CN102842634A - 一种背发射极异质结太阳电池及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背发射极异质结太阳电池及制备方法，包括选用厚度为180～220μm的单晶硅片作为衬底的基片层，所述基体层背面从内到外依次具有厚度为3～8nm的非晶硅薄膜本征层、厚度为15～25nm的发射极层，厚度为100～140nm的导电介质层以及银浆层，基片层的正面从内到外依次具有厚度为3～8nm的非晶硅薄膜本征层、厚度为5～15nm重掺杂层、厚度为80～120nm的导电薄膜层以及金属电极。本发明采用在太阳电池背面制备发射极，正面通过重掺杂层结构接受光照，从而避免了发射极对光的直接吸收，可以适当增加发射极的厚度，有助于增加电池内建势，提高电池的开路电压，有效改善电池的整体性能。

Description

一种背发射极异质结太阳电池及制备方法
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，尤其是一种背发射极异质结太阳电池及制备方法。
背景技术
硅异质结太阳电池是在晶硅衬底上沉积非晶硅薄膜作为发射极，发射极的厚度直接决定了电池性能的好坏，增加发射极厚度有助于增加电池内建场，提高载流子输运效率。但是光管理也是太阳电池考虑的重要因素之一，较厚的发射极对入射光的吸收较多，使得进入电池有效吸收的光较少，不利于电池效率的提升，因此，在发射极厚度与内建电势和光效率利用之间，有必要在既增加电池内电场、又避免发射极对光的过多吸收上达到平衡，从而有效提高太阳电池的整体性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种背发射极异质结太阳电池及制备方法，在发射极较厚的情况下，既增加电池内建电势，又避免发射极对光的过多吸收，提高电池的开路电压，有效改善电池整体性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种背发射极异质结太阳电池，包括选用厚度为180～220μm的单晶硅片作为衬底的基片层，所述基体层背面从内到外依次具有厚度为3～8nm的非晶硅薄膜本征层、厚度为15～25nm的发射极层，厚度为100～140nm的导电介质层以及银浆层，基片层的正面从内到外依次具有厚度为3～8nm的非晶硅薄膜本征层、厚度为5～15nm重掺杂层、厚度为80～120nm的导电薄膜层以及金属电极。
所述的基片层材料为N型单晶硅片或P型单晶硅片。
相应地，所述的发射极层所用材料为与基片层掺杂类型相反的硅基薄膜；所述的重掺杂层所用材料为与基片层导电类型相同的硅基薄膜。
所述的导电介质层材料为TCO薄膜或导电性优越的非透过型薄膜。
优选地，所述的基片层的厚度为200μm，非晶硅薄膜本征层的厚度为5nm，发射极层的厚度为20nm，导电介质层的厚度为120nm，重掺杂层的厚度为10nm，导电薄膜层的厚度为100nm。
上述背发射极异质结太阳电池的制备方法，具有以下步骤：
1）选用厚度为180～220μm单晶硅片作为衬底的基片层，并对基片层表面进行标准RCA清洗，并采用HF处理一分钟；
2）在处理后的基片层正面采用PECVD沉积厚度为3～8nm的非晶硅薄膜本征层，在非晶硅薄膜本征层的表面沉积一层厚度为5～15nm重掺杂层作为前表面场；
3）在重掺杂层表面采用磁控溅射方式沉积厚度为80～120nm的导电薄膜层；
4）在基片层背面采用PECVD沉积厚度为3～8nm的非晶硅薄膜本征层，在非晶硅薄膜本征层上沉积厚度为15～25nm的发射极层；
5）在发射极层上采用PVD或CVD方法制备厚度为100～140nm的导电介质层；
6）在导电薄膜层上采用丝网印刷技术制备金属电极，在导电介质层上低温丝网印刷制备银浆层；
7）最后在N2氛围中对上述太阳电池进行烘干，完成背发射极异质结太阳电池的制备。
本发明的有益效果是：本发明采用在太阳电池背面制备发射极，正面通过重掺杂层结构接受光照，从而避免了发射极对光的直接吸收，可以适当增加发射极的厚度，有助于增加电池内建势，提高电池的开路电压，有效改善电池的整体性能。
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是本发明所述背发射极异质结太阳电池的结构示意图。
图2是本发明所述背发射极异质结太阳电池的制备流程图。
图中1.基片层  2.非晶硅薄膜本征层  3.发射极层  4.导电介质层5.银浆层  6.重掺杂层  7.导电薄膜层  8.金属电极
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种背发射极异质结太阳电池，包括选用n型单晶硅片制作的基片层1，基片层1的厚度为200μm，电阻率为5Ω,所述基片层1的背面从内到外依次具有作为缓冲钝化层的非晶硅薄膜本征层、材料为p型掺杂硅基薄膜的发射极层、材料为ZnO薄膜的导电介质层以及采用低温丝网印刷的银浆层，其中，非晶硅薄膜本征层的厚度为5nm，发射极层的厚度为20nm，导电介质层的厚度为120nm。
