CN105762217B - 一种硅异质结太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅异质结太阳能电池及其制作方法，该硅异质结太阳能电池包括：晶硅衬底，在晶硅衬底的入光侧依次设置的第一非晶硅层、前电极层和前栅线，焊接或粘贴在前栅线上的第一互联条，在晶硅衬底的背光侧依次设置的第二非晶硅层、第一透明导电氧化物薄膜和银薄膜，以及焊接或粘贴在银薄膜背离晶硅衬底一侧的第二互联条；与现有的硅异质结太阳能电池在背电极层上设置背栅线的结构相比，省去利用银浆材料制作的背栅线，在银薄膜上直接焊接或粘贴第二互联条，这样，不仅可以简化硅异质结太阳能电池的制作工艺，还可以降低硅异质结太阳能电池的制作成本。

Description

一种硅异质结太阳能电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤指一种硅异质结太阳能电池及其制作方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的加重，人们对可再生能源的研究和应用开发更加关注，其中太阳能光伏发电技术是最有前途的可再生能源技术之一。近年来，硅异质结太阳能电池由于具有较低制作工艺温度、较高转换效率、优异高温/弱光发电特性和低衰减等特点，得到了迅速发展。

在现有的硅异质结太阳能电池中，在电池功能层的两侧分别设置有前电极层和背电极层，在前电极层一侧设置有前栅线，在背电极一侧设置有背栅线。

由于现有的硅异质结太阳能电池需要在前电极层一侧和背电极层一侧都设置栅线，其制作工艺较为复杂，并且，前栅线和背栅线的材料一般都为银浆材料，制作成本较高，因此，提供一种制作工艺简单且成本较低的硅异质结太阳能电池是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种硅异质结太阳能电池及其制作方法，用以实现一种制作工艺简单且成本较低的硅异质结太阳能电池。

本发明实施例提供的一种硅异质结太阳能电池，包括：晶硅衬底，在所述晶硅衬底的入光侧依次设置的第一非晶硅层、前电极层和前栅线，焊接或粘贴在所述前栅线上的第一互联条，在所述晶硅衬底的背光侧依次设置的第二非晶硅层、第一透明导电氧化物薄膜和银薄膜，以及焊接或粘贴在所述银薄膜背离所述晶硅衬底一侧的第二互联条。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，所述银薄膜的厚度为1nm-500nm。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，所述第二互联条的厚度小于0.2μm。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，所述前电极层包括第二透明导电氧化物薄膜；

所述第二透明导电氧化物薄膜背离所述晶硅衬底的一面具有绒面结构。

本发明实施例还提供了一种硅异质结太阳能电池的制作方法，包括：在晶硅衬底的入光侧依次形成第一非晶硅层、前电极层和前栅线，在所述晶硅衬底的背光侧依次形成第二非晶硅层、第一透明导电氧化物薄膜和银薄膜；

在形成所述前栅线之后，在所述前栅线上焊接或粘贴第一互联条；

在形成所述银薄膜之后，在所述银薄膜背离所述晶硅衬底的一侧焊接或粘贴第二互联条。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述在所述银薄膜背离所述晶硅衬底的一侧焊接或粘贴第二互联条，具体包括：

将厚度小于0.2μm的第二互联条焊接或粘贴在所述银薄膜上。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述形成银薄膜，具体包括：

将形成有所述第一透明导电氧化物薄膜的样品置于银薄膜制备装置的腔室中；

对放置有所述样品的所述腔室进行抽真空处理；

向经过所述抽真空处理后的所述腔室内通入惰性气体；

对所述腔室内施加电压，使所述惰性气体电离后形成的离子轰击所述腔室内的银靶，被轰击出的银粒子沉积在所述样品上。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述对放置有所述样品的所述腔室进行抽真空处理，具体包括：

对放置有所述样品的所述腔室进行抽真空处理，至所述腔室的本底压强为5×10^{- 5}torr-8×10^-7 torr。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述向经过所述抽真空处理后的所述腔室内通入惰性气体，具体包括：

向经过所述抽真空处理后的所述腔室内通入惰性气体，使所述腔室的沉积压强为1×10^-2torr-9×10^-5 torr。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述惰性气体为氩气。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述对所述腔室内施加电压，使所述惰性气体电离后形成的离子轰击所述腔室内的银靶，被轰击出的银粒子沉积在所述样品上，具体包括：

