CN102709338A - 太阳电池结构及其制备方法 - Google Patents

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李炳云
余冬冬
高焱
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Abstract

本发明涉及一种太阳电池结构及其制备方法,该电池结构包括硅片基材，在基材正面是覆盖有减反膜的前表面场，在基材的背面依次是本征氢化非晶硅层、p型氢化非晶硅层、TCO和Al背场，在前表面场上的正面电极的细栅线上也覆盖TCO。制备方法为先将基材制绒，然后进行扩散工艺，在基材正面形成前表面场，在前表面场的表面沉积减反膜，制作正面电极；在背面依次沉积本征氢化非晶硅和p型氢化非晶硅、TCO，最后蒸镀Al背场。本发明的有益效果是：1.用非晶硅薄膜钝化膜，避免了长时间的高温过程，并能拉宽带隙，使开路电压增大。2.在电池表面镀一层TCO薄膜，能够连接断栅，减小电池的串联电阻，并且起到保护金属电极防止氧化的作用。

Description

太阳电池结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳电池结构及其制备方法。
背景技术
由于工业上所采用的硅片质量较差，如果经过高温热氧化生成二氧化硅钝化膜，其性能会进一步恶化；为了减少电极的遮光面积，要求细栅电极的宽度减小，而对于丝网印刷来说，细栅越细，越容易出现断栅，而且浆料颗粒大、浆料在网板上停留时间过长等都会导致网板堵塞，并形成断栅，再者，太阳电池上表面的电极暴露在外面容易出现氧化，以上都会增大太阳电池的串联电阻，影响其性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种太阳电池结构及其制备方法，提高太阳电池的性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳电池结构,包括硅片基材，在硅片基材的正面是前表面场，前表面场上制作正面电极，硅片基材通过非晶硅薄膜钝化，在非晶硅薄膜上制作Al背场。
进一步限定，非晶硅薄膜包括本征氢化非晶硅层和与硅片基体掺杂类型相同的氢化非晶硅层，本征氢化非晶硅层为内层。本征氢化非晶硅层起钝化界面的作用；p型氢化非晶硅起钝化和提高开压的作用。
进一步限定，在非晶硅薄膜和Al背场之间设置透明导电薄膜层。背面的透明导电薄膜层的作用为：（1）形成良好的欧姆接触，过渡金属和硅；（2）减少载流子平行硅片表面流动时的复合损耗，增加载流子的收集效率；（3）增加长波反射。
为连接断栅，减小电池的串联电阻，并且保护金属电极防止氧化的目的，在正面电极的细栅线上也覆盖透明导电薄膜层。
为提高电池效率，前表面场的优选结构为，前表面场包括低掺杂区域和重掺杂区域，在重掺杂区域上制作正面电极，在前表面场上覆盖减反膜。
进一步限定，硅片基材为P型，本征氢化非晶硅层的厚度3-20nm，p型氢化非晶硅层的厚度3-20nm，透明导电薄膜层的厚度75-100nm，Al背场的厚度80-150nm。
一种太阳电池的制备方法，先将P型硅片基材制绒，然后进行扩散工艺，在硅片基材正面形成前表面场，在前表面场的表面沉积减反膜，制作正面电极；在背面依次沉积3-20nm的本征氢化非晶硅层和3-20nm的p型氢化非晶硅层,然后沉积80-100nm的透明导电薄膜层，最后蒸镀80-150nm的Al背场。
通过扩散工艺，在硅片基材正面形成前表面场具体为：通过重扩散；在硅片基材表面沉积70-90nm的SiNx薄膜，然后在非电极区印刷腐蚀浆料形成掩模图案，后用碱溶液或酸溶液腐蚀掉非电极区的硅以形成低掺杂区域，电极区域为重掺杂区域，其后使用酸溶液洗去电极区的SiNx薄膜。
通过掩模在正面电极的细栅线上沉积一层80-100nm的透明导电薄膜层。
沉积透明导电薄膜层的方法为磁控溅射方法。
本发明的有益效果是：1.用非晶硅薄膜代替氮化硅或氧化硅，起到较好的钝化效果，避免了长时间的高温过程，并能拉宽带隙，使开路电压增大。
2.在电池表面镀一层透明导电薄膜，能够连接断栅，减小电池的串联电阻，并且起到保护金属电极防止氧化的作用。
3.选择性发射极能获得较好的表面钝化效果，提高短路电流，又可降低接触电阻，提高开路电压和填充因子。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的工艺步骤框图；
图中，1.硅片基材，2.减反膜，3.电极，4.本征氢化非晶硅层，5.p型氢化非晶硅层，6.透明导电薄膜层，7.Al背场，8.低掺杂区域，9.重掺杂区域。
具体实施方式
如图1所示，一种太阳电池结构，包括硅片基材1，在硅片基材1的正面是覆盖有减反膜2的前表面场，前表面场上制作正面Ag电极3，在硅片基材1的背面依次是本征氢化非晶硅层4、p型氢化非晶硅层5、透明导电薄膜层6和Al背场7，本征氢化非晶硅层4为最内层。
前表面场包括低掺杂区域8和重掺杂区域9，在重掺杂区域9上制作正面电极3，所述的减反膜2为SiNx薄膜，在正面电极3的细栅线上也覆盖透明导电薄膜层6。本征氢化非晶硅层4的厚度3-20nm，p型氢化非晶硅层5的厚度3-20nm，背面的透明导电薄膜层6的厚度75-100nm，Al背场7的厚度80-150nm。正面和背面的透明导电薄膜层6为AZO薄膜。
如图2所示，该太阳电池的制备方法为：先将P型硅片基材1制绒，然后进行重扩散；在表面沉积80nm的SiNx薄膜，然后在非电极区印刷腐蚀浆料形成掩模图案，后用碱溶液或酸溶液腐蚀掉非电极区的硅以形成低掺杂区域8，电极区域为重掺杂区域9，其后使用酸溶液洗去电极区的SiNx薄膜；然后进行边缘刻蚀及去PSG，PECVD方法在表面制备80nm的SiNx减反膜2，并进行丝网印刷使电极3与重掺杂区域9接触；在背面依次沉积3nm的本征氢化非晶硅层4和15nm的p型氢化非晶硅层5,然后采用磁控溅射方法沉积80-100nm的透明导电薄膜层6，并蒸镀100nm的Al背场7；最后通过掩模在正面银电极3的细栅线上沉积一层80-100nm的透明导电薄膜层6。
a-Si:H(i)、a-Si:H(p+)、c-Si(p)、TCO分别是本征氢化非晶硅、p型氢化非晶硅、p型单晶硅，透明导电薄膜，AZO薄膜是TCO中的一种。