基片层的正面从内到外依次具有非晶硅薄膜本征层、作为前表面场的重掺杂层、导电薄膜层以及金属电极，其中，非晶硅薄膜本征层与设在基片层1背面的相同，厚度同样为5nm，重掺杂层材料为n+型重掺杂薄膜，厚度为10nm，导电薄膜层材料选用ITO型薄膜，厚度为100nm。
上述背发射极异质结太阳电池的制备方法，参见附图2，具有以下步骤：
1）选用厚度为200μm的n型单晶硅片作为衬底的基片层1，对基片层1表面进行标准RCA清洗，并采用HF对基片层1处理一分钟；
2）在处理后的基片层1正面，采用PECVD沉积厚度为5nm的非晶硅薄膜本征层2，然后在非晶硅薄膜本征层2的表面沉积一层厚度为10nm的n+型重掺杂层6作为前表面场；
3）在重掺杂层6表面采用磁控溅射方式沉积厚度为100nm的透明ITO导电薄膜层7；
4）在基片层1背面采用PECVD沉积厚度为5nm的非晶硅薄膜本征层2，在非晶硅薄膜本征层2上沉积厚度为20nm的p型掺杂硅基薄膜作为发射极层3；
5）在发射极层3上采用PVD方法制备厚度为120nm的ZnO薄膜作为导电介质层4；
6）在导电薄膜层7上采用丝网印刷技术制备金属电极8，在导电介质层4上低温丝网印刷制备银浆层5；
7）最后在N2氛围中对上述太阳电池进行烘干，完成背发射极异质结太阳电池的制备。
传统的发射极层3的厚度，一般小于10nm，不利于增加电池内建势，提高电池的开路电压。本发明中，发射极层3优选理想厚度为20nm，发射极层3设置在单晶硅片的背面，因此当增加发射极层3的厚度时，既可以保证有充足的内建势拉动有效载流子的输运，又可以避免传统结构中较厚的发射极层3对入射光造成的吸收损失，该特点显著提高了高效电池中对光管理的效率；同时，增加发射极层3厚度，是因为采用PECVD技术或者其他气相沉积技术制备发射极层3，其掺杂效率一直比较低，成为异质结电池中比较棘手的难题，所以增加发射极层3厚度可以保证当掺杂比较低的情况下不造成对Voc的影响；
本发明采用在太阳电池背面制备发射极层3，正面通过重掺杂层6结构接受光照，从而避免了发射极层3对光的直接吸收，因此可以适当增加发射极层3的厚度，有助于增加电池内建势，提高电池的开路电压，有效改善电池的整体性能。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种背发射极异质结太阳电池，包括选用厚度为180～220μm的单晶硅片作为衬底的基片层（1），其特征是：所述基体层（1）背面从内到外依次具有厚度为3～8nm的非晶硅薄膜本征层（2）、厚度为15～25nm的发射极层（3），厚度为100～140nm的导电介质层（4）以及银浆层（5），基片层（1）的正面从内到外依次具有厚度为3～8nm的非晶硅薄膜本征层（2）、厚度为5～15nm重掺杂层（6）、厚度为80～120nm的导电薄膜层（7）以及金属电极（8）。
2.根据权利要求1所述的背发射极异质结太阳电池，其特征是：所述的基片层（1）材料为N型单晶硅片或P型单晶硅片。
3.根据权利要求2所述的背发射极异质结太阳电池，其特征是：所述的发射极层（3）所用材料为与基片层（1）掺杂类型相反的硅基薄膜。
4.根据权利要求2所述的背发射极异质结太阳电池，其特征是：所述的重掺杂层（6）所用材料为与基片层（1）导电类型相同的硅基薄膜。
5.根据权利要求1所述的背发射极异质结太阳电池，其特征是：所述的导电介质层（4）材料为TCO薄膜或导电性优越的非透过型薄膜。
6.根据权利要求1所述的背发射极异质结太阳电池，其特征是：所述的基片层（1）的厚度为200μm，非晶硅薄膜本征层（2）的厚度为5nm，发射极层（3）的厚度为20nm，导电介质层（4）的厚度为120nm，重掺杂层（6）的厚度为10nm，导电薄膜层（7）的厚度为100nm。
7.一种权利要求1所述背发射极异质结太阳电池的制备方法，其特征是：具有以下步骤：
1）选用厚度为180～220μm单晶硅片作为衬底的基片层（1），并对基片层（1）表面进行标准RCA清洗，并采用HF处理一分钟；
2）在处理后的基片层（1）正面采用PECVD沉积厚度为3～8nm的非晶硅薄膜本征层（2），在非晶硅薄膜本征层（2）的表面沉积一层厚度为5～15nm重掺杂层（6）作为前表面场；
3）在重掺杂层（6）表面采用磁控溅射方式沉积厚度为80～120nm的导电薄膜层（7）；
4）在基片层（1）背面采用PECVD沉积厚度为3～8nm的非晶硅薄膜本征层（2），在非晶硅薄膜本征层（2）上沉积厚度为15～25nm的发射极层（3）；
5）在发射极层（3）上采用PVD或CVD方法制备厚度为100～140nm的导电介质层（4）；
6）在导电薄膜层（7）上采用丝网印刷技术制备金属电极（8），在导电介质层（4）上低温丝网印刷制备银浆层（5）；
7）最后在N2氛围中对上述太阳电池进行烘干，完成背发射极异质结太阳电池的制备。
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