[發明專利]一種硅基徑向同質異質結太陽電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201310278007.5
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103346214A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 沈文忠;鐘思華;韓旭根
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/078;H01L31/0352
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 丁惠敏;鄭立

1.一種硅基徑向同質異質結太陽電池，其特征在于，包括硅襯底和所述硅襯底上的硅線陣列；所述硅線陣列中的各個硅線的皆包括內層、中間層和外殼層，在各個所述硅線的所述內層和所述中間層之間形成徑向PN結，在各個所述硅線的所述中間層和所述外殼層之間形成徑向異質結；所述PN結為同質結，所述同質結為晶體硅PN結、PP⁺或NN⁺濃度結，所述異質結為晶體硅/非晶硅PP⁺、P⁺P⁺⁺、N⁺N⁺⁺、NN⁺濃度結或NI、PI結。

2.如權利要求1所述的硅基徑向同質異質結太陽電池，所述硅線陣列為亞微米或微米硅線陣列；各個所述硅線的所述內層和所述中間層為晶體硅，所述外殼層為非晶硅薄膜。

3.如權利要求1所述的硅基徑向同質異質結太陽電池，其中，所述硅襯底為P型單晶硅；各個所述硅線的所述內層為P型單晶硅，所述中間層為N型摻雜的單晶硅，所述外殼層為N⁺型非晶硅薄膜；所述硅襯底的正面形成所述硅線陣列；所述硅襯底的背面從上至下依次為本征I型非晶硅薄膜和P⁺型非晶硅薄膜，構成HIT結構。

4.如權利要求1所述的硅基徑向同質異質結太陽電池，其中，所述硅襯底為P型單晶硅；各個所述硅線的所述內層為P型單晶硅，所述中間層為N型摻雜的單晶硅，所述外殼層為N⁺型非晶硅薄膜；所述硅襯底的正面形成所述硅線陣列；所述硅襯底的背面從上至下依次為P⁺型摻雜的單晶硅和P⁺⁺型非晶硅薄膜，形成PP⁺同質濃度結和P⁺P⁺⁺異質濃度結。

5.如權利要求1所述的硅基徑向同質異質結太陽電池，其中，所述硅襯底為N型單晶硅；各個所述硅線的所述內層為N型單晶硅，所述中間層為P型摻雜的單晶硅，所述外殼層為P⁺型非晶硅薄膜；所述硅襯底的正面形成所述硅線陣列；所述硅襯底的背面從上至下依次為本征I型非晶硅薄膜和N⁺型非晶硅薄膜，構成HIT結構。

6.如權利要求1所述的硅基徑向同質異質結太陽電池，其中，所述硅襯底為N型單晶硅，各個所述硅線的所述內層為N型單晶硅，所述中間層為P型摻雜的單晶硅，所述外殼層為P⁺型非晶硅薄膜；所述硅襯底的正面形成所述硅線陣列；所述硅襯底的背面從上至下依次為N⁺型摻雜的單晶硅和N⁺⁺型非晶硅薄膜，形成NN⁺同質濃度結和N⁺N⁺⁺異質濃度結。

7.如權利要求3、4、5或6所述的硅基徑向同質異質結太陽電池，其中，所述硅線陣列的周期為0.2-20μm；各個所述硅線的直徑為0.1-5μm，高度為1-50μm；各個所述硅線的所述中間層的摻雜濃度為1×10¹⁷-5×10¹⁹cm^-3，厚度是5-100nm；各個所述硅線的所述外殼層的摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3，厚度是5-20nm。

8.一種硅基徑向同質異質結太陽電池的制備方法，用于制備如權利要求1-6中任一項所述的硅基徑向同質異質結太陽電池，其特征在于包括步驟：首先在所述硅襯底的所述正面覆蓋一層二氧化硅顆粒作掩膜，進行反應離子刻蝕以在所述硅襯底的所述正面形成所述硅線陣列；然后通過擴散或離子注入的方式進行所述摻雜，并通過等離子體增強化學氣相沉積所述非晶硅薄膜；最后通過磁控濺射ITO薄膜和絲網印刷制作電極以完成所述硅基徑向同質異質結太陽電池的制作。

9.如權利要求8所述的硅基徑向同質異質結太陽電池的制備方法，其中，通過所述擴散進行所述摻雜而形成的所述同質結需通過等離子體刻蝕機進行去邊緣結和在氫氟酸溶液中進行去磷硅玻璃和/或硼硅玻璃處理。

10.如權利要求8所述的硅基徑向同質異質結太陽電池的制備方法，其中，通過所述離子注入進行所述摻雜而形成的所述同質結需進行800-1200°C的快速熱退火處理。