在所述腔室内的银靶与所述样品之间的距离为50mm-300mm的条件下，对所述腔室内施加200V-800V的电压，使所述惰性气体电离后形成的离子轰击所述银靶，被轰击出的银粒子沉积在所述样品上。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述前电极层包括第二透明导电氧化物薄膜；在形成所述第二透明导电氧化物薄膜之后，在形成所述前栅线之前，还包括：

在所述第二透明导电氧化物薄膜背离所述晶硅衬底的一面形成绒面结构。

本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池及其制作方法，该硅异质结太阳能电池包括：晶硅衬底，在晶硅衬底的入光侧依次设置的第一非晶硅层、前电极层和前栅线，焊接或粘贴在前栅线上的第一互联条，在晶硅衬底的背光侧依次设置的第二非晶硅层、第一透明导电氧化物薄膜和银薄膜，以及焊接或粘贴在银薄膜背离晶硅衬底一侧的第二互联条；与现有的硅异质结太阳能电池在背电极层上设置背栅线的结构相比，省去利用银浆材料制作的背栅线，在银薄膜上直接焊接或粘贴第二互联条，这样，不仅可以简化硅异质结太阳能电池的制作工艺，还可以降低硅异质结太阳能电池的制作成本。

附图说明

图1-图3分别为本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池的制作方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池的制作方法中形成银薄膜的具体方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池及其制作方法的具体实施方式进行详细地说明。

本发明实施例提供的一种硅异质结太阳能电池，如图1和图2所示，包括：晶硅衬底1，在晶硅衬底1的入光侧依次设置的第一非晶硅层2、前电极层3和前栅线4，焊接或粘贴在前栅线4上的第一互联条5，在晶硅衬底1的背光侧依次设置的第二非晶硅层6、第一透明导电氧化物薄膜7和银薄膜8，以及焊接或粘贴在银薄膜8背离晶硅衬底1一侧的第二互联条9。该第一互联条5和第二互联条9可以将硅异质结太阳能电池的电能导出。

在现有的硅异质结太阳能电池中，在背电极层上设置有背栅线，与现有的硅异质结太阳能电池相比，本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池，如图1和图2所示，省去利用银浆材料制作的背栅线，在银薄膜8上直接焊接或粘贴第二互联条9，这样，不仅可以简化硅异质结太阳能电池的制作工艺，还可以降低硅异质结太阳能电池的制作成本。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，晶硅衬底具体可以为P型晶硅衬底；或者，晶硅衬底具体可以为N型晶硅衬底，在此不做限定。具体地，在晶硅衬底为P型晶硅衬底时，如图1所示，第一非晶硅层2具体可以包括：在晶硅衬底1的入光侧依次设置的第一本征非晶硅层21和N型非晶硅层22；第二非晶硅层6具体可以包括：在晶硅衬底1的背光侧依次设置的第二本征非晶硅层61和P型非晶硅层62。具体地，在晶硅衬底为N型晶硅衬底时，如图2所示，第一非晶硅层2具体可以包括：在晶硅衬底1的入光侧依次设置的第一本征非晶硅层21和P型非晶硅层62；第二非晶硅层6具体可以包括：在晶硅衬底1的背光侧依次设置的第二本征非晶硅层61和N型非晶硅层22。

具体地，第一透明导电氧化物薄膜的材料一般可以为掺锡氧化铟(Tin-dopedIndium Oxide,ITO)、掺铝氧化锌(Aluminium-doped Zinc Oxide,AZO)、掺镓氧化锌(Gallium-doped Zinc Oxide,GZO)、或掺氟氧化锡(Fluorine-doped Tin Oxide,FTO)等，前栅线的材料一般为银(Ag)，在此不做限定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，将银薄膜的厚度控制在1nm-500nm的范围为佳。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，由于银薄膜的厚度小于现有的硅异质结太阳能电池中的背栅线的厚度，为了避免在焊接或粘贴的过程中破坏银薄膜进而影响硅异质结太阳能电池的性能，可以将第二互联条的厚度控制在小于0.2μm的范围为佳。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，如图图3所示，以硅异质结太阳能电池中的晶硅衬底1为P型晶硅衬底为例进行说明，前电极层3具体可以为第二透明导电氧化物薄膜；较佳地，第二透明导电氧化物薄膜背离晶硅衬底1的一面具有绒面结构，这样，可以最大限度地减少硅异质结太阳能电池的光反射，提高硅异质结太阳能电池的光电转换效率。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种硅异质结太阳能电池的制作方法，如图4所示，包括以下步骤：

