CN102931269A - 基于n型硅衬底背接触式hit太阳电池结构和制备方法 - Google Patents

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姜言森
程亮
任现坤
张春艳
孙继峰
马继磊
徐振华
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Abstract

本发明涉及一种基于N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构和制备方法，其结构为：N型硅衬底受光面由内而外依次为受光面n型非晶或微晶硅层、减反射层；背光面由内而外依次为本征非晶或微晶硅层，p型非晶或微晶硅层和背光面n型非晶或微晶硅层之间有间隔且交替排列于本征非晶或微晶硅层上，p型非晶或微晶硅层和背光面n型非晶或微晶硅层上均覆盖有透明导电薄膜，金属电极位于透明导电薄膜上。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

基于N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构和制备方法
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池技术领域，具体涉及一种基于N型硅衬底背接触式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等各方面都有了较大的进步，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型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构和制备方法，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。
本发明的一种基于N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构技术方案为，其结构为：N型硅衬底受光面由内而外依次为受光面n型非晶或微晶硅层、减反射层；背光面由内而外依次为本征非晶或微晶硅层，p型非晶或微晶硅层和背光面n型非晶或微晶硅层之间有间隔且交替排列于本征非晶或微晶硅层上，p型非晶或微晶硅层和背光面n型非晶或微晶硅层上均覆盖有透明导电薄膜，金属电极位于透明导电薄膜上。
本征非晶或微晶硅层、背光面p型非晶或微晶硅层、背光面n型非晶或微晶硅层、透明导电薄膜、受光面n型非晶或微晶硅、减反射层厚度范围为1~5000nm。
p型非晶或微晶硅层、受光面n型非晶或微晶硅层、背光面n型非晶或微晶硅层、本征非晶或微晶硅层以及透明导电薄膜的厚度优选为12nm、12nm、12nm、10nm和15nm。
p型非晶或微晶硅层和背光面n型非晶或微晶硅层的间隔为0.01~10000um。
p型非晶或微晶硅层和背光面n型非晶或微晶硅层的间隔优选为20um。
 一种上述基于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型硅衬底受光面沉积受光面n型非晶或微晶硅层；
（2）在背光面沉积本征非晶或微晶硅层；
（3）在受光面沉积减反射层；
（4）在背光面间隔进行p型非晶或微晶硅掺杂；
（5）在背光面的p型非晶或微晶硅掺杂之外的其他区域进行n型非晶或微晶硅掺杂；
（6）在背光面进行透明导电薄膜制备；
（7）在背光面的p型非晶或微晶硅掺杂与背光面n型非晶或微晶硅掺杂区之间进行镭射切割，使得p型非晶或微晶硅层与背光面n型非晶或微晶硅层分离开；
（8）在背光面p型非晶或微晶硅层与背光面n型非晶或微晶硅层的透明导电膜上分别进行金属电极制备。
其中，金属电极制备采用印刷、溅射或喷墨中的一种方法。金属电极材料可以采用金属、金属合金、无机金属等。
进行p型非晶或微晶硅掺杂，以及在背光面的p型非晶或微晶硅掺杂之外的其他区域进行n型非晶或微晶硅掺杂采用带掩膜版的离子注入法。
在不影响太阳电池结构的情况下，制备步骤可以做一定的调整，可以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。
应用本发明技术方案，已经做出效率为23.55%的太阳电池，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所示为本发明的结构示意图；
图2所示为本发明的流程图。
图中，1.N型硅衬底；2.本征非晶或微晶硅层；3.p型非晶或微晶硅层；4.背光面n型非晶或微晶硅层；5.透明导电薄膜；6.金属电极；7.受光面n型非晶或微晶硅；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
参照说明书附图图1，N型硅衬底1受光面由内而外依次为受光面n型非晶或微晶硅层7、减反射层8；背光面由内而外依次为本征非晶或微晶硅层2，p型非晶或微晶硅层3和背光面n型非晶或微晶硅层4之间有间隔且交替排列于本征非晶或微晶硅层2上，p型非晶或微晶硅层3和背光面n型非晶或微晶硅层4上均覆盖有透明导电薄膜5，金属电极6位于透明导电薄膜5上。
p型非晶或微晶硅层3、受光面n型非晶或微晶硅层7、背光面n型非晶或微晶硅层4、本征非晶或微晶硅层2以及透明导电薄膜5的厚度优选为12nm、12nm、12nm、10nm和15nm。
p型非晶或微晶硅层3和背光面n型非晶或微晶硅层4的间隔优选为20um。
 一种上述基于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1受光面沉积受光面n型非晶或微晶硅层7；
（2）在背光面沉积本征非晶或微晶硅层2；
（3）在受光面沉积减反射层8；
（4）在背光面间隔进行p型非晶或微晶硅掺杂；
（5）在背光面的p型非晶或微晶硅掺杂之外的其他区域进行n型非晶或微晶硅掺杂；
（6）在背光面进行透明导电薄膜5制备；
（7）在背光面的p型非晶或微晶硅掺杂与背光面n型非晶或微晶硅掺杂区之间进行镭射切割，使得p型非晶或微晶硅层3与背光面n型非晶或微晶硅层4分离开；
（8）在背光面p型非晶或微晶硅层3与背光面n型非晶或微晶硅层4的透明导电膜5上分别进行金属电极6制备，在结构中采用金属电极银。
进行p型非晶或微晶硅掺杂，以及在背光面的p型非晶或微晶硅掺杂之外的其他区域进行n型非晶或微晶硅掺杂采用带掩膜版的离子注入法。
应用本发明技术方案，已经做出效率为23.55%的太阳电池，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：
表1
Figure 2012104979110100002DEST_PATH_IMAGE002
在不影响太阳电池结构的情况下，制备步骤可以做一定的调整，可以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 (7)

