CN102751339A - 异质结太阳能电池结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种异质结太阳能电池结构及其制作方法，该电池结构为在非晶硅层上制作TCO/Ag/TCO透明导电膜，其制作方法为在P型硅片基材背面依次制作二氧化硅层、氮化硅层、铝层，随后采用激光烧结在硅片基材背面打孔，然后在300℃～400℃纯氮气下退火；翻转硅片，在硅片的正面沉积本征非晶硅层,然后再沉积n+非晶硅层,之后采用磁控溅射沉积TCO、Ag层、TCO，形成TCO/Ag/TCO透明导电膜，然后在320℃～450℃温度范围内，氮气和氢气混合气氛下退火10～30分钟。本发明的有益效果是：通过在TCO层加入银层，有利于降低电池电阻率，降低串联电阻，提高短路电流。加入二氧化硅层主要是提高背钝化，减少复合速度。在沉积形成透明导电膜后退火可以提高透光率，降低电阻。

Description

异质结太阳能电池结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种异质结太阳能电池结构及其制作方法。
背景技术
现有的异质结太阳能电池虽有多层结构但是对光的吸收率低，光电转换效率低，并且TCO电阻率高容易增加异质结电池的串联电阻，并且由于磁控溅射容易对叠层中的非晶硅造成损伤，增加电池的缺陷。影响电池效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种异质结太阳能电池结构及其制作方法，提高电池效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种异质结太阳能电池结构,包括硅片基材，在硅片基材的受光面具有用于形成异质结的非晶硅层，在非晶硅层上具有透明导电膜，透明导电膜上制作栅线，透明导电膜为TCO/Ag/TCO透明导电膜，在硅片基材的背光面依次设置二氧化硅层、氮化硅层和铝层，铝层为最外层。
具体地，硅片基材为P型，在P型硅片基材上的非晶硅层包括本征非晶硅层和本征非晶硅层上的n+非晶硅层。
具体地，TCO/Ag/TCO透明导电膜包括底层的TCO层，中层的Ag层以及面层的TCO层，底层的TCO层10~20nm厚，中层的Ag层10~15nm，面层的TCO层80~100nm厚。
优选，TCO层为ITO薄膜。
一种异质结太阳能电池结构的制作方法，在硅片基材的受光面沉积用于形成异质结的非晶硅层后，通过磁控溅射的方法依次沉积底层的TCO层，中层的Ag层以及面层的TCO层，形成TCO/Ag/TCO透明导电膜，在沉积形成TCO/Ag/TCO透明导电膜后，进行退火处理。
具体为：在P型硅片基材背面采用热氧化制备一层厚度为10～30nm二氧化硅层，然后采用PECVD沉积一层厚度为80～150nm的氮化硅层，然后蒸镀一层厚度为2～4nm的铝层，随后采用激光烧结在硅片基材背面打孔，然后在300℃～400℃纯氮气下退火；翻转硅片，在硅片的正面沉积本征非晶硅层,然后再沉积n+非晶硅层,之后采用磁控溅射依次沉积10-20nm厚的TCO，10-15nm厚的Ag层，80-100nm厚的TCO，形成TCO/Ag/TCO透明导电膜，在沉积形成TCO/Ag/TCO透明导电膜后，进行退火处理，最后采用丝网印刷工艺印刷栅线。
在沉积形成TCO/Ag/TCO透明导电膜后，进行退火处理的优选方案为：在320℃～450℃温度范围内，并在含氢气为2%～5%的氮气和氢气混合气氛下进行退火处理，处理时间10～30分钟。
优选，TCO为ITO薄膜。
本发明的有益效果是：通过在TCO层加入银层，有利于降低电池电阻率，降低串联电阻，提高短路电流，提高电池效率。加入二氧化硅层主要是提高背钝化，减少复合速度，提高电池效率。激光烧结后退火有利于提高晶体硅与铝的接触，降低接触电阻，从而降低串联电阻，提高电池效率。在沉积形成TCO/Ag/TCO透明导电膜后退火的目的为提高透光率，降低电阻。
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；
具体实施方式
一种异质结太阳能电池结构,包括硅片基材，在硅片基材的受光面具有用于形成异质结的非晶硅层，在非晶硅层上具有透明导电膜，透明导电膜上制作栅线，透明导电膜包括底层的TCO层，中层的Ag层以及面层的TCO层，底层的TCO层10-20nm厚，中层的Ag层10-15nm，面层的TCO层80-100nm厚。
如图1所示，硅片基材为P型，在P型硅片基材上的非晶硅层包括本征非晶硅层和本征非晶硅层上的n+非晶硅层。
在硅片基材的背光面依次设置二氧化硅层、氮化硅层和铝层。
常见的TCO薄膜包括ITO、AZO、FTO和IWO，本实施例采用ITO。
如图2所述，异质结太阳能电池结构的具体制作方法为：
首先在P型硅片基材背面采用热氧化制备一层厚度为10～30nm二氧化硅层，然后采用PECVD沉积一层厚度为80～150nm的氮化硅层，然后蒸镀一层厚度为2～4nm的铝层，随后采用激光烧结在背面打开大小均匀的孔，孔径大小以及数量按硅片大小设计，然后在300℃～400℃纯氮气下退火30分钟。翻转硅片，在硅片的正面沉积厚度为5nm的a-Si:H(i),然后再沉积10nm厚的a-Si:H(n+),之后采用低损伤磁控溅射沉积10-20nm厚的TCO，然后采用磁控溅射沉积10-15nm后的Ag层，然后再沉积80-100nm厚的TCO，然后在320℃～450℃温度范围内采用含氢气为2%～5%的氮气和氢气混合气氛下退火10～30分钟。最后采用丝网印刷印刷银栅线，烧结。本征非晶硅层即a-Si:H(i)，n+非晶硅层即a-Si:H(n+)。
Ag层的主要作用：1采用等离子体的激元效应，提高对光的吸收，从而提高电池效率2.进一步降低TCO电阻率，降低电池的串联电阻。
SiO2层作用：可以很好的钝化Si薄膜表面，降低表面复合速率，提高电池效率。
采用激光烧结(LFC)的主要目的：打开钝化膜促使更铝与硅片更好接触，形成铝硅合金，降低接触电阻，从而降低串联电阻，提高效率。
激光烧结后退火的主要目的：提高晶体硅与铝的接触，降低接触电阻，从而降低串联电阻，提高电池效率。
在沉积形成TCO/Ag/TCO透明导电膜后退火的目的为：提高透光率，降低电阻。
  编号   膜厚（nm）   透光率T%   电阻率ρ(Ω.cm)
  ITO   100   90%   <1.0﹡10-4
  ITO/Ag/ITO   100   85%   2﹡10-5
  退火后ITO/Ag/ITO   100   93%   1.5﹡10-5

