[發(fā)明專利]一種晶體硅太陽能電池及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107275432A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳奕峰;崔艷峰;陳達明;楊陽;王子港;劉成法;盛赟;皮爾·威靈頓;馮志強;皮亞同·皮·阿特瑪特
• 申請（專利權(quán)）人: 常州天合光能有限公司
• 主分類號: H01L31/068
• 分類號: H01L31/068;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務(wù)所33233
• 代理人: 郭小麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種晶體硅太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

太陽能電池是一種利用光電效應(yīng)或光化學(xué)效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，又被稱為太陽能芯片或光電池。根據(jù)使用材料和技術(shù)不同，太陽能電池主要分為兩大類，一類是晶體硅太陽能電池，一類是薄膜太陽能電池。目前無論是從全球太陽能電池產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，還是從太陽能電池產(chǎn)量最大的中國來看，晶硅電池均占據(jù)著絕對的優(yōu)勢。晶硅太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏特效應(yīng)”，因此，太陽能電池又稱為“光伏電池”。

晶體硅太陽能電池金屬區(qū)域的界面復(fù)合已經(jīng)成為制約太陽電池效率提升的重要因素。目前，通常制備晶體硅天陽能電池時，采用絲網(wǎng)印刷在太陽能電池的氮化硅上面印刷銀漿，然后通過高溫燒結(jié)，銀漿燒穿氮化硅，與電池的發(fā)射極形成歐姆接觸。但是，銀與發(fā)射極之間容易形成金屬-半導(dǎo)體接觸界面，該界面成為嚴重的載流子復(fù)合中心，降低了太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。

目前學(xué)術(shù)界借鑒半導(dǎo)體的發(fā)展經(jīng)驗，開發(fā)出異質(zhì)結(jié)太陽能電池，在晶體硅硅襯底上沉積非晶硅薄膜，然后在非晶硅薄膜上沉積透明導(dǎo)電膜，再在透明導(dǎo)電膜上絲網(wǎng)印刷非燒穿型低溫銀漿。雖然非晶硅薄膜和透明導(dǎo)電薄膜解決了金屬區(qū)的鈍化問題，但是載流子收集效率不高，同時形成寄生吸收，電池短路電流不高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種晶體硅太陽能電池，不但提高電池的效率，而且抑制形成直接金屬-半導(dǎo)體界面的形成，避免產(chǎn)生光的寄生吸收，而且同時提高電池的載流子收集效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種晶體硅太陽能電池，包括硅襯底、發(fā)射極、背面場以及分別設(shè)置于發(fā)射極和背面場上的金屬電極，所述發(fā)射極以及背面場位于硅襯底兩側(cè)，所述發(fā)射極和/或背面場包括非金屬區(qū)域以及用于設(shè)置金屬電極的金屬區(qū)域，所述發(fā)射極和/或背面場上的金屬區(qū)域至金屬電極之間依次設(shè)置有鈍化層以及重摻多晶硅層。

本發(fā)明在發(fā)射極以及背電場的上設(shè)置鈍化層以及重摻多晶硅層，使得金屬電極與重摻多晶硅層之間形成歐姆接觸，金屬電極可以不直接接觸發(fā)射極以及背面場，降低了金屬區(qū)域表面復(fù)合速率，提高電池開路電壓。

作為優(yōu)選，所述硅襯底為P型或者N型硅材料制成，所述硅襯底電阻率為0.01～1000Ωcm。

作為優(yōu)選，所述鈍化層的厚度為0.1～1000埃，帶隙寬度為1～10eV。

作為優(yōu)選，所述鈍化層為氧化硅、氮化硅或者非晶硅中的一種或多種材料制成。

作為優(yōu)選，所述重摻多晶硅層的摻雜類型與發(fā)射極和/或背電場的摻雜類型相同。

作為優(yōu)選，所述重摻多晶硅層的厚度為1～10000nm，帶隙寬度為1.1～2eV。

作為優(yōu)選，所述重摻多晶硅層與金屬電極之間設(shè)置有富含氫元素的薄膜層，所述薄膜層的厚度為0.1～10000nm。本發(fā)明中薄膜層使得金屬區(qū)域以及非金屬區(qū)域表面復(fù)合速率降低。

作為優(yōu)選，所述薄膜層為氮化硅、氧化硅或者氧化鋁中的一種或幾種材料制成。

本發(fā)明還提供了一種上述的晶體硅太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

(a)在硅襯底上進行摻雜，形成均勻的發(fā)射極和/或背面場，并在發(fā)射極和/或背面場上劃分非金屬區(qū)域以及用于設(shè)置金屬電極的金屬區(qū)域；

(b)先在發(fā)射極和/或背面場的金屬區(qū)域以及非金屬區(qū)域上經(jīng)由熱氧氧化形成鈍化層，再在鈍化層上沉積重摻多晶硅層，然后在位于金屬區(qū)域處的重摻多晶硅層上采用絲網(wǎng)印刷形成一層掩膜層，再刻蝕未被掩模層保護的非金屬區(qū)域的鈍化層和重摻多晶硅層，最后去除掩膜層；

或者，在發(fā)射極和/或背面場的金屬區(qū)域上經(jīng)由熱氧氧化形成鈍化層，再在鈍化層上沉積重摻多晶硅層；

(c)在重摻多晶硅層上絲網(wǎng)印刷金屬電極漿，燒結(jié)得到金屬電極。

本發(fā)明制備晶體硅太陽能電池時，事先設(shè)計好用于設(shè)置金屬電極的金屬區(qū)域，然后可以采用兩種方式設(shè)置鈍化層以及重摻多晶硅層，設(shè)置重摻多晶硅層時可以通過LPCVD沉積。其中第一種方式為，在金屬區(qū)域以及非金屬區(qū)域上均設(shè)置有鈍化層和重摻多晶硅層之后，在位于金屬區(qū)域的重摻多晶硅層上設(shè)置掩膜層，其中掩埋層可以采用油墨材料制成，掩膜層形成之后，刻蝕未被掩模層保護的非金屬區(qū)域的鈍化層和重摻多晶硅層，刻蝕鈍化層和重摻多晶硅層時可以分別采用KOH和HF進行刻蝕，最后去除掩膜層即可。