S401、在晶硅衬底的入光侧依次形成第一非晶硅层、前电极层和前栅线；其中，前电极层的材料一般为透明导电氧化物材料，例如：ITO、AZO、GZO、或FTO等，在此不做限定；前栅线的材料一般为Ag；具体地，可以采用丝网印刷的方式在前电极层上形成前栅线，当然也可以采用能够实现本发明方案的其它方式制作前栅线，在此不作限定；

S402、在晶硅衬底的背光侧依次形成第二非晶硅层、第一透明导电氧化物薄膜和银薄膜；具体地，第一透明导电氧化物薄膜材料可以为ITO、AZO、GZO、或FTO等，在此不做限定；

S403、在前栅线上焊接或粘贴第一互联条；

S404、在银薄膜背离晶硅衬底的一侧焊接或粘贴第二互联条。

本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池的制作方法，与现有的硅异质结太阳能电池在背电极层上设置背栅线的制作方法相比，省去利用银浆材料制作背栅线的工序，在银薄膜上直接焊接或粘贴第二互联条，这样，不仅可以简化硅异质结太阳能电池的制作工艺，还可以降低硅异质结太阳能电池的制作成本。

需要说明的是，本发明实施例提供的上述方法中的步骤S401和步骤S402在具体实施时，可以先形成晶硅衬底入光侧的各膜层，再形成晶硅衬底背光侧的各膜层，或者先形成晶硅衬底背光侧的各膜层，再形成晶硅衬底入光侧的各膜层；当然也可以形成在晶硅衬底的入光侧的膜层和形成在晶硅衬底背光侧的膜层是交替进行的，只要保证在晶硅衬底的入光侧依次形成的是第一非晶硅层、前电极层和前栅线，在所述晶硅衬底的背光侧依次形成的是第二非晶硅层、第一透明导电氧化物薄膜和银薄膜，在此不作限定。

并且，本发明实施例提供的上述方法中的步骤S403和步骤S404一般在步骤S401和步骤S402之后执行，步骤S403和步骤S404在具体实施时没有具体先后顺序，在此不做限定。

在具体实施时，采用本发明实施例提供的上述方法制得的硅异质结太阳能电池的晶硅衬底具体可以为P型晶硅衬底；或者，也可以为N型晶硅衬底，在此不做限定。具体地，在晶硅衬底为P型晶硅衬底时，在本发明实施例提供的上述方法中，在晶硅衬底的入光侧形成第一非晶硅层，具体可以包括：首先，在晶硅衬底的入光侧形成第一本征非晶硅层，然后，在第一本征非晶硅层上形成N型非晶硅层；在晶硅衬底的背光侧形成第二非晶硅层，具体可以包括：首先，在晶硅衬底的背光侧形成第二本征非晶硅层，然后，在第二本征非晶硅层上形成P型非晶硅层。在晶硅衬底为N型晶硅衬底时，在本发明实施例提供的上述方法中，在晶硅衬底的入光侧形成第一非晶硅层，具体可以包括：首先，在晶硅衬底的入光侧形成第一本征非晶硅层，然后，在第一本征非晶硅层上形成P型非晶硅层；在晶硅衬底的背光侧形成第二非晶硅层，具体可以包括：首先，在晶硅衬底的背光侧形成第二本征非晶硅层，然后，在第二本征非晶硅层上形成N型非晶硅层。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述方法中的步骤S404在银薄膜背离晶硅衬底的一侧焊接或粘贴第二互联条，具体可以通过以下方式实现：选择厚度小于0.2μm的第二互联条焊接或粘贴在银薄膜上。由于银薄膜的厚度小于现有的硅异质结太阳能电池中的背栅线的厚度，选择厚度小于0.2μm的第二互联条焊接或粘贴在银薄膜上，可以避免在焊接或粘贴的过程中破坏银薄膜进而影响硅异质结太阳能电池的性能。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述方法中的步骤S402形成银薄膜，如图5所示，具体可以包括以下步骤：

