CN103227228B - P型硅衬底异质结电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种P型硅衬底异质结电池，它包括一P型晶体硅衬底层、一本征非晶硅层、一N型非晶硅层、一P型非晶硅掺杂层、一第一透明导电层、一上电极层、一本征非晶硅锗钝化层、一第二透明导电层和一背电极层，P型晶体硅衬底层具有一正面和一背面；本征非晶硅层沉积在P型晶体硅衬底层的正面上；N型非晶硅层沉积在本征非晶硅层的上表面上；第一透明导电层位于N型非晶硅层的上表面上；本征非晶硅锗钝化层沉积在P型晶体硅衬底层的背面上；P型非晶硅掺杂层沉积在本征非晶硅锗钝化层的下表面上；第二透明导电层位于P型非晶硅掺杂层的下表面上；背电极层位于第二透明导电层的下表面上并通过第二透明导电层与P型非晶硅掺杂层电性连接。本发明可以增加空穴在衬底背面的跃迁几率，增加载流子的收集利用，增加短路电流，提升电池的转换效率。

Description

P型硅衬底异质结电池
技术领域
本发明涉及一种P型硅衬底异质结电池，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
目前，以P型晶体硅作为衬底，形成异质结电池器件，一般使用的是本征型的a-Si钝化晶体硅（衬底）表面，同时加上掺杂的p-a-Si:H形成背场（BSF），但由于p-a-Si:H与p-c-Si之间较大的价带带阶，空穴在背场的跃迁隧穿几率降低，从而不能有效的进行载流子收集，光能转换效率有所降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种P型硅衬底异质结电池，它可以增加空穴在衬底背面的跃迁几率，增加载流子的收集利用，增加短路电流，提升电池的转换效率。
为了解决上述技术问题后，本发明的技术方案是：一种P型硅衬底异质结电池，它包括一P型晶体硅衬底层、一本征非晶硅层、一N型非晶硅层、一P型非晶硅掺杂层、一第一透明导电层、一上电极层、一本征非晶硅锗钝化层、一第二透明导电层和一背电极层，P型晶体硅衬底层具有一正面和一背面；本征非晶硅层沉积在P型晶体硅衬底层的正面上；N型非晶硅层沉积在本征非晶硅层的上表面上；第一透明导电层位于N型非晶硅层的上表面上；上电极层位于第一透明导电层的上表面上并通过第一透明导电层与N型非晶硅层电性连接；本征非晶硅锗钝化层沉积在P型晶体硅衬底层的背面上；P型非晶硅掺杂层沉积在本征非晶硅锗钝化层的下表面上；第二透明导电层位于P型非晶硅掺杂层的下表面上；背电极层位于第二透明导电层的下表面上并通过第二透明导电层与P型非晶硅掺杂层电性连接。
进一步，背电极层和/或上电极层为银栅极层。
进一步，第一透明导电层和/或第二透明导电层为ITO薄膜。
进一步，P型晶体硅衬底层的厚度范围为90微米~250微米。
进一步，本征非晶硅层的厚度范围为3纳米~10纳米。
进一步，N型非晶硅层的厚度范围为5纳米~15纳米。
进一步，第一透明导电层的厚度范围为60纳米~90纳米。
进一步，所述的本征非晶硅锗钝化层的厚度范围为3纳米~15纳米。
进一步，所述的P型非晶硅掺杂层的厚度范围为5纳米~15纳米。
更进一步，所述的第二透明导电层的厚度范围为80纳米~150纳米。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：
1、本发明增加本征非晶硅锗钝化层以后，可以增加空穴在衬底层背面的跃迁几率，增加载流子的收集利用，增加短路电流，提升异质结电池的转换效率。
2. 本发明的本征非晶硅锗钝化层的生长工艺与常规的PECVD沉积p-a-Si:H基本一致，不会增加工序，不额外增加成本，工艺简单，实用。
附图说明
图1为本发明的P型硅衬底异质结电池的结构示意图；
图2为本发明的制作流程图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，
如图1所示，一种P型硅衬底异质结电池，它包括一P型晶体硅衬底层1、一本征非晶硅层2、一N型非晶硅层3、一P型非晶硅掺杂层7、一第一透明导电层4、一上电极层5、一本征非晶硅锗钝化层6、一第二透明导电层8和一背电极层9，P型晶体硅衬底层1具有一正面和一背面，本征非晶硅层2沉积在P型晶体硅衬底层1的正面上；N型非晶硅层3沉积在本征非晶硅层2的上表面上；第一透明导电层4位于N型非晶硅层3的上表面上；上电极层5位于第一透明导电层4的上表面上并通过第一透明导电层4与N型非晶硅层3电性连接；本征非晶硅锗钝化层6沉积在P型晶体硅衬底层1的背面上；P型非晶硅掺杂层7沉积在本征非晶硅锗钝化层6的下表面上；第二透明导电层8位于P型非晶硅掺杂层1的下表面上；背电极层9位于第二透明导电层8的下表面上并通过第二透明导电层8与P型非晶硅掺杂层7电性连接。
背电极层9和/或上电极层5可以优先选用银栅极层。
第一透明导电层4和/或第二透明导电层8可以优先选用ITO薄膜。ITO薄膜指的是掺锡氧化铟导电薄膜。
