CN104134707A - 有利于减少正面栅线数目的异质结电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有利于减少正面栅线数目的异质结电池，它具有衬底、正面本征非晶硅薄膜层、掺杂层、透明导电薄膜层和金属栅线层，正面本征非晶硅薄膜层沉积在衬底的正面上，掺杂层沉积在正面本征非晶硅薄膜层的上表面上，透明导电薄膜层沉积在掺杂层的上表面上，金属栅线层设置在透明导电薄膜层的上表面上，其特征在于：所述的掺杂层包括呈交替横向排列的重掺杂区域和轻掺杂区域，并且轻掺杂区域的中部设置有发射极单元隔离层。本发明不仅能够改善电池内建电场的分布，弱化载流子对掺杂层的依赖性，而且能够弱化由于衬底的不均匀性导致的电池性能的下降，从而在不影响载流子输运效率的前提心下，减少感光面栅线的数目。
Description
技术领域
本发明涉及一种有利于减少正面栅线数目的异质结电池及其制备方法，属于太阳电池技术领域。
背景技术
目前，薄膜/晶体硅异质结太阳电池的核心是感光面发射极的制作，发射极结构直接决定了电池内建场的分布和载流子输运的效率。此外，异质结电池正面栅线对入射光的遮挡损失一直是影响电池性能的关键因素，通常减少正面栅线有利于对入射光的吸收利用，然而不利于载流子的收集输运，影响电池的整体性能。因此如何在不影响载流子输运效率的前提下，减少感光面栅线数目将成为异质结高效电池的研究方向。
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，提供一种有利于减少正面栅线数目的异质结电池，它不仅能够改善电池内建电场的分布，弱化载流子对掺杂层的依赖性，而且能够弱化由于衬底的不均匀性导致的电池性能的下降，从而在不影响载流子输运效率的前提心下，减少感光面栅线的数目。
为了解决上述技术问题后，本发明的技术方案是：一种有利于减少正面栅线数目的异质结电池，它具有衬底、正面本征非晶硅薄膜层、掺杂层、透明导电薄膜层和金属栅线层，正面本征非晶硅薄膜层沉积在衬底的正面上，掺杂层沉积在正面本征非晶硅薄膜层的上表面上，透明导电薄膜层沉积在掺杂层的上表面上，金属栅线层设置在透明导电薄膜层的上表面上，其特征在于：所述的掺杂层包括呈交替横向排列的重掺杂区域和轻掺杂区域，并且轻掺杂区域的中部设置有发射极单元隔离层。
进一步，本异质结电池还具有背面本征非晶硅薄膜层、背面场、导电介质层和银浆层，背面本征非晶硅薄膜层沉积在衬底的背面上，背面场沉积在背面本征非晶硅薄膜层的下表面上，导电介质层沉积在背面场的下表面上，银浆层设置在导电介质层的下表面上。
进一步，所述的背面场为重掺杂硅基薄膜，其导电类型与衬底的导电类型相同。
进一步，所述的透明导电薄膜层采用PVD沉积法或MOCVD沉积法制备在掺杂层的上表面上。
进一步，所述的重掺杂区域和轻掺杂区域的导电类型均与衬底的导电类型相反。
进一步，所述的重掺杂区域和轻掺杂区域均采用PECVD沉积法沉积在正面本征非晶硅薄膜层的上表面上。
进一步，所述的发射极单元隔离层采用激光划线法设置在每个轻掺杂区域的中部。
本发明还提供了一种有利于减少正面栅线数目的异质结电池的制备方法，它包含如下步骤：
(1)对衬底进行表面处理；
(2)在衬底的正面生长正面本征非晶硅薄膜层；
(3)制备掺杂层：在正面本征非晶硅薄膜层上交替沉积出重掺杂区域和轻掺杂区域作为异质结电池的发射极，并在每个轻掺杂区域的中部制备出发射极单元隔离层使各发射极单元彼此独立存在，处于横向并联模式；
(4)在掺杂层的上表面沉积透明导电薄膜层；