Claims (10)

1.一种太阳电池结构,包括硅片基材（1），在硅片基材（1）的正面是前表面场，前表面场上制作正面电极（3），其特征是：硅片基材（1）通过非晶硅薄膜钝化，在非晶硅薄膜上制作Al背场（7）。
2.根据权利要求1所述的太阳电池结构,其特征是：所述的非晶硅薄膜包括本征氢化非晶硅层（4）和与硅片基体掺杂类型相同的氢化非晶硅层，本征氢化非晶硅层（4）为内层。
3.根据权利要求2所述的太阳电池结构,其特征是：在非晶硅薄膜和Al背场（7）之间设置透明导电薄膜层（6）。
4.根据权利要求1所述的太阳电池结构,其特征是：在正面电极（3）的细栅线上也覆盖透明导电薄膜层（6）。
5.根据权利要求1所述的太阳电池结构,其特征是：所述的前表面场包括低掺杂区域（8）和重掺杂区域（9），在重掺杂区域（9）上制作正面电极（3），在前表面场上覆盖减反膜（2）。
6.根据权利要求3所述的太阳电池结构,其特征是：所述的硅片基材（1）为P型，本征氢化非晶硅层（4）的厚度3-20nm，p型氢化非晶硅层（5）的厚度3-20nm，透明导电薄膜层（6）的厚度75-100nm，Al背场（7）的厚度80-150nm。
7.一种权利要求6所述的太阳电池的制备方法，其特征是：先将P型硅片基材（1）制绒，然后进行扩散工艺，在硅片基材（1）正面形成前表面场，在前表面场的表面沉积减反膜（2），制作正面电极（3）；在背面依次沉积3-20nm的本征氢化非晶硅层（4）和3-20nm的p型氢化非晶硅层（5）,然后沉积80-100nm的透明导电薄膜层（6），最后蒸镀80-150nm的Al背场（7）。
8.根据权利要求7所述的太阳电池的制备方法,其特征是：通过扩散工艺，在硅片基材（1）正面形成前表面场具体为：通过重扩散；在硅片基材（1）表面沉积70-90nm的SiNx薄膜，然后在非电极区印刷腐蚀浆料形成掩模图案，后用碱溶液或酸溶液腐蚀掉非电极区的硅以形成低掺杂区域8，电极区域为重掺杂区域9，其后使用酸溶液洗去电极区的SiNx薄膜。
9.根据权利要求7所述的太阳电池的制备方法,其特征是：通过掩模在正面电极（3）的细栅线上沉积一层80-100nm的透明导电薄膜层（6）。
10.根据权利要求7或9所述的太阳电池的制备方法,其特征是：沉积透明导电薄膜层（6）的方法为磁控溅射方法。
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