[發明專利]硅異質結太陽電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201710456695.8
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN109148614A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 田宏波;王偉;趙曉霞;王恩宇;宗軍;李洋;楊瑞鵬;周永謀
• 申請（專利權）人: 國家電投集團科學技術研究院有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0747;H01L31/20
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發明公開了硅異質結太陽電池及其制備方法。其中，該太陽電池包括：n型晶硅襯底層；輕摻雜n型氫化非晶硅緩沖層，氫化非晶硅緩沖層形成在襯底層的上、下兩側表面上；重摻雜p型氫化非晶硅發射極層，氫化非晶硅發射極層形成在一側氫化非晶硅緩沖層的表面上；重摻雜n型氫化非晶硅背場層，氫化非晶硅背場層形成在另一側氫化非晶硅緩沖層的表面上；透明導電氧化物層，透明導電氧化物層形成在氫化非晶硅發射極層和氫化非晶硅背場層的表面上；金屬柵線電極層，金屬柵線電極層包括：合金過渡層，合金過渡層形成在透明導電氧化物層、氫化非晶硅背場層和氫化非晶硅發射極層至少一層表面上；含銅導電合金層，含銅導電合金層形成在合金過渡層的表面上。

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，具體而言，涉及包含有銅合金電極的硅異質結太陽電池及其制備方法。

背景技術

在常規的基于晶硅的太陽電池中，電極的制備通常采用絲網印刷Ag漿然后高溫(﹥700℃)燒結的方式來形成Ag與基底Si之間的良好的歐姆接觸，其所用的漿料為高溫Ag漿。然而，這種方法所形成的電極具有材料昂貴、線寬較寬、和線高有限的特點，并且限制了更薄硅片的應用，正成為進一步降低電池成本和提高效率的限制因素之一。

在非晶硅/晶硅異質結太陽電池中，由于采用非晶硅薄膜形成p-n結，因而薄膜的形成溫度決定了電池的最高制備工藝溫度，通常只能在200℃左右。為了滿足異質結電池低溫制備的要求，在制作電極時，一種方法是采用低溫Ag漿，然而這種漿料經燒結后所形成的電極具有顯著升高的串聯電阻，不利于電池效率的提升。另一種解決方案是采用非貴金屬的Cu來代替Ag。Cu的成本很低而且電導率與Ag接近，是一種很有前景的材料。但是，在潮濕環境中，Cu易被氧化和腐蝕，使電阻大幅上升，強度降低。因此，Cu電極通常需要在表面進行包覆以使其免受侵蝕。普遍使用的Cu電極是通過化學鍍/電鍍/光誘導電鍍等方法形成Ni/Cu/Sn的堆疊金屬層，金屬Ni作為勢壘層可以阻擋Cu向硅中的擴散，而Sn覆蓋于Cu層表面可以起到保護Cu不被氧化同時方便焊接的作用。這種電極具有較細的柵線和較低的接觸電阻，但也存在堆疊金屬層與基底Si的附著力較差的問題，而且單一元素的阻擋層如Ni、Ta、Ti、Cr等通常電阻率較高，若形成Cu的合金則能夠提高導電性，同時Cu的合金化也有利于改善純銅的抗氧化抗腐蝕性。

由此，現有的太陽電池有待改進。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種硅異質結太陽電池(在下文中也簡稱為”太陽電池”)，通過合金化的金屬柵線電極層，不僅可有效降低電池串聯電阻，而且有利于提高電極的抗氧化抗腐蝕等性能，增強電池在應用環境中的穩定性。

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種硅異質結太陽電池。根據本發明的實施例，該太陽電池包括：

n型晶硅襯底層；

輕摻雜n型氫化非晶硅緩沖層，所述輕摻雜n型氫化非晶硅緩沖層形成在所述襯底層的上、下兩側表面上；

重摻雜p型氫化非晶硅發射極層，所述重摻雜p型氫化非晶硅發射極層形成在一側所述輕摻雜n型氫化非晶硅緩沖層的表面上；

重摻雜n型氫化非晶硅背場層，所述重摻雜n型氫化非晶硅背場層形成在另一側所述輕摻雜n型氫化非晶硅緩沖層的表面上；

透明導電氧化物層，所述透明導電氧化物層形成在所述重摻雜p型氫化非晶硅發射極層和所述重摻雜n型氫化非晶硅背場層的表面上；

金屬柵線電極層，所述金屬柵線電極層包括：

合金過渡層，所述合金過渡層形成在所述透明導電氧化物層、所述重摻雜n型氫化非晶硅背場層和所述重摻雜p型氫化非晶硅發射極層的至少一層的表面上；

含銅導電合金層，所述含銅導電合金層形成在所述合金過渡層的表面上。