CN102931268B - N型硅衬底背接触型式hit太阳电池结构和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种N型硅衬底背接触型式HIT太阳电池结构和制备方法，N型硅衬底受光面由内到外依次为n+型晶硅层、减反射层的叠层结构；N型硅衬底背光面最内层为n+型晶硅层，在背光面n+型晶硅层沉积的薄膜分为两种结构，两种结构之间相互交替并有间隔互相分开；其中一部分为透明导电薄膜和电极的叠层结构，另一部分由内到外依次为本征非晶或微晶硅层、p型非晶或微晶硅层、透明导电薄膜和电极的叠层结构。本发明结合常规晶硅太阳电池和薄膜太阳电池的制备方法，并且相对于传统HIT电池，不但制备过程简单，降低金属电极的使用量，而且避免常规太阳电池正面电极遮光的问题，提高了太阳电池的效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种N型硅衬底背接触型式HIT太阳电池结构和制备方法。
背景技术
太阳能产业的迅速发展需求一种工艺流程简单，光电转化效率高的产业化技术来降低发电成本，达到与市电同价或低于市电电价的目标。
当前常规晶硅电池随着产业化的发展，转换效率提升和成本降低都有了较大的进步，但其结构与技术特点限制了其效率的进一步提高。于是，业界出现了多种解决方案，包括选择性发射极太阳能电池、背接触式太阳能电池、HIT 电池等。同时新的技术，如激光技术、LIP 技术、光刻技术等的出现也为太阳能电池进一步的转换效率提升和成本降低提供了可能。
在目前的高效太阳电池领域中，三洋电机发展的HIT电池以其高效和稳定的性能一直是太阳电池领域研究和发展的热点，该电池的结构不但效率比较高，而且可以减少晶硅材料的厚度使更薄的晶硅太阳电池的发展成为可能。但是其在正面需要印刷金属电极，显著地降低了太阳光的利用效率。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供的一种基于N型硅衬底的背面接触型式HIT太阳电池的结构和制备方法，本发明结合常规晶硅太阳电池和薄膜太阳电池的制备方法，并且相对于传统HIT电池，不但制备过程简单，降低金属电极的使用量，而且避免常规太阳电池正面电极遮光的问题，提高了太阳电池的效率。
本发明的一种N型硅衬底背接触型式HIT太阳电池结构技术方案为，N型硅衬底受光面由内到外依次为n+型晶硅层、减反射层的叠层结构；N型硅衬底背光面最内层为n+型晶硅层，在背光面n+型晶硅层沉积的薄膜分为两种结构，两种结构之间相互交替并有间隔互相分开；其中一部分为透明导电薄膜和电极的叠层结构，另一部分由内到外依次为本征非晶或微晶硅层、p型非晶或微晶硅层、透明导电薄膜和电极的叠层结构。
本征非晶或微晶硅层，p型非晶或微晶硅层，透明导电薄膜，n+型晶硅层和减反射层的厚度范围为1~5000nm。
本征非晶或微晶硅层，p型非晶或微晶硅，透明导电薄膜， n+型晶硅层，减反射层的厚度分别优选为10nm，12nm，15nm，200nm，80nm。
n+型晶硅层沉积的薄膜分为两种结构，两种结构之间的间隔距离为0.01~10000μm。
n+型晶硅层沉积的薄膜分为两种结构，两种结构之间的间隔为距离优选为40μm。
N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构的制备方法，包括以下步骤：
（1）在制绒后的N型硅衬底进行P离子双面扩散；
（2）在受光面沉积减反射层；
（3）在背光面通过化学气相沉积在n+型晶硅层上依次沉积本征非晶或微晶硅层和p型非晶或微晶硅层；
（4）以相同间隔清除本征非晶或微晶硅层和p型非晶或微晶硅层叠层结构；
（5）在背光面进行透明导电薄膜制备；
（6）在背光面进行镭射切割，切除本征非晶或微晶硅层和p型非晶或微晶硅层叠层结构与n+型晶硅层连接部分的透明导电薄膜；
