CN106057982B - 一种低表面浓度可组装p‑n结晶体硅太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低表面浓度可组装p‑n结晶体硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：1)在P型硅上表面进行制绒；2)在制绒完毕的P型硅表面制备若干层N型纳米硅薄膜，并依次层叠覆盖在P型硅表面；3)对覆盖有若干层N型纳米硅薄膜的P型硅进行退火处理；4)制备减反膜；5)在P型硅下表面制备背电极、背电场；6)在N型纳米硅薄膜上表面制作正电极。与现有技术相比本发明的方法，p‑n结采用在P型硅上覆盖多层N型纳米硅薄膜的方法制备，p‑n结的结深通过N型纳米硅薄膜的层数来控制，且N型纳米硅薄膜的表面浓度低且可控，这样制备的p‑n具有表面浓度低、结深可控，可以大大提高p‑n结的质量，提高电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法。
背景技术
低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的结构从下往上依次包括背电极、背电场、P型硅、N+层、减反膜和正电极：背电极、背电场和正电极负责电流收集；减反膜负责钝化、降低反射率的作用；P型硅和N+层形成p-n结，是光电转换的核心部件。p-n结的技术参数有3个：电阻率、结深和方阻，且方阻＝电阻率/结深，即电阻率越大，方阻越大；结深越大，方阻越小；表面浓度越大，正电极和硅接触更好，但表面载流子复合速率大；结深越大，载流子运动到P型硅表面的路径越长，载流子复合的数量越多。因此，在保证正电极和硅形成很好接触的情况下，表面浓度尽量低一些，结深尽量小一些。常规的热扩散技术很难实现对表面浓度和结深的控制，且热扩散的P原子分布曲线也不利于电池转换效率的提升。因此，如何开发一种低表面浓度且p-n结结深可控的低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法成为研究者关注的重点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法，p-n结结深小、表面P原子浓度低，不仅可大大提升电池的转换效率，还可以降低制造成本。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)在P型硅上表面进行制绒；
2)在制绒完毕的P型硅表面制备若干层N型纳米硅薄膜，若干层N型纳米硅薄膜依次层叠覆盖在P型硅表面，N型纳米硅薄膜边长小于P型硅边长；
3)对覆盖有若干层N型纳米硅薄膜的P型硅进行退火处理；
4)制备减反膜，减反膜将若干层N型纳米硅薄膜和P型硅表面没被N型纳米硅薄膜覆盖的部分全部覆盖；
5)在P型硅下表面制备背电极、背电场；
6)在N型纳米硅薄膜上表面制作正电极。
作为上述方案的改进，所述步骤2)中，N型纳米硅薄膜的边长比P型硅边长少1-2mm。
作为上述方案的改进，所述步骤2)中，N型纳米硅薄膜厚度为1-5nm，密度2.35g/cm3。
作为上述方案的改进，所述步骤2)中，N型纳米硅薄膜的层数为40-300层。
作为上述方案的改进，所述N型纳米硅薄膜的P原子表面浓度为3*1019至8*1019个/cm3
作为上述方案的改进，在步骤3)中，还包括步骤31)将若干层N型纳米硅薄膜覆盖在硅片表面后，对硅片进行层压使若干层N型纳米硅薄膜和硅片形成良好接触。
作为上述方案的改进，在步骤3)中，退火处理在氢气气氛中进行，退火温度500-750℃，时间5-15min。
作为上述方案的改进，步骤4)中，所述减反膜采用平板式PECVD的方法制备。
与现有技术相比，本发明的晶体硅太阳能电池的p-n结采用在P型硅上覆盖多层N型纳米硅薄膜的方法制备，p-n结的结深通过N型纳米硅薄膜的层数来控制，N型纳米硅薄膜的表面浓度低且可控，这样制备的p-n具有表面浓度低、结深可控，可以大大提高p-n结的质量，提高电池的转换效率的优点。
附图说明
图1是本发明的一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备流程图；
图2是本发明的一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的结构示意图；
图3是现有技术的P原子在N+层中随深度变化的浓度变化曲线和本发明P原子在n型纳米硅薄膜中随深度变化的浓度变化曲线对比图。
