硅結構作為其中一種陷光方式能有效提高太陽光的吸收率，增加光生載流子數目，然而由于表面陷光結構的粗糙度增大，導致表面復合速率增大，降低了電極收集到的電荷量。針對上述存在的缺陷，可以通過在黑硅表面沉積氮化硅得以解決，從而在一定程度上鈍化黑硅結構，獲得高的短路電流。但是，使用鈍化黑硅結構制備太陽能電池過程中，在磷擴散制備pn結時，由于黑硅表面的粗糙度使得pn結摻雜分布不均勻，降低了開路電壓，繼而降低了太陽能電池的效率。

發明內容

為了解決黑硅太陽能電池開路電壓低，pn結摻雜分布不均勻等問題，本發明提供了一種發射極上黑硅結構的太陽能電池，所述太陽能電池包括金屬柵線電極、鈍化層、發射極、黑硅層、硅襯底和金屬背電極；所述金屬背電極位于所述硅襯底的背面，所述發射極位于所述硅襯底上，所述黑硅層位于所述發射極上，所述鈍化層位于所述黑硅層上，所述金屬柵線電極位于所述鈍化層上。

所述硅襯底為p型單晶硅或多晶硅；所述發射極的摻雜類型為n型，所述發射極的結深為400-700nm。

所述硅襯底為n型單晶硅或多晶硅；所述發射極的摻雜類型為p型，所述發射極的結深為400-700nm。

所述金屬柵線電極為Ag線、Al線或者其合金線，用于正面電極的引出；所述金屬背電極由Al、Ag或者Cu金屬制成，用于背面電極的引出。

所述黑硅層為多孔狀或針尖狀黑硅結構；所述多孔狀黑硅結構的孔深為100-200nm，所述針尖狀黑硅結構的針尖高度為100-200nm。

所述鈍化層為SiO₂層或者SiN_x層。

本發明還提供了一種發射極上黑硅結構的太陽能電池的制備方法，所述方法包括：

在硅襯底的背面制備金屬背電極；

在所述硅襯底表面制備發射極；

在所述發射極上制備黑硅層；

在所述黑硅層上制備鈍化層；

在所述鈍化層制備金屬柵線電極；

燒結所述硅襯底。

所述在硅襯底的背面制備金屬背電極的步驟具體為：在硅襯底的背面通過絲網印刷制備金屬背電極。

所述在所述鈍化層制備金屬柵線電極的步驟具體為：在所述鈍化層通過絲網印刷制備金屬柵線電極。

所述在所述黑硅層上制備鈍化層的步驟具體為：在所述黑硅層通過高溫熱氧化或者PECVD沉積生長方式制備鈍化層。

本發明提供的太陽能電池通過在硅襯底上先摻雜制備發射極，可形成摻雜均勻的pn結，提高了開路電壓；本發明提供的太陽能電池的黑硅結構尺寸相對較小，減少了表面粗糙度，降低了表面復合率，進而提高了短波量子效率。

附圖說明

圖1是本發明實施例發射極上黑硅結構的太陽能電池的結構示意圖；

圖2是本發明實施例發射極上黑硅結構的太陽能電池量子效率圖；

圖3是本發明實施例發射極上黑硅結構的太陽能電池的制備方法流程圖。

具體實施方式

為了深入了解本發明，下面結合附圖及具體實施例對本發明進行詳細說明。

參見圖1，本發明實施例提供了一種發射極上黑硅結構的太陽能電池，該太陽能電池包括金屬柵線電極1、鈍化層2、發射極3、黑硅層6、硅襯底4和金屬背電極5。其中，金屬背電極5位于硅襯底4的背面，發射極3位于硅襯底4上，黑硅層6位于發射極3上，鈍化層2位于黑硅層6上，金屬柵線電極1位于鈍化層2上。

硅襯底4可以為p型單晶硅或多晶硅，發射極3的摻雜類型為n型；或者，硅襯底4可以為n型單晶硅或多晶硅，發射極3的摻雜類型為p型。在實際應用中，發射極3可以通過高溫擴散或者離子注入的方式形成,?發射極3的摻雜濃度高，結深在400-700nm，以便于在發射極3上制備出黑硅結構。