[發(fā)明專利]晶體硅太陽電池及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210142825.8
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN103390675A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭群超;柳琴;龐宏杰;王凌云;白曉宇;張愿成;張瀅清
• 申請（專利權(quán)）人: 上海太陽能工程技術(shù)研究中心有限公司
• 主分類號: H01L31/068
• 分類號: H01L31/068;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽電池，特別涉及一種晶體硅太陽電池及其制作方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的晶體硅電池制備工藝流程是，在清洗制絨后的晶體硅片上先擴(kuò)散形成pn結(jié)，然后去除PSG和刻邊，再鍍一層減反射膜SiNx，最后絲網(wǎng)印刷正背面電極和背電場，燒結(jié)而成。電池在光的照射下產(chǎn)生光生載流子，由pn結(jié)與外界相連的兩端電極將電流導(dǎo)出。前電極盡量避免遮擋入射光以保證大部分入射光進(jìn)入pn結(jié)內(nèi)，又要對光生載流子有充分的收集，這是兩個互相矛盾的要求，目前的技術(shù)是采用金屬柵狀電極來解決這對矛盾。但采用的柵狀電極大約要覆蓋6～10％的表面積，使太陽電池的有效面積減小，從而使轉(zhuǎn)換效率降低。

為了減少電極對光線的遮擋，高效晶體硅電池設(shè)計對細(xì)柵電極的寬度提出了更高的要求。然而，細(xì)柵寬度下降自然會引起電極橫截面積的降低，從而導(dǎo)致電極電阻的增大，也即電池串聯(lián)電阻的增大。同時，細(xì)柵寬度的降低對絲網(wǎng)印刷技術(shù)提出了更高的要求。電池前表面的細(xì)柵線要求導(dǎo)電性好而且遮光面積少，這就要求柵線做到細(xì)而高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種新型結(jié)構(gòu)的晶體硅太陽電池。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種晶體硅太陽電池，包括制有PN結(jié)的晶體硅片，在制有PN結(jié)的晶體硅片的正面和背面分別沉積一層透明導(dǎo)電薄膜，在正面和背面的透明導(dǎo)電薄膜上分別電鍍銅柵線電極。

所述的透明導(dǎo)電薄膜的厚度為20nm-80nm；所述的銅柵線電極的寬度為30μm-60μm。

所述的透明導(dǎo)電薄膜為ITO薄膜、ZnO薄膜、IWO薄膜或TiO₂薄膜。

上述晶體硅太陽電池的制作方法，包括以下步驟：

A、以晶體硅片作為襯底，用堿液對襯底表面進(jìn)行清洗和表面織構(gòu)化處理；

B、對襯底通過熱擴(kuò)散的方法進(jìn)行磷摻雜制備PN結(jié)；

C、采用濕法或干法刻邊，去掉擴(kuò)散后造成的邊緣短路；

D、采用氫氟酸腐蝕的方法去除磷硅玻璃；

E、采用磁控濺射或RPD的方法在制有PN結(jié)的晶體硅片的正面和背面分別沉積一層透明導(dǎo)電薄膜；

F、在正面和背面的透明導(dǎo)電薄膜上分別電鍍銅柵線電極。

步驟A中所述的作為襯底的晶體硅片為P型晶體硅片。

本發(fā)明采用常規(guī)晶體硅太陽電池工藝制備好pn結(jié)后，在其正背面直接沉積透明導(dǎo)電薄膜TCO(ITO薄膜、ZnO薄膜、IWO薄膜、TiO₂薄膜或者其它透明導(dǎo)電氧化物薄膜)，然后電鍍銅形成柵線，避免了常規(guī)印刷帶來的柵線過粗、高寬比較低、電阻損耗大、印刷對準(zhǔn)困難等問題，并且制作成本低廉，制備工藝簡單，能有效提高電池的效率。本發(fā)明的要點是用TCO取代SiNx，電鍍銅取代了銀絲網(wǎng)印刷，TCO具有高透光率高導(dǎo)電性，并且能阻擋電鍍銅滲入硅中，電鍍銅成本低，而且能減少銀柵狀電極的光遮擋，兩者的結(jié)合不僅克服了銀絲網(wǎng)印刷的缺點，而且提高了電池的轉(zhuǎn)換效率，降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明晶體硅太陽電池的層狀結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

參見圖1，本發(fā)明的晶體硅太陽電池，包括制有PN結(jié)的晶體硅片1，在制有PN結(jié)的晶體硅片的正面和背面分別沉積有一層透明導(dǎo)電薄膜3和4，在正面和背面的透明導(dǎo)電薄膜上分別電鍍有銅柵線電極5和6。圖1中所示，2為擴(kuò)散的n區(qū)。

本發(fā)明中的透明導(dǎo)電薄膜的厚度為20nm-80nm；銅柵線電極的寬度為30μm-60μm。

本發(fā)明中的透明導(dǎo)電薄膜為ITO(納米銦錫金屬氧化物)薄膜或ZnO薄膜、IWO薄膜(銦鎢氧化物)、TiO₂薄膜或者其它透明導(dǎo)電氧化物薄膜。

本發(fā)明晶體硅太陽電池的制作方法通過以下實施例結(jié)合附圖說明：

按照附圖1所示各層結(jié)構(gòu)，選用晶向為<100>、厚度為200μm、面積為125mm×125mm的p型晶體硅片1作為襯底，先進(jìn)行化學(xué)清洗和制絨處理；然后采用三氯氧磷熱擴(kuò)散的方法在p型硅片襯底上形成pn結(jié)n區(qū)2，結(jié)深約0.4μm；采用等離子刻蝕；采用氫氟酸腐蝕去除磷硅玻璃；采用磁控濺射的方法在pn結(jié)的正面和背面分別生長約40nm的ITO薄膜3和4；電鍍約40μm寬的正面銅柵線電極5和背面銅柵線電極6。

經(jīng)測定，在模擬光源AM1.5，100mW/cm2的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)照射下，按上述實施例制備得到的透明導(dǎo)電薄膜加電鍍銅柵線的晶體硅太陽電池的效率達(dá)到了20.8％，其中開路電壓為685mV，短路電流密度為38.4mA/cm²，填充因子為0.79，相對于傳統(tǒng)晶體硅電池的產(chǎn)線上17％-18％的效率有了很大的提升。