P型晶体硅衬底层1的厚度范围为90微米~250微米。
本征非晶硅层2的厚度范围为3纳米~10纳米。
N型非晶硅层3的厚度范围为5纳米~15纳米。
第一透明导电层4的厚度范围为60纳米~90纳米。
本征非晶硅锗钝化层6的厚度范围为3纳米~15纳米。
P型非晶硅掺杂层7的厚度范围为5纳米~15纳米。
第二透明导电层8的厚度范围为80纳米~150纳米。
本发明的工作原理如下：
本电池的背场结构部分即P型晶体硅衬底层1和P型非晶硅掺杂层7之间，插入一层窄禁带的本征非晶硅锗钝化层6（i-a-SiGe:H）。这种结构，不但可以保持较好的钝化效果获得较高的开路电压，而且由于非晶硅锗的带隙较窄，在1.3eV~1.6eV之间，与P型晶体硅衬底层的价带的带阶降低，增加空穴在背场的遂穿几率，可以增加对载流子的收集，增加电池的短路电流，实现本电池转换效率的提升。
本发明电池的工艺流程如下：
如图2所示，可以采用厚度约150微米的p型晶体硅经过标准的RCA清洗，制绒和HF处理，制成P型晶体硅衬底层1，在P型晶体硅衬底层1的正面通过PECVD工艺沉积一层本征非晶硅层2，厚度约3~10nm，钝化硅片表面，减小表面复合速率，具有良好的界面特性，再在本征非晶硅层上表面沉积一层重掺杂的N型非晶硅层，厚度为5~15nm。再在P型晶体硅衬底层1的背面通过PECVD工艺沉积非晶硅锗，典型厚度为3~15nm，形成本征非晶硅锗钝化层6，再在本征非晶硅锗钝化层6的下表面沉积一层重掺杂的p型非晶硅(p-a-Si)，厚度为5~15nm，形成P型非晶硅掺杂层7，上述主体电池结构完成后，通过溅射或蒸镀等方法，在上述结构的上下表面沉积TCO薄膜，形成透明导电层4，再用低温浆料在上下表面丝网印刷银栅极，分别形成上电极层5和背电极层9，完成异质结电池的制作。其中，PECVD工艺为等离子体增强化学气相沉积法。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种P型硅衬底异质结电池，其特征在于，它包括：
一P型晶体硅衬底层（1），其具有一正面和一背面；
一本征非晶硅层（2），沉积在P型晶体硅衬底层（1）的正面上；
一N型非晶硅层（3），沉积在本征非晶硅层（2）的上表面上；
一第一透明导电层（4），位于N型非晶硅层（3）的上表面上；
一上电极层（5），位于第一透明导电层（4）的上表面上并通过第一透明导电层（4）与N型非晶硅层（3）电性连接；
一本征非晶硅锗钝化层（6），沉积在P型晶体硅衬底层（1）的背面上；
一P型非晶硅掺杂层（7），沉积在本征非晶硅锗钝化层（6）的下表面上；
一第二透明导电层（8），位于P型非晶硅掺杂层（1）的下表面上；
一背电极层（9），位于第二透明导电层（8）的下表面上并通过第二透明导电层（8）与P型非晶硅掺杂层（7）电性连接。
2.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结电池，其特征在于：所述的背电极层（9）和/或上电极层（5）为银栅极层。
3.根据权利要求1或2所述的P型硅衬底异质结电池，其特征在于：所述的第一透明导电层（4）和/或第二透明导电层（8）为ITO薄膜。
4.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结电池，其特征在于：所述的P型晶体硅衬底层（1）的厚度范围为90微米~250微米。
5.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结电池，其特征在于：所述的本征非晶硅层（2）的厚度范围为3纳米~10纳米。
6.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结电池，其特征在于：所述的N型非晶硅层（3）的厚度范围为5纳米~15纳米。
7.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结电池，其特征在于：所述的第一透明导电层（4）的厚度范围为60纳米~90纳米。
8.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结电池，其特征在于：所述的本征非晶硅锗钝化层（6）的厚度范围为3纳米~15纳米。
9.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结电池，其特征在于：所述的P型非晶硅掺杂层（7）的厚度范围为5纳米~15纳米。
10.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结电池，其特征在于：所述的第二透明导电层（8）的厚度范围为80纳米~150纳米。
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