[發明專利]一種晶體硅太陽能電池透明導電組合體及其制備方法

有效

• 申請號: 201610213467.3
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105702757B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 鐘寶申;李華;趙科雄
• 申請（專利權）人: 隆基樂葉光伏科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，特別涉及一種晶體硅太陽能電池透明導電組合體及其制備方法。

背景技術

自1954年第一塊太陽能電池在貝爾實驗室誕生以來，晶體硅太陽能電池得到了廣泛的應用，轉換效率不斷提升，生產成本持續下降。目前，晶體硅太陽能電池占太陽能電池全球市場總額的80％以上，晶體硅電池片的產線轉換效率目前已突破20％，全球年新增裝機容量約50GW且增速明顯，與火力發電的度電成本不斷縮小，在未來幾年有望與之持平。晶體硅太陽能電池作為一種清潔能源在改變能源結構、緩解環境壓力等方面的重要作用日益凸顯。

晶體硅太陽能電池要想繼續保持競爭力、獲得更大的發展與應用，必須進一步提高轉換效率，同時降低生產成本。目前晶體硅電池的受光面電極采用銀漿絲網印刷的方式形成近百條細柵和若干條主柵，此工序使用的物料成本昂貴，且銀電極會造成電池片表面5％～7％的面積形成對光的遮擋，大大降低了電池片的轉換效率。

如何在減少遮光面積與保持良好的導電性之間進行平衡，是近幾年晶體硅電池技術研究的一個重點。由于漿料技術與印刷技術的進步，晶體硅電池的受光面電極細柵寬度不斷減小，根據SEMI預測，到2020年細柵的寬度將減小至35微米以下，同時主柵采用多主柵及無主柵。在這個柵線細化技術過程中，電極的遮光面積有所下降，導電性有所提升，同時獲得了效率的提升與成本的下降。但隨著柵線寬度的不斷減小，電極制備的工藝難度不斷加大，進一步提高效率、降低生產成本的空間縮小。

透明導電膜同時具有良好的透光性與導電性，是太陽能電池電極的理想材料，有望徹底解決金屬電極的光遮擋及成本問題。雖然透明導電膜在薄膜及異質結太陽能電池中的應用已非常成熟，但在市場主流的晶體硅太陽能電池中應用卻不多見，其主要原因是與現有工藝的匹配性較差、接觸電阻較高等。所以，盡快推動透明導電膜在主流晶體硅太陽能電池中的應用是未來研究的熱點之一。

發明內容

本發明的目的是提供了一種晶體硅太陽能電池透明導電組合體及其制備方法，該透明導電組合體采用與硅基體局部接觸的透明導電膜作為太陽能電池的正面或背面透明電極，局部接觸區域為重摻雜，以有利于透明導電膜與硅基體形成良好的歐姆接觸。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

所述的透明導電組合體設置在體硅太陽能電池的正面和/或背面，包括：設置在鈍化膜/減反射膜上的透明導電膜，及設置在透明導電膜上的金屬電極，鈍化膜/減反射膜設置在晶體硅片上；所述的晶體硅片的正面或背面設置有按照規則圖案布置的局部重摻雜區，所述的局部重摻雜區與對應位置的透明導電膜直接接觸，透明導電膜將按照規則圖案布置的局部重摻雜區及透明導電膜上的金屬電極連接成為晶體硅電池電極的透明導電組合體。

所述的透明導電膜為ITO薄膜、AZO薄膜、GZO薄膜、FTO薄膜、IWO薄膜和石墨烯薄膜中的一種或多種疊層構成。

局部重摻雜區采用陣列圖案排布，其圖案為一維、二維幾何圖形或一維與二維幾何圖形的組合；一維幾何圖形選自：線段、虛線段、弧線或柵線狀；二維幾何圖形選自：圓形、橢圓形、紡錘形、環形、多邊形、多角形或扇形。

所述一維幾何圖形的線寬為30～100um，長度為0.05～1.5mm；同一行中相鄰兩個線形的間距為0.5～2mm，同一列中相鄰兩個線形的間距為0.5～2mm。

所述二維幾何圖形X、Y方向的長度均為30～200um，相鄰兩個圖形中心距為0.8～2mm。

所述透明導電膜上的金屬電極為銀電極、鋁電極、鎳電極、銅電極、合金電極或金屬復合電極；金屬電極的排布圖案為一組平行線段或多組平行線段的組合，線段的寬度為20～2000um，數量為5～100根，線長為2～156mm，相鄰線段之間的距離為0.5～50mm。

一種晶體硅太陽能電池透明導電組合體的制備方法，包括以下步驟：

1)將晶體硅片采用化學藥液腐蝕、等離子刻蝕、納米金屬催化或激光刻蝕的方法進行表面織構化處理；

2)對晶體硅片進行摻雜處理以形成PN結；

3)在晶體硅片的正面或背面形成局部重摻雜區；形成局部重摻雜區的方法為：

a)按規則圖形采用印刷、噴涂或3D打印的方法將摻雜劑涂敷在硅片正面或背面的減反射膜/鈍化膜上，再采用激光對涂敷的摻雜劑進行脈沖加熱，使雜質原子穿透減反射膜/鈍化膜向硅基體擴散形成局部重摻雜區域；或者，

b)在經過熱擴散的硅片表面按規則圖形噴掩膜，再采用濕法刻蝕的方法進行清洗，在噴掩膜的區域形成局部重摻雜；