（7）在背光面进行金属电极制备，在背光面n+型晶硅层沉积的薄膜形成两种结构，两种结构之间相互交替并有间隔互相分开；其中一部分为透明导电薄膜和电极的叠层结构，另一部分由内到外依次为本征非晶或微晶硅层、p型非晶或微晶硅层、透明导电薄膜和电极的叠层结构。
清除本征非晶或微晶硅层和p型非晶或微晶硅层叠层结构的方法为：a在需要清除的叠层部分之外丝网印刷一层保护层，b化学腐蚀去除未受保护部分的叠层结构，c去除保护层。N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构的制备方法，包括以下步骤：
（1）在制绒后的N型硅衬底进行P离子双面扩散；
（2）在受光面沉积减反射层；
（3）在背光面通过带掩膜版的离子注入法在n+型晶硅层上依次制备本征非晶或微晶硅层和p型非晶或微晶硅层，本征非晶或微晶硅层和p型非晶或微晶硅层叠层结构有间隔排列；
（4）在背光面进行透明导电薄膜制备；
（5）在背光面进行镭射切割，切除本征非晶或微晶硅层和p型非晶或微晶硅层叠层结构与n+型晶硅层连接部分的透明导电薄膜；
（6）在背光面进行金属电极制备，在背光面n+型晶硅层沉积的薄膜形成两种结构，两种结构之间相互交替并有间隔互相分开；其中一部分为透明导电薄膜和电极的叠层结构，另一部分由内到外依次为本征非晶或微晶硅层、p型非晶或微晶硅层、透明导电薄膜和电极的叠层结构。
受光区的金属电极的制备可以采用印刷、溅射、喷墨的方法，金属电极材料可以采用金属、金属合金、无机金属等。
在不影响太阳电池结构的情况下，制备步骤除了步骤（1）外可以做一定的调整，例如先把受光面结构制备完毕后再制备背光面结构，或者受光面制备一步或多步后然后进行背光面一步或多步的制备。
本发明的有益效果为：本发明的一种N型硅衬底背接触型式HIT太阳电池结构技术方案为，N型硅衬底受光面由内到外依次为n+型晶硅层、减反射层的叠层结构；N型硅衬底背光面最内层为n+型晶硅层，在背光面n+型晶硅层沉积的薄膜分为两种结构，两种结构之间相互交替并有间隔互相分开；其中一部分为透明导电薄膜和电极的叠层结构，另一部分由内到外依次为本征非晶或微晶硅层、p型非晶或微晶硅层、透明导电薄膜和电极的叠层结构。本发明结合常规晶硅太阳电池和薄膜太阳电池的制备方法，并且相对于传统HIT电池，不但制备过程简单，降低金属电极的使用量，而且避免常规太阳电池正面电极遮光的问题，提高了太阳电池的效率。
采用本发明技术方案做出的太阳能电池效率为23.25%，其主要参数如表1所示，将近达到三洋电机双面HIT太阳电池24.7%的效率，在实验中经过进一步优化，可超过24.7%的效率。
附图说明：
图1是本发明的N型硅衬底背接触型式HIT太阳电池结构示意图；
图2是本发明实施例1的N型硅衬底背接触型式HIT太阳电池结构制备方法流程图。
图中，1.N型硅衬底；2.本征非晶或微晶硅层；4.p型非晶或微晶硅层；5.透明导电薄膜；6.金属电极；7.n+型晶硅层；8.减反射层。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
本发明的一种N型硅衬底1背接触型式HIT太阳电池结构为，N型硅衬底1受光面由内到外依次为n+型晶硅层7、减反射层8的叠层结构；N型硅衬底1背光面最内层为n+型晶硅层7，在背光面n+型晶硅层7沉积的薄膜分为两种结构，两种结构之间相互交替并有间隔互相分开；其中一部分为透明导电薄膜5和电极的叠层结构，另一部分由内到外依次为本征非晶或微晶硅层2、p型非晶或微晶硅层4、透明导电薄膜5和电极的叠层结构。
本征非晶或微晶硅层2，p型非晶或微晶硅4，透明导电薄膜5， n+型晶硅层7，减反射层8的厚度分别优选为10nm，12nm，15nm，200nm，80nm。
n+型晶硅层7沉积的薄膜分为两种结构，两种结构之间的间隔为距离为40μm。
N型硅衬底1背接触式HIT太阳电池结构的制备方法，包括以下步骤：
（1）在制绒后的N型硅衬底1进行P离子双面扩散；
（2）在受光面沉积减反射层8；
（3）在背光面通过化学气相沉积在n+型晶硅层7上依次沉积本征非晶或微晶硅层2和p型非晶或微晶硅层4；