(5)在透明导电薄膜层的上表面制备金属栅线层；
(6)后续处理，完成有利于减少正面栅线数目的异质结电池的制备。
进一步，在所述的步骤(1)和步骤(2)之间，还包含步骤：在衬底的背面沉积出背面本征非晶硅薄膜层，而后在背面本征非晶硅薄膜层的下表面上沉积出背面场；在所述的步骤(4)和步骤(5)之间，还包含步骤：在背面场的下表面上沉积出导电介质层；在所述的步骤(5)中，并同时在导电介质层的下表面上制备银浆层。
进一步，在所述的步骤(5)中，采用丝网印刷工艺制备金属栅线层，并在金属栅线层和银浆层制备完毕后，在氮气氛围中烘干。
采用了上述技术方案后，作为发射极的掺杂层采用横向梯度式高低掺杂，形成横向浓度梯度高低异质p-n结结构，这种横向高低结改善了内建场分布，有效提升了栅线所处位置的载流子输运效率，弱化了载流子输运对低掺杂区的依赖，进而可以实现在减少栅线数目的前提下获得较高的电流，为载流子输运提供可控性“通道”，进而减小了栅线对光的遮挡损失，提升了电池对光的吸收利用；正面发射极的掺杂层采用独立单元结构，亦即在轻掺杂区域中间采用激光划线技术使其彼此独立存在，各单元发射极之间呈现并联式结构，弱化了由于衬底硅片性能的不均匀性所导致的开压降低及其电池性能下降，有效提升了工艺良率。
附图说明
图1为本发明的有利于减少正面栅线数目的异质结电池的结构示意图；
图2为本发明的有利于减少正面栅线数目的异质结电池的制备方法的流程示意图。
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所示的一种有利于减少正面栅线数目的异质结电池，包括选用n型单晶硅片制作的衬底1，衬底1的厚度为200μm，电阻率为～5Ω，衬底1背面从内到外依次具有背面本征非晶硅薄膜层22、背面场3、导电介质层62和银浆层9；衬底1正面的结构由内到外依次为：正面本征非晶硅薄膜层21、掺杂层、透明导电薄膜层61和金属栅线层8；其中，掺杂层包括呈交替横向排列的重掺杂区域4和轻掺杂区域5，并且轻掺杂区域5的中部设置有发射极单元隔离层7。重掺杂区域4和轻掺杂区域5的导电类型均与衬底1的导电类型相反。
参照附图1、附图2，一种有利于减少正面栅线数目的异质结电池的制备方法具有以下步骤：
1、对衬底1进行标准RCA清洗，进行PECVD之前采用HF处理2min；
2、在衬底1背面采用PECVD技术制备5nm厚度的背面本征非晶硅薄膜层22，而后采用同样技术在背面本征非晶硅薄膜层22上制备20nm厚度的N+型掺杂层薄膜作为背面场3；
3、在处理后的衬底1正面采用PECVD技术低温生长3nm～5nm厚度的正面本征非晶硅薄膜层21；
4、在正面本征非晶硅薄膜层21上借助掩膜技术通过PECVD交替沉积重掺杂区域4和轻掺杂区域5作为异质结电池的发射极；并在轻掺杂区域5采用激光划线技术制备发射极单元隔离层7，划线深度等于发射极厚度；
5、采用PVD技术在重掺杂区域4和轻掺杂区域5所组成的掺杂层上制备80nm厚度的透明导电薄膜层61作为表面电荷收集层；
6、背面场3上采用PVD技术制备导电介质层62，厚度为100nm；
7、在透明导电薄膜层61上采用丝网印刷制备金属栅线层8，以及导电介质层62上进行全面银浆印刷；
8、最后在N2氛围中烘干，完成有利于减少正面栅线数目的异质结电池的制备。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、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)
