CN106449847A - 一种具有垂直pn异质结的太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有垂直PN异质结太阳能电池结构，包括单晶硅片，在所述单晶硅片的一面设有背反射层，在所述单晶硅片的另一面设有绒面和减反射膜结构，在所述单晶硅片的一端设有正电极，单晶硅片的另一端设有负电极，在所述正电极的内侧设有P⁺掺杂层，在所述负电极的内侧设有N⁺掺杂层，在所述单晶硅片上还设有若干PN结结构，所述PN结结构包括P⁺掺杂层和N⁺掺杂层，在所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层的外侧设有钝化层，所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层纵向设置在单晶硅片上，且所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层的角度与入射光平行。

Description

一种具有垂直PN异质结的太阳能电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及新能源电池领域，具体地说，特别涉及到一种具有垂直PN异质结的太阳能电池及其制作方法。

背景技术

参见图1，异质结本征薄膜太阳能电池在N型晶体硅衬底上生长出厚度约为10nm的P型非晶硅薄膜；为了降低电池的反向漏电流，需在中间夹入一层本征的非晶硅薄层，形成了异质结本征薄膜(HIT)太阳能电池结构。该结构具有以下两个特点：

1)有源区是由禁带宽度不同的非晶硅薄膜和晶体硅构成的异质结，提高了内建电场,增大了开路电压和短路电流。

2)采用禁带宽度大于晶体硅的非晶硅薄膜(Eg＝1.7eV)作为光吸收层，增加了对能量较高的短波长太阳光的吸收,提高了转换效率。这种常规结构的异质结是一种反向的大面积二极管结构。在P和单晶硅、N和单晶硅之间都插入了一层本征的非晶硅i，作为钝化层。

但是，这种常规异质结电池的光生电动势由非晶硅的P层和N层产生光生电压，而电流由单晶硅片吸收太阳光产生。无论单面电池还是双面电池，可见光在到达吸收层之前必须经过P层或者N层，这样势必造成一定的光损失。而且P和N与吸收层的界面也会造成很大的光损失。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种具有垂直PN异质结的太阳能电池及其制作方法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种具有垂直PN异质结太阳能电池结构，包括单晶硅片，在所述单晶硅片的一面设有背反射层，在所述单晶硅片的另一面设有绒面和减反射膜结构，在所述单晶硅片的一端设有正电极，单晶硅片的另一端设有负电极，在所述正电极的内侧设有P⁺掺杂层，在所述负电极的内侧设有N⁺掺杂层，在所述单晶硅片上还设有若干PN结结构，所述PN结结构包括P⁺掺杂层和N⁺掺杂层，在所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层的外侧设有钝化层，所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层纵向设置在单晶硅片上，且所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层的角度与入射光平行。

进一步的，所述绒面和减反射膜结构为多层膜或单层膜结构。

进一步的，所述正电极和负电极的材料为为铝、银、金、或铜。

一种具有垂直PN异质结太阳能电池结构的制造工艺，包括如下步骤：

1)选取用作于基底的单晶硅片并清洗；

2)在所述单晶硅片的一面上制作制作绒面和减反射膜；

3)在所述单晶硅片上通过刻槽工艺制取凹槽，并在所述凹槽内沉积钝化层；在凹槽内的P⁺区和N⁺区沉积出入射光平行的P⁺掺杂层和N⁺掺杂层；

4)在所述单晶硅片的另一面上制备背反射层；

5)在所述单晶硅片的两侧分别金属正电极或金属负电极。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明突破常规的平面结构的PN结结构，采用了垂直结构的PN结，使太阳光直接入射到单晶硅吸收层，有效避免了常规电池的P+和N+层对太阳光的吸收造成的光损失，增加光线在电池内部的反射，从而有效提高电池的转换效率。

附图说明

图1为传统的异质结太阳能电池的结构示意图。

图2为本发明所述的异质结太阳能电池的结构示意图。

图中标号说明：单晶硅片1、钝化层2、金属电极3、P⁺掺杂层4、绒面和减反射膜结构5、N⁺掺杂层6、背反射层7。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图2，本发明所述的一种具有垂直PN异质结太阳能电池结构，包括单晶硅片1，在所述单晶硅片1的一面设有背反射层7，在所述单晶硅片1的另一面设有绒面和减反射膜结构5，在所述单晶硅片1的一端设有金属电极3(正电极)，单晶硅片1的另一端设有金属电极3(负电极)，在所述正电极的内侧设有P⁺掺杂层4，在所述负电极的内侧设有N⁺掺杂层6，在所述单晶硅片上还设有若干PN结结构，所述PN结结构包括P⁺掺杂层和N⁺掺杂层，在所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层的外侧设有钝化层2，所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层纵向设置在单晶硅片上，且所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层的角度与入射光平行。

一种垂直PN结的异质结太阳能电池的制作方法，包括以下主要步骤：

I.清洗基底：用化学溶液液对基底表面进行清洗；

II.清洗制备绒面：用化学或干法刻蚀办法或者激光方法实现绒面的制备。

III.刻槽：单晶硅片上用化学腐蚀或激光刻槽或者等离子体刻蚀办法实现刻槽；

IV.沉积钝化层：用PECVD或者LPCVD或者化学喷涂或者HWCVD等方法实现钝化层制备；

V.掩膜沉积PN结：在P+区、N+区对应的区域分别用PECVD或者HWCVD等方法沉积P+掺杂层和N+掺杂层；

VI.制作背反射层：在电池背面制作背反射层；

VII.制作正负电极：用电镀或者丝网印刷或者蒸发金属、PVD等办法制作电极。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种具有垂直PN异质结太阳能电池结构，其特征在于：包括单晶硅片，在所述单晶硅片的一面设有背反射层，在所述单晶硅片的另一面设有绒面和减反射膜结构，在所述单晶硅片的一端设有正电极，单晶硅片的另一端设有负电极，在所述正电极的内侧设有P⁺掺杂层，在所述负电极的内侧设有N⁺掺杂层，在所述单晶硅片上还设有若干PN结结构，所述PN结结构包括P⁺掺杂层和N⁺掺杂层，在所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层的外侧设有钝化层，所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层纵向设置在单晶硅片上，且所述P⁺掺杂层和N⁺掺杂层的角度与入射光平行。

2.根据权利要求1所述的具有垂直PN异质结太阳能电池结构，其特征在于：所述绒面和减反射膜结构为多层膜或单层膜结构。

3.根据权利要求1所述的具有垂直PN异质结太阳能电池结构，其特征在于：所述正电极和负电极的材料为为铝、银、金、或铜。

4.一种具有垂直PN异质结太阳能电池结构的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)选取用作于基底的单晶硅片并清洗；

2)在所述单晶硅片的一面上制作绒面和减反射膜；

3)在所述单晶硅片上通过刻槽工艺制取凹槽，并在所述凹槽内沉积钝化层；在凹槽内的P⁺区和N⁺区沉积出入射光平行的P⁺掺杂层和N⁺掺杂层；

4)在所述单晶硅片的另一面上制备背反射层；

5)在所述单晶硅片的两侧分别金属正电极或金属负电极。