Claims (8)

1.一种异质结太阳能电池结构,包括硅片基材，在硅片基材的受光面具有用于形成异质结的非晶硅层，在所述的非晶硅层上具有透明导电膜，透明导电膜上制作栅线，其特征是：所述的透明导电膜为TCO/Ag/TCO透明导电膜，在所述的硅片基材的背光面依次设置二氧化硅层、氮化硅层和铝层，铝层为最外层。
2.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池结构,其特征是：所述的硅片基材为P型，在P型硅片基材上的非晶硅层包括本征非晶硅层和本征非晶硅层上的n+非晶硅层。
3.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池结构,其特征是：所述的TCO/Ag/TCO透明导电膜包括底层的TCO层，中层的Ag层以及面层的TCO层，底层的TCO层10~20nm厚，中层的Ag层10~15nm，面层的TCO层80~100nm厚。
4.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池结构,其特征是：所述的TCO层为ITO薄膜。
5.一种异质结太阳能电池结构的制作方法，其特征是：在硅片基材的受光面沉积用于形成异质结的非晶硅层后，通过磁控溅射的方法依次沉积底层的TCO层，中层的Ag层以及面层的TCO层，形成TCO/Ag/TCO透明导电膜，在沉积形成TCO/Ag/TCO透明导电膜后，进行退火处理。
6.权利要求5所述的异质结太阳能电池结构的制作方法，其特征是：具体为：
在P型硅片基材背面采用热氧化制备一层厚度为10～30nm二氧化硅层，然后采用PECVD沉积一层厚度为80～150nm的氮化硅层，然后蒸镀一层厚度为2～4nm的铝层，随后采用激光烧结在硅片基材背面打孔，然后在300℃～400℃纯氮气下退火；翻转硅片，在硅片的正面沉积本征非晶硅层,然后再沉积n+非晶硅层,之后采用磁控溅射依次沉积10-20nm厚的TCO，10-15nm厚的Ag层，80-100nm厚的TCO，形成TCO/Ag/TCO透明导电膜，在沉积形成TCO/Ag/TCO透明导电膜后，进行退火处理，最后采用丝网印刷工艺印刷栅线。
7.权利要求5或6所述的异质结太阳能电池结构的制作方法，其特征是：在沉积形成TCO/Ag/TCO透明导电膜后，进行退火处理的方法为：在320℃～450℃温度范围内，并在含氢气为2%～5%的氮气和氢气混合气氛下进行退火处理，处理时间10～30分钟。
8.权利要求5所述的异质结太阳能电池结构的制作方法，其特征是：所述的TCO为ITO薄膜。
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