[發明專利]一種柔性高陷光性徑向結異質結高效晶體硅太陽電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201410295530.3
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104201234A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 余林蔚;李成棟
• 申請（專利權）人: 余林蔚;李成棟
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/072;H01L31/036;H01L31/0216
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

1.一種柔性高陷光性徑向結異質結高效晶體硅太陽電池的制備方法，其特征是步驟包括：1)采用厚度80～500um，電阻率0.1～1000Ω·cm的晶體硅片作為襯底；2)先在晶體硅片襯底上制作太陽電池正面結構或半成品正面結構；完整的正面結構的制備方法為：將晶體硅襯底預處理；利用光刻/電子束刻寫及RIE刻蝕/金屬催化輔助刻蝕等，在正面形成高陷光性的柱形陣列結構；在正面淀積異質結硅基鈍化層(2～100nm)及發射區(2～50nm)；在正面淀積TCO/金屬電極；3)保護好已制作的正面結構從背面減薄襯底：在已制作的太陽電池正面結構或半成品正面結構上制作100nm～100um的保護層或同時在背面也制作邊框保護，保護層為SiNx、AlOx、SiOx、PDMS、PMMA等的單層或疊層；在氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氟酸+硝酸(HF+HNO3)、氫氟酸+硝酸+醋酸(HF+HNO3+CH3COOH)或乙二胺鄰苯二酚化學刻蝕體系中進行刻蝕，將晶體硅襯底從背面減薄至5～50um；去除保護層或同時包括背面邊框保護層；4)制作背面結構：在背面淀積異質結硅基鈍化層2～100nm及背面場2～50nm；在背面淀積TCO/金屬電極；5)根據情形，即制作刻蝕保護層前已制作的太陽電池成品或半成品正面結構，或再進一步完成正面結構。

2.根據權利要求1所述的柔性高陷光性徑向結異質結高效晶體硅太陽電池的制備方法，其特征是采用厚度>80um，電阻率為0.1～1000Ω·cm的晶體硅片作為襯底；所述晶體硅襯底是p型或n型單晶硅片，或是p型或n型多晶硅片；對襯底進行預處理，包括常規清洗、去除損傷層、適度拋光或適度陷光化即制絨化。

3.根據權利要求1或2所述的柔性高陷光性徑向結異質結高效晶體硅太陽電池的制備方法，其特征是在正面形成高陷光性的柱形陣列結構，也可以是孔形、錐形等陣列結構，柱、孔、錐等表面還可以疊加上更小尺度的陷光粗糙結構；制作技術可以采用光刻/電子束刻寫、RIE刻蝕/金屬催化輔助刻蝕等技術，也可以采用壓印/單分散層微球、激光燒蝕等技術，是其中一種技術的單獨使用，或是其中多種技術的聯合使用。

4.根據權利要求1或2所述的柔性高陷光性徑向結異質結高效晶體硅太陽電池的制備方法，其特征是正面發射區是摻雜的a/nc/uc-Si:H、a/nc/uc-SiCx:H或a/nc/uc-SiOx:H，是其中一種的單層材料，或其中多種的疊層。

5.根據權利要求1或2所述的柔性高陷光性徑向結異質結高效晶體硅太陽電池的制備方法，其特征是正面電極為TCO/金屬電極，TCO材料是ITO、FTO、AZO，金屬材料是Ag、Al，制作技術包括濺射、蒸鍍、絲網印刷；背面電極是TCO/金屬電極，TCO材料是ITO、FTO、AZO，金屬材料可以是Ag、Al，制作技術包括濺射、蒸鍍、絲網印刷；背面TCO層能夠缺省。

6.根據權利要求1或2所述的柔性高陷光性徑向結異質結高效晶體硅太陽電池的制備方法，其特征是背面場是摻雜的a/nc/uc-Si:H、a/nc/uc-SiCx:H或a/nc/uc-SiOx:H，是其中一種的單層，或是其中多種的疊層。

7.根據權利要求1或2所述的柔性高陷光性徑向結異質結高效晶體硅太陽電池的制備方法，其特征是，制作減薄背面刻蝕保護層前先在晶體硅襯底上制作至一定的正面結構，即正面結構的部分或全部，制作至形成高陷光性的柱形陣列結構、制作至淀積完異質結硅基鈍化層及發射區或制作至淀積完TCO/金屬電極；或當襯底先不制作正面結構，同時也不再需要制作正面保護層，直接在化學刻蝕體系里從雙面減薄襯底至呈現柔性，再將其制成柔性電池。

8.根據權利要求1或2所述的柔性高陷光性徑向結異質結高效晶體硅太陽電池的制備方法，其特征是，在已制作的正面結構上制作保護層或在背面也制作邊框保護層，保護層是SiNx、AlOx、SiOx，或是PDMS、PMMA，是其中一種的單層，或是其中多種的疊層；如果在背面制作了邊框保護層，背面減薄刻蝕后，襯底將具有一個原襯底厚度的硬邊框，該邊框的存在能保護中部的柔性襯底區域，非常便于后續的操作與工藝處理。中部柔性區域全部電池工藝完成后，可以用激光切片機切除該邊框，便獲得中部的柔性電池。