S501、将形成有第一透明导电氧化物薄膜的样品置于银薄膜制备装置的腔室中；

S502、对放置有样品的腔室进行抽真空处理；

S503、向经过抽真空处理后的腔室内通入惰性气体；

S504、对腔室内施加电压，使惰性气体电离后形成的离子轰击腔室内的银靶，被轰击出的银粒子沉积在样品上。

在具体实施时，为了减少银薄膜制备装置的腔室中杂质气体的干扰，本发明实施例提供的上述方法中的步骤S502对放置有样品的腔室进行抽真空处理，具体可以通过以下方式实现：对放置有样品的腔室进行抽真空处理，至腔室的本底压强为5×10^-5torr-8×10^-7 torr为佳。具体地，银薄膜制备装置的腔室的本底压强越小，即真空度越高，抗干扰效果越好，但是对抽真空设备的要求越高。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述方法中的步骤S503向经过抽真空处理后的腔室内通入惰性气体，具体可以通过以下方式实现：向经过抽真空处理后的腔室内通入惰性气体，将腔室的沉积压强控制在1×10^-2torr-9×10^-5 torr范围为佳。

需要说明的是，沉积压强是指上述银薄膜制备装置的腔室在通入惰性气体之后沉积银薄膜的工作压强。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述方法中，通入的惰性气体具体可以为氩气(Ar)。当然，还可以为性质稳定的其他惰性气体，在此不做限定。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述方法中的步骤S504对腔室内施加电压，使惰性气体电离后形成的离子轰击腔室内的银靶，被轰击出的银粒子沉积在样品上在具体实施时，在腔室内的银靶与样品之间的距离为50mm-300mm的条件下，需要对腔室内施加200V-800V的电压，否则不能使惰性气体电离，从而无法将银粒子从银靶轰击出，进而无法实现沉积形成银薄膜。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述方法中，前电极层具体可以为第二透明导电氧化物薄膜；在形成第二透明导电氧化物薄膜之后，在形成前栅线之前，还可以在第二透明导电氧化物薄膜背离晶硅衬底的一面形成绒面结构，这样，可以最大限度地减少硅异质结太阳能电池的光反射，提高硅异质结太阳能电池的光电转换效率。

具体地，第二透明导电氧化物薄膜的材料一般可以为ITO、AZO、GZO、或FTO等，在此不做限定；并且，第二透明导电氧化物薄膜的材料可以与第一透明导电氧化物薄膜的材料相同，或者，第二透明导电氧化物薄膜的材料也可以与第一透明导电氧化物薄膜的材料不同，在此不做限定。

下面以通过一个具体的实例来详细说明本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池的制作方法。具体地，以晶硅衬底为N型晶硅衬底为例，硅异质结太阳能电池的制作方法，具体包括以下步骤：

(1)对晶硅衬底进行清洗，去除晶硅衬底的表面损伤和表面污染物；

(2)在晶硅衬底的入光侧形成第一本征非晶硅层；

(3)在第一本征非晶硅层上形成P型非晶硅层；

(4)在晶硅衬底的背光侧形成第二本征非晶硅层；

(5)在第二本征非晶硅层上形成N型非晶硅层；

(6)在N型非晶硅层上形成第一透明导电氧化物薄膜；

具体地，第一透明导电氧化物薄膜的材料为ITO、AZO、GZO、或FTO等，在此不做限定；

(7)在该第一透明导电氧化物薄膜上形成银薄膜；具体可以包括以下步骤：

a)将上述形成有第一透明导电氧化物薄膜的样品置于银薄膜制备装置的腔室中；

b)对放置有上述样品的银薄膜制备装置的腔室进行抽真空处理，至腔室的本底压强控制在5×10^-5torr-8×10^-7 torr之间；

c)向经过抽真空处理后的银薄膜制备装置的腔室内通入惰性气体，使该银薄膜制备装置的腔室的沉积压强为1×10^-2torr-9×10^-5 torr之间；

d)在腔室内的银靶与样品之间的距离为50mm-300mm的条件下，对腔室内施加200V-800V的电压，使惰性气体电离后形成的离子轰击腔室内的银靶，被轰击出的银粒子沉积在样品上，形成厚度在1nm-500nm范围内的银薄膜；