1.一种有利于减少正面栅线数目的异质结电池，它具有衬底(1)、正面本征非晶硅薄膜层(21)、掺杂层、透明导电薄膜层(61)和金属栅线层(8)，正面本征非晶硅薄膜层(21)沉积在衬底(1)的正面上，掺杂层沉积在正面本征非晶硅薄膜层(21)的上表面上，透明导电薄膜层(61)沉积在掺杂层的上表面上，金属栅线层(8)设置在透明导电薄膜层(61)的上表面上，其特征在于：所述的掺杂层包括呈交替横向排列的重掺杂区域(4)和轻掺杂区域(5)，并且轻掺杂区域(5)的中部设置有发射极单元隔离层(7)。
2.根据权利要求1所述的有利于减少正面栅线数目的异质结电池，其特征在于：它还具有背面本征非晶硅薄膜层(22)、背面场(3)、导电介质层(62)和银浆层(9)，背面本征非晶硅薄膜层(22)沉积在衬底(1)的背面上，背面场(3)沉积在背面本征非晶硅薄膜层(22)的下表面上，导电介质层(62)沉积在背面场(3)的下表面上，银浆层(9)设置在导电介质层(62)的下表面上。
3.根据权利要求2所述的有利于减少正面栅线数目的异质结电池，其特征在于：所述的背面场(3)为重掺杂硅基薄膜，其导电类型与衬底的导电类型相同。
4.根据权利要求1或2所述的有利于减少正面栅线数目的异质结电池，其特征在于：所述的透明导电薄膜层(61)采用PVD沉积法或MOCVD沉积法制备在掺杂层的上表面上。
5.根据权利要求1或2所述的有利于减少正面栅线数目的异质结电池，其特征在于：所述的重掺杂区域(4)和轻掺杂区域(5)的导电类型均与衬底(1)的导电类型相反。
6.根据权利要求1或2所述的有利于减少正面栅线数目的异质结电池，其特征在于：所述的重掺杂区域(4)和轻掺杂区域(5)均采用PECVD沉积法沉积在正面本征非晶硅薄膜层(21)的上表面上。
7.根据权利要求1或2所述的有利于减少正面栅线数目的异质结电池，其特征在于：所述的发射极单元隔离层(7)采用激光划线法设置在每个轻掺杂区域(5)的中部。
8.一种如权利要求1至7中任一项所述的有利于减少正面栅线数目的异质结电池的制备方法，其特征在于它包含如下步骤：
(1)对衬底(1)进行表面处理；
(2)在衬底(1)的正面生长正面本征非晶硅薄膜层(21)；
(3)制备掺杂层：在正面本征非晶硅薄膜层(21)上交替沉积出重掺杂区域(4)和轻掺杂区域(5)作为异质结电池的发射极，并在每个轻掺杂区域(5)的中部制备出发射极单元隔离层(7)使各发射极单元彼此独立存在，处于横向并联模式；
(4)在掺杂层的上表面沉积透明导电薄膜层(61)；
(5)在透明导电薄膜层(61)的上表面制备金属栅线层(8)；
(6)后续处理，完成有利于减少正面栅线数目的异质结电池的制备。
9.根据权利要求8所述的有利于减少正面栅线数目的异质结电池的制备方法，其特征在于：在所述的步骤(1)和步骤(2)之间，还包含步骤：在衬底(1)的背面沉积出背面本征非晶硅薄膜层(22)，而后在背面本征非晶硅薄膜层(22)的下表面上沉积出背面场(3)；在所述的步骤(4)和步骤(5)之间，还包含步骤：在背面场(3)的下表面上沉积出导电介质层(62)；在所述的步骤(5)中，并同时在导电介质层(62)的下表面上制备银浆层(9)。
10.根据权利要求9所述的有利于减少正面栅线数目的异质结电池的制备方法，其特征在于：在所述的步骤(5)中，采用丝网印刷工艺制备金属栅线层(8)，并在金属栅线层(8)和银浆层(9)制备完毕后，在氮气氛围中烘干。
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