[發明專利]晶體硅異質結太陽能電池的制備方法

有效

• 申請號: 201310212499.8
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103311366A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 熊光涌;王栩生;章靈軍
• 申請（專利權）人: 蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/20
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒;陸金星

技術領域

本發明涉及一種晶體硅異質結太陽能電池的制備方法，屬于太陽能技術領域。

背景技術

隨著太陽能電池組件的廣泛應用，光伏發電在新能源中越來越占有重要比例，獲得了飛速發展。目前商業化的太陽電池產品中，晶體硅（單晶和多晶）太陽電池的市場份額最大，一直保持85%以上的市場占有率。因此，研發高性價比的晶體硅太陽能電池還是各國研究員的研發方向之一。

目前，日本Sanyo公司生產了一種晶體硅異質結太陽能電池。所謂異質結，是指電池正面的PN結是由非晶硅和N型單晶硅基底構成，非晶硅層包括P型非晶硅薄膜層和本征非晶硅薄膜層；在電池背面則由本征非晶硅薄膜層與N型非晶硅薄膜層構成背面電場。非晶硅作為直接帶隙半導體材料，對入射光的吸收系數較大，很小厚度的非晶硅薄膜層即可吸收相當部分的入射光；同時，非晶硅的禁帶寬度為1.7eV，遠大于晶體硅的禁帶寬度1.1eV，因此，異質結結構的太陽能電池的開路電壓可顯著高于常規晶體硅太陽能電池，從而帶來了優異的性能表現。Sanyo公司生產異質結太陽能電池的工藝流程大致如下：首先對N型單晶硅硅片的表面進行濕法化學處理清洗之后進行腐蝕制絨，在其正面和背面形成微米級金字塔絨面結構；接著使用PECVD方法在硅片正面沉積一層本征非晶硅薄膜和一層P型非晶硅薄膜形成異質結發射極，在硅片背面沉積一層本征非晶硅薄膜和一層重摻N型非晶硅薄膜形成背電場；然后在硅片正反兩面沉積透明導電薄膜；最后使用絲網印刷并燒結在硅片表面制備金屬電極，得到完整的晶體硅異質結太陽能電池。

然而，以上工藝步驟中，第一步的硅片表面的濕法化學清洗非常關鍵。這是因為接下來使用PECVD沉積的多層非晶硅薄膜的厚度都非常小，為納米級，所以對硅片表面的清潔程度要求非常高，任何雜質或者灰塵顆粒都會成為異質結的結構缺陷，嚴重影響電池的界面態密度，影響電池的開路電壓。因此，目前工業上一般采用多道化學溶液和處理液反復清洗的方式。然而，這種方法不但導致成本升高，工序冗長，而且效果無法得到保證，還產生了廢液處理等環境問題。此外，采用PECVD沉積法構造異質結的過程中，容易引發尖端放電，影響非晶硅薄膜質量，大大降低了良品率。

因此，開發一種晶體硅異質結太陽能電池的制備方法，以制備高質量的晶體硅異質結太陽能電池，具有積極的現實意義。

發明內容

本發明目的是提供一種晶體硅異質結太陽能電池。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種晶體硅異質結太陽能電池的制備方法，包括如下步驟：

(1)?將N型單晶硅硅片進行表面化學清洗、腐蝕制絨；

(2)?將上述硅片的正面進行Si離子和B離子注入，在正面形成一層本征非晶硅薄膜；

在硅片的背面進行Si離子和B離子注入，在背面形成一層本征非晶硅薄膜；

(3)?對上述硅片正反面的本征非晶硅薄膜進行回刻；

(4)?在上述硅片正面沉積p型摻雜的非晶硅薄膜層；

(5)?在上述硅片反面沉積n型重摻雜的非晶硅薄膜層；

(6)?在上述硅片的正反兩面設置透明導電薄膜層；

(7)?絲網印刷、燒結在硅片表面制備金屬電極，即可得到晶體硅異質結太陽能電池。

上文中，所述步驟(1)中，腐蝕制絨形成的金字塔絨面結構，其金字塔尺寸大小通常控制在5到20微米。形成所述金字塔絨面結構時通常會使用堿性腐蝕等絨面處理手段進行光滑圓整處理，以達到去除毛刺和尖頂的目的。

所述步驟(2)中的Si離子注入使用乙硅烷或其它硅烷類氣體做離子源。B離子注入可以使用乙硼烷，三氟化硼或其它含硼氣體做離子源。

所述步驟(3)中的回刻工藝可以采用等離子刻蝕或化學刻蝕。

所述步驟(4)、(5)中摻雜非晶硅薄膜層可以采用PECVD方法沉積。

所述步驟(6)中透明導電薄膜層可以采用反應等離子體沉積或磁控濺射的方法制備，透明導電薄膜可使用ITO，IZO，IWO材料中的一種或是多種進行單獨沉積或是共沉積。優選的方法是反應等離子體沉積法，因為該方法對襯底的表面損傷最小。所述透明導電薄膜層同時起到減反射作用。

上述技術方案中，所述步驟(2)中的離子注入的深度為20~30?nm。

上述技術方案中，所述步驟(3)中，回刻后的本征非晶硅薄膜層的厚度為2~6?nm。

上述技術方案中，所述步驟(4)中硅片正面沉積的p型摻雜的非晶硅薄膜層的厚度為2~8?nm。

上述技術方案中，所述步驟(5)中硅片背面沉積的n型重摻雜的非晶硅薄膜層的厚度為2~6?nm。