(8)在P型非晶硅层上形成第二透明导电氧化物薄膜作为前电极层；

具体地，第二透明导电氧化物薄膜的材料可以为ITO、AZO、GZO、或FTO等，在此不做限定；

(9)在第二透明导电氧化物薄膜的表面形成绒面结构；

(10)在该具有绒面结构的第二透明导电氧化物薄膜上丝网印刷银材质的前栅线；

(11)在形成的前栅线上焊接或粘贴第一互联条；

(12)在形成的银薄膜上焊接或粘贴厚度小于0.2μm的第二互联条。

本发明实施例提供的一种硅异质结太阳能电池及其制作方法，该硅异质结太阳能电池包括：晶硅衬底，在晶硅衬底的入光侧依次设置的第一非晶硅层、前电极层和前栅线，焊接或粘贴在前栅线上的第一互联条，在晶硅衬底的背光侧依次设置的第二非晶硅层、第一透明导电氧化物薄膜和银薄膜，以及焊接或粘贴在银薄膜背离晶硅衬底一侧的第二互联条；与现有的硅异质结太阳能电池在背电极层上设置背栅线的结构相比，省去利用银浆材料制作的背栅线，在银薄膜上直接焊接或粘贴第二互联条，这样，不仅可以简化硅异质结太阳能电池的制作工艺，还可以降低硅异质结太阳能电池的制作成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种硅异质结太阳能电池，其特征在于，包括：晶硅衬底，在所述晶硅衬底的入光侧依次设置的第一非晶硅层、前电极层和前栅线，焊接或粘贴在所述前栅线上的第一互联条，在所述晶硅衬底的背光侧依次设置的第二非晶硅层、第一透明导电氧化物薄膜和银薄膜，以及焊接或粘贴在所述银薄膜背离所述晶硅衬底一侧的第二互联条；

所述银薄膜的厚度为1nm-500nm；所述第二互联条的厚度小于0.2μm。

2.如权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述前电极层包括第二透明导电氧化物薄膜；

所述第二透明导电氧化物薄膜背离所述晶硅衬底的一面具有绒面结构。

3.一种硅异质结太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：在晶硅衬底的入光侧依次形成第一非晶硅层、前电极层和前栅线，在所述晶硅衬底的背光侧依次形成第二非晶硅层、第一透明导电氧化物薄膜和银薄膜；

在形成所述前栅线之后，在所述前栅线上焊接或粘贴第一互联条；

在形成所述银薄膜之后，在所述银薄膜背离所述晶硅衬底的一侧焊接或粘贴第二互联条；所述第二互联条的厚度小于0.2μm。

4.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述形成银薄膜，具体包括：

将形成有所述第一透明导电氧化物薄膜的样品置于银薄膜制备装置的腔室中；

对放置有所述样品的所述腔室进行抽真空处理；

向经过所述抽真空处理后的所述腔室内通入惰性气体；

对所述腔室内施加电压，使所述惰性气体电离后形成的离子轰击所述腔室内的银靶，被轰击出的银粒子沉积在所述样品上。

5.如权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述对放置有所述样品的所述腔室进行抽真空处理，具体包括：

对放置有所述样品的所述腔室进行抽真空处理，至所述腔室的本底压强为5×10^{- 5}torr-8×10^-7torr。

6.如权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述向经过所述抽真空处理后的所述腔室内通入惰性气体，具体包括：

向经过所述抽真空处理后的所述腔室内通入惰性气体，使所述腔室的沉积压强为1×10^-2torr-9×10^-5torr。

7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。

8.如权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述对所述腔室内施加电压，使所述惰性气体电离后形成的离子轰击所述腔室内的银靶，被轰击出的银粒子沉积在所述样品上，具体包括：

在所述腔室内的银靶与所述样品之间的距离为50mm-300mm的条件下，对所述腔室内施加200V-800V的电压，使所述惰性气体电离后形成的离子轰击所述银靶，被轰击出的银粒子沉积在所述样品上。

9.如权利要求3-8任一项所述的制作方法，其特征在于，所述前电极层包括第二透明导电氧化物薄膜；在形成所述第二透明导电氧化物薄膜之后，在形成所述前栅线之前，还包括：

在所述第二透明导电氧化物薄膜背离所述晶硅衬底的一面形成绒面结构。