[發(fā)明專利]一種鑄錠晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011132671.5
• 申請(qǐng)日: 2020-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN114388639A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建新峰二維材料科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/0236
• 分類號(hào): H01L31/0236;H01L31/0224;H01L31/074;H01L31/18
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本發(fā)明公開了一種鑄錠晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，包括：鑄錠晶硅襯底，所述鑄錠晶硅襯底含有多個(gè)生長(zhǎng)方向不同的晶粒；設(shè)置在鑄錠晶硅襯底表面的金字塔絨面，其中，金字塔絨面底部的相鄰晶粒邊界位置具有平滑的弧形結(jié)構(gòu)；設(shè)置在金字塔絨面表面的本征型非晶硅膜層和摻雜型的非晶硅膜層，其中，所述弧形結(jié)構(gòu)上的本征型非晶硅膜層和摻雜型的非晶硅膜層的厚度比金字塔絨面的斜面上本征型非晶硅膜層和摻雜型的非晶硅膜層的厚度更厚；設(shè)置在摻雜型非晶硅膜層之上的透明導(dǎo)電膜層；及設(shè)置在透明導(dǎo)電膜層之上的金屬電極。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及以鑄錠晶硅作為襯底制作硅基異質(zhì)結(jié)的太陽能電池及其制作方法。

背景技術(shù)

能源需求日益緊張的形式下，太陽能電池行業(yè)迅猛發(fā)展。具有突出效率優(yōu)勢(shì)的異質(zhì)結(jié)技術(shù)，量產(chǎn)效率已達(dá)到24％，實(shí)驗(yàn)室效率也達(dá)到26％以上，進(jìn)一步效率提升潛力巨大，近年來備受矚目。但異質(zhì)結(jié)技術(shù)成本偏高，仍是當(dāng)前大規(guī)模量產(chǎn)化的主要障礙。與常規(guī)晶硅太陽能電池相比，成本偏高主要體現(xiàn)在三大部分：設(shè)備折舊、銀漿耗量、硅片成本。

常規(guī)的硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池，均采用直拉單晶硅片作為襯底制作，對(duì)硅片品質(zhì)有極高的要求，導(dǎo)致硅片成居高不下。以較低品質(zhì)的鑄錠單晶硅片或多晶硅片替代直拉單晶硅片制作硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池，可以顯著降低異質(zhì)結(jié)太陽能電池成本。

然而鑄錠晶硅內(nèi)存在大量的雜質(zhì)和缺陷，形成大量的復(fù)合中心，極大限制了載流子的遷移，導(dǎo)致采用鑄錠單晶硅片或多晶硅片制作的異質(zhì)結(jié)太陽能電池效率遠(yuǎn)低于常規(guī)直拉單晶硅片制作的異質(zhì)結(jié)太陽能電池。減少和消除雜質(zhì)和缺陷的影響，是鑄錠單晶硅片或多晶硅片制作異質(zhì)結(jié)太陽能電池的關(guān)鍵。其中，不同晶粒間存在的晶界缺陷是鑄錠單晶硅片或多晶硅片內(nèi)的主要缺陷區(qū)域，其不僅表現(xiàn)為大量的位錯(cuò)層錯(cuò)產(chǎn)生嚴(yán)重的復(fù)合，相鄰晶粒由于生長(zhǎng)方向不同，在制絨后，金字塔絨面生長(zhǎng)方向有所差異，往往在相鄰晶粒邊界位置的金字塔容易形成較為尖銳夾角的結(jié)構(gòu)。對(duì)于等離子氣相沉積設(shè)備，較深的尖銳夾角區(qū)域H⁺離子和非晶硅膜層的鈍化處理的效果較差，容易形成鈍化缺陷而形成復(fù)合中心，影響載流子的傳輸。

因此，為了解決因晶粒生長(zhǎng)方向不同，晶界區(qū)域的金字塔形成尖銳夾角結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的鈍化不良缺陷，需要尋求一種制作方法，消除尖銳夾角結(jié)構(gòu)，形成一種利于鈍化的結(jié)構(gòu)，以便對(duì)相鄰晶粒邊界位置進(jìn)行良好的鈍化。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種鑄錠晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法，通過消除相鄰晶粒邊界位置金字塔形狀底部的尖銳夾角結(jié)構(gòu)，形成金字塔形狀底部平滑的弧形結(jié)構(gòu)相連接，以改善相鄰晶粒邊界位置的鈍化效果，以提高鑄錠晶硅制作的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，提供一種鑄錠晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其結(jié)構(gòu)包括：鑄錠晶硅襯底，所述鑄錠晶硅襯底含有多個(gè)生長(zhǎng)方向不同的晶粒；設(shè)置在鑄錠晶硅襯底表面的金字塔絨面，其中，金字塔絨面底部的相鄰晶粒邊界位置具有平滑的弧形結(jié)構(gòu)；設(shè)置在金字塔絨面表面的本征型非晶硅膜層和摻雜型的非晶硅膜層，其中，所述弧形結(jié)構(gòu)上的本征型非晶硅膜層和摻雜型的非晶硅膜層的厚度比金字塔絨面的斜面上本征型非晶硅膜層和摻雜型的非晶硅膜層的厚度更厚；設(shè)置在摻雜型非晶硅膜層之上的透明導(dǎo)電膜層；及設(shè)置在透明導(dǎo)電膜層之上的金屬電極。

優(yōu)選的，所述鑄錠晶硅襯底為鑄錠單晶硅片或鑄錠多晶硅襯底，摻雜類型為N型或P型。

優(yōu)選的，金字塔絨面高度為0.5-10微米；弧形結(jié)構(gòu)的弧度長(zhǎng)為0.1-1微米。

本發(fā)明還提供一種鑄錠晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法：所述方法包括步驟如下：去除鑄錠晶硅襯底的雜質(zhì)；對(duì)已去除雜質(zhì)的鑄錠晶硅襯底制作金字塔絨面；對(duì)已制作金字塔絨面的鑄錠晶硅襯底進(jìn)行區(qū)域圓滑處理，在金字塔絨面底部的相鄰晶粒邊界位置形成平滑的弧形結(jié)構(gòu)；對(duì)鑄錠晶硅襯底清洗并去除氧化層；對(duì)鑄錠晶硅襯底兩面沉積本征型非晶硅膜層和摻雜型非晶硅膜層進(jìn)行鈍化并形成PN結(jié)；在摻雜型非晶硅膜層上沉積透明導(dǎo)電膜層；及在透明導(dǎo)電膜層上形成金屬電極。