本发明功能的实现及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)在P型硅3上表面进行制绒；
2)在制绒完毕的P型硅3表面制备若干层N型纳米硅薄膜4，若干层N型纳米硅薄膜4依次层叠覆盖在P型硅3表面，N型纳米硅薄膜4边长小于P型硅3边长；
3)对覆盖有若干层N型纳米硅薄膜4的P型硅3进行退火处理；
4)制备减反膜5，减反膜5将若干层N型纳米硅薄膜4和P型硅3表面没被N型纳米硅薄膜4覆盖的部分全部覆盖；
5)在P型硅3下表面制备背电极1、背电场2；
6)在N型纳米硅薄膜4上表面制作正电极6。
图2是本发明的一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的结构示意图，从下往上依次包括背电极1、背电场2、P型硅3、N型纳米硅薄膜4、减反膜5和正电极6。
优选地，步骤2)中，N型纳米硅薄膜4的边长比P型硅3边长少1-2mm，这样使得减反膜5包裹住N型纳米硅薄膜4，N型纳米硅薄膜4不容易脱落。
优选地，步骤2)中，N型纳米硅薄膜4厚度为1-5nm，密度2.35g/cm3。
优选地，所述N型纳米硅薄膜4的P原子表面浓度为3*1019至8*1019个/cm3。
如图3所示，步骤2)中，N型纳米硅薄膜4的层数为40-300，层数在40-300层范围内变动时，P原子表面浓度变化比较稳定，可以实现制备结深可以控制，P原子表面浓度低的p-n结。
优选地，步骤3)中，还包括步骤31)将若干层N型纳米硅薄膜4覆盖在P型硅3表面后，对P型硅3进行层压使若干层N型纳米硅薄膜4和P型硅3形成良好接触。
优选地，步骤3)中，退火处理在氢气气氛中进行，退火温度500-750℃，时间5-15min，退火可以使得若干层n型纳米硅薄膜4形成紧密接触，也使得若干层n型纳米硅薄膜4和P型硅3形成紧密接触。
优选地，步骤4)中，所述减反膜5采用平板式PECVD的方法制备，平板式PECVD方法可以减少在制备中对N型纳米硅薄膜4的损伤。
如图3所示，与现有技术相比，本发明制成的晶体硅太阳能电池的P原子在n型纳米硅薄膜中随深度变化的浓度变化范围不大，p-n结的质量和电池的转换效率大大提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)在P型硅上表面进行制绒；
2)在制绒完毕的P型硅表面制备40-300层N型纳米硅薄膜，40-300层N型纳米硅薄膜依次层叠覆盖在P型硅表面，N型纳米硅薄膜边长小于P型硅边长；
3)对覆盖有40-300层N型纳米硅薄膜的P型硅进行退火处理；
4)制备减反膜，减反膜将40-300层N型纳米硅薄膜和P型硅表面没被N型纳米硅薄膜覆盖的部分全部覆盖；
5)在P型硅下表面制备背电极、背电场；
6)在N型纳米硅薄膜上表面制作正电极。
2.按照权利要求1所述的一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，N型纳米硅薄膜的边长比P型硅边长少1-2mm。
3.按照权利要求1所述的一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，N型纳米硅薄膜厚度为1-5nm，密度2.35g/cm3。
4.如权利要求1所述的一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述N型纳米硅薄膜的P原子表面浓度为3*1019至8*1019个/cm3。
5.如权利要求1所述的一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：在步骤3)中，还包括步骤31)将40-300层N型纳米硅薄膜覆盖在硅片表面后，对硅片进行层压使40-300层N型纳米硅薄膜和硅片形成良好接触。
6.按照权利要求1所述的一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：在步骤3)中，退火处理在氢气气氛中进行，退火温度500-750℃，时间5-15min。
7.按照权利要求1所述的一种低表面浓度可组装p-n结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述减反膜采用平板式PECVD的方法制备。
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