[發明專利]濕法沉積和低溫熱處理相結合制備異質結太陽電池方法

有效

• 申請號: 201310080782.X
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103137791A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 俞健;邱羽;孟凡英;劉正新
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

技術領域

本發明涉及一種濕法沉積和低溫熱處理相結合制備異質結太陽電池的方法，更確切地說是一種基于濕法沉積金屬柵線，然后再低溫熱處理（低溫燒結）制備異質結太陽電池的方法，屬于異質結太陽電池領域。

背景技術

隨著社會經濟的發展，對能源的需求不斷增加，能源危機愈演愈烈；而能源的消耗過程中造成了生態環境的嚴重破壞，兩者之間的矛盾也愈加凸顯。為了實現社會經濟的可持續發展，可再生能源、清潔能源將扮演越來越重要的角色。作為21世紀最重要的能源，太陽能資源由于其安全、無污染、資源永不枯竭等特點，成為了各國競相研究、開發的熱點。

目前，太陽能應用最為廣泛、最為成熟的是太陽能的光-熱、光-電轉換。太陽電池就是利用光生伏特效應直接把光能轉化成電能，實現太陽能光電轉換的典型，在實際應用中占據重要地位。然而，目前產業化最為成熟的晶硅太陽電池總體轉換效率偏低、制程能耗大、高溫特性不好、光致衰減較為嚴重，還無法實現光伏發電的“平價上網”要求。

硅異質結太陽電池(HIT太陽電池)通過在晶硅上沉積無定形硅薄膜，在硅片和P型摻雜薄膜間引入一層鈍化層，產生電荷分離場，可有效提高開路電壓及轉換效率。這種電池既利用了薄膜電池的制造工藝優勢，又發揮了晶體硅和非晶硅的材料性能特點，具有較高的轉換效率(目前最高接近25%)、良好的溫度特性(在同樣的高溫應用下，異質結太陽電池比晶硅太陽電池性能衰減更少)、較低的工藝溫度(異質結太陽電池工藝均在200℃以下)等優點，成為太陽電池發展的熱點。

以n型異質結太陽電池為例，其基本結構如圖1所示，主要包括n型硅基底、本征非晶硅鈍化層、n型(或p型)非晶硅摻雜層、抗反射層、金屬柵線。由于非晶硅薄膜摻雜層的橫向導電性能較差，故在異質結電池的制備過程中，常在非晶硅和金屬柵線之間插入一層光電性能較好的透明導電薄膜作為抗反射層及導電層，以改善提高電池接觸特性及電性能。

為了充分收集光伏效應產生的載流子，通過在太陽電池正表面制備金屬柵線，背表面制備金屬柵線或整面金屬電極，形成物理上的正負極，從而引出光伏效應產生的電流。故太陽電池金屬柵線是影響電池性能參數的關鍵因素。根據太陽電池對金屬柵線的要求，更少的遮光損失、更小的金屬柵線線電阻、更低的成本、更低的金屬柵線接觸電阻、更小的功率損耗的柵線設計是太陽電池金屬柵線的發展方向。

目前，產業化一般多通過絲網印刷銀漿料的方法制備金屬柵線。絲網印刷具有工藝成熟、步驟簡單、圖形多樣化、產量大等優點，但隨著異質結高效太陽電池的發展，絲網印刷的金屬柵線由于其較低的高寬比、較高的線電阻、低溫燒結時較高的接觸電阻制約了異質結電池性能的進一步提高。另一方面，絲網印刷的主要物料金屬銀價格昂貴，在硅料成本不斷下降的情況下，絲網印刷銀金屬柵線在太陽電池成本中所占的比例越來越大。

如表1，銅和銀具有接近的電導率和密度，但是銅的價格大約只有銀的1/10，若能夠用銅作金屬柵線，減少甚至不采用銀作為金屬柵線，可以極大的降低太陽電池的制造成本。

表1Ag和Cu的電導率和密度

?AgCuconductive(10⁶S/m)61.3559.1ρ(g/cm³)10.498.92