1.一种基于N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构，其特征在于，其结构为：N型硅衬底受光面由内而外依次为受光面n型非晶或微晶硅层、减反射层；背光面由内而外依次为本征非晶或微晶硅层，p型非晶或微晶硅层和背光面n型非晶或微晶硅层之间有间隔且交替排列于本征非晶或微晶硅层上，p型非晶或微晶硅层和背光面n型非晶或微晶硅层上均覆盖有透明导电薄膜，金属电极位于透明导电薄膜上。
2.根据权利要求1所述基于N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构，其特征在于，本征非晶或微晶硅层、背光面p型非晶或微晶硅层、背光面n型非晶或微晶硅层、透明导电薄膜、受光面n型非晶或微晶硅、减反射层厚度范围为1~5000nm。
3.根据权利要求2所述基于N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构，其特征在于，p型非晶或微晶硅层、受光面n型非晶或微晶硅层、背光面n型非晶或微晶硅层、本征非晶或微晶硅层以及透明导电薄膜的厚度分别为12nm、12nm、12nm、10nm和15nm。
4.根据权利要求1所述基于N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构，其特征在于，p型非晶或微晶硅层和背光面n型非晶或微晶硅层的间隔为0.01~10000um。
5.根据权利要求4所述基于N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构，其特征在于，p型非晶或微晶硅层和背光面n型非晶或微晶硅层的间隔为20um。
6.一种如权利要求1-5任一所述基于N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在制绒后的N型硅衬底受光面沉积受光面n型非晶或微晶硅层；
（2）在背光面沉积本征非晶或微晶硅层；
（3）在受光面沉积减反射层；
（4）在背光面间隔进行p型非晶或微晶硅掺杂；
（5）在背光面的p型非晶或微晶硅掺杂之外的其他区域进行n型非晶或微晶硅掺杂；
（6）在背光面进行透明导电薄膜制备；
（7）在背光面的p型非晶或微晶硅掺杂与背光面n型非晶或微晶硅掺杂区之间进行镭射切割，使得p型非晶或微晶硅层与背光面n型非晶或微晶硅层分离开； 
（8）在背光面p型非晶或微晶硅层与背光面n型非晶或微晶硅层的透明导电膜上分别进行金属电极制备。
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，进行p型非晶或微晶硅掺杂，以及在背光面的p型非晶或微晶硅掺杂之外的其他区域进行n型非晶或微晶硅掺杂采用带掩膜版的离子注入法。
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