（4）以相同间隔清除本征非晶或微晶硅层2和p型非晶或微晶硅层4叠层结构；
（5）在背光面进行透明导电薄膜5制备；
（6）在背光面进行镭射切割，切除本征非晶或微晶硅层2和p型非晶或微晶硅层4叠层结构与n+型晶硅层7连接部分的透明导电薄膜5；
（7）在背光面进行金属电极6制备，在背光面n+型晶硅层7沉积的薄膜形成两种结构，两种结构之间相互交替并有间隔互相分开；其中一部分为透明导电薄膜5和电极的叠层结构，另一部分由内到外依次为本征非晶或微晶硅层2、p型非晶或微晶硅层4、透明导电薄膜5和电极的叠层结构。
清除本征非晶或微晶硅层2和p型非晶或微晶硅层4叠层结构的方法为：a在需要清除的叠层部分之外丝网印刷一层保护层，b化学腐蚀去除未受保护部分的叠层结构，c去除保护层。
受光区的金属电极6的制备可以采用丝网印刷印制银浆。
在不影响太阳电池结构的情况下，制备步骤除了步骤（1）外可以做一定的调整，例如先把受光面结构制备完毕后再制备背光面结构，或者受光面制备一步或多步后然后进行背光面一步或多步的制备。
采用本发明技术方案做出的太阳能电池效率为23.25%，其主要参数如表1所示，将近达到三洋电机双面HIT太阳电池24.7%的效率，在实验中经过进一步优化，可超过24.7%的效率：
实施例2
本发明的一种N型硅衬底1背接触型式HIT太阳电池结构为，N型硅衬底1受光面由内到外依次为n+型晶硅层7、减反射层8的叠层结构；N型硅衬底1背光面最内层为n+型晶硅层7，在背光面n+型晶硅层7沉积的薄膜分为两种结构，两种结构之间相互交替并有间隔互相分开；其中一部分为透明导电薄膜5和电极的叠层结构，另一部分由内到外依次为本征非晶或微晶硅层2、p型非晶或微晶硅层4、透明导电薄膜5和电极的叠层结构。
本征非晶或微晶硅层2，p型非晶或微晶硅4，透明导电薄膜5， n+型晶硅层7，减反射层8的厚度分别优选为10nm，12nm，15nm，200nm，80nm。
n+型晶硅层7沉积的薄膜分为两种结构，两种结构之间的间隔为距离为35μm。
N型硅衬底1背接触式HIT太阳电池结构的制备方法，包括以下步骤：
（1）在制绒后的N型硅衬底1进行P离子双面扩散；
（2）在受光面沉积减反射层8；
（3）在背光面通过带掩膜版的离子注入法在n+型晶硅层7上依次制备本征非晶或微晶硅层2和p型非晶或微晶硅层4，本征非晶或微晶硅层2和p型非晶或微晶硅层4叠层结构有间隔排列；
（4）在背光面进行透明导电薄膜5制备；
（5）在背光面进行镭射切割，切除本征非晶或微晶硅层2和p型非晶或微晶硅层4叠层结构与n+型晶硅层7连接部分的透明导电薄膜5；
（6）在背光面进行金属电极6制备，在背光面n+型晶硅层7沉积的薄膜形成两种结构，两种结构之间相互交替并有间隔互相分开；其中一部分为透明导电薄膜5和电极的叠层结构，另一部分由内到外依次为本征非晶或微晶硅层2、p型非晶或微晶硅层4、透明导电薄膜5和电极的叠层结构。
受光区的金属电极6的制备可以采用印刷、溅射、喷墨的方法，金属电极6材料可以采用银电极。
在不影响太阳电池结构的情况下，制备步骤除了步骤（1）外可以做一定的调整，例如先把受光面结构制备完毕后再制备背光面结构，或者受光面制备一步或多步后然后进行背光面一步或多步的制备。
Claims (1)
1.一种N型硅衬底背接触型式HIT太阳电池结构，其特征在于，N型硅衬底受光面由内到外依次为n+型晶硅层、减反射层的叠层结构；N型硅衬底背光面最内层为n+型晶硅层，在背光面n+型晶硅层沉积的薄膜分为两种结构，两种结构之间相互交替并有间隔互相分开，两种结构之间的间隔距离为40μm；其中一部分为透明导电薄膜和电极的叠层结构，另一部分由内到外依次为本征非晶或微晶硅层、p型非晶或微晶硅层、透明导电薄膜和电极的叠层结构；
本征非晶或微晶硅层，p型非晶或微晶硅，透明导电薄膜， n+型晶硅层，减反射层的厚度分别为10nm，12nm，15nm，200nm，80nm。
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