CN106601860A - 一种硅基异质结电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅基异质结电池的制备方法，其包括：提供N型硅片；在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层；分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层上沉积透明导电膜层；分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层的透明导电膜层上沉积阻挡层；分别在两面的阻挡层上蒸镀铜层；分别在两面的铜层上形成铜栅线电极。本发明采用蒸镀的方式沉积铜层，其给阻挡层带来的表面损失小；而且采用蒸镀的方法可以不用再做种子铜层，节约了成本，使得工艺变得简单。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种硅基异质结电池的制备方法。
背景技术
硅基异质结电池片是目前高效太阳能电池片研发的方向之一。硅基异质结电池片的衬底一般以N-型单晶硅片为主，一面通过与非晶硅薄膜形成P-N结作为发射极，另一面用以相同方法沉积的同类型的非晶硅层作为背接触。当非晶硅薄膜在硅片正反两边依次形成之后，下一步是通过PVD溅射的方法在正反两边依次沉积一层透明导电膜层，而后用电镀法在透明导电膜层表面形成铜金属栅线。在电镀铜栅线电极之前，需要用PVD溅射的方法沉积阻挡层和种子层作为电镀铜与导电氧化物之间的过渡结合层。
近年来硅成本下降使得硅太阳能电池被广泛采用。为了提高硅太阳能电池的转换效率：两种技术已被广泛应用。其一是去除前栅格和汇流条和在背面集成发射极和集电极，称为指叉背接触(IBC)。另一个是基于异质结技术来增加开路电压。通常通过PECVD沉积含有氢的硅薄膜，厚度小于10nm，用来钝化体硅表面缺陷。硅薄膜的光带隙比结晶硅更高形成异质结。异质结对称结构和背面散射光可用于增加电流，双面太阳能模块可以产生10-20％高的功率输出。
其中采用N型硅作为衬底的太阳能电池，光可以通过p型或n型掺杂的薄膜的一面入射。为了增加转换效率，通过高导电性的铜电极减小串联电阻，且降低了成本。其一般是采用溅射的方法来实现铜的沉积，然后溅射工艺其速度往往太慢，因此需要较长的时间来完成铜的沉积，无法达到厚度应至少小于10um的理想状态，因此传统的溅射法并不是最适合的铜的沉积。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种硅基异质结电池的制备方法，其制备的太阳能器件的可靠性高、性能好、工艺简单。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种硅基异质结电池的制备方法，其包括以下步骤：提供N型硅片；在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层；分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层上沉积透明导电膜层；分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层的透明导电膜层上沉积阻挡层；分别在两面的阻挡层上蒸镀铜层；分别在两面的铜层上形成铜栅线电极。
优选的，所述分别在两面的铜层上形成铜栅线电极具体为：分别在两面的铜层上铺设耐酸干膜，通过曝光和显影在铜层上形成栅线图案，然后通过刻蚀铜层，形成铜栅线电极。
优选的，所述分别在两面的铜层上形成铜栅线电极具体为：分别在两面的铜层上印刷胶层形成栅线图案，然后通过刻蚀铜层，去除胶层形成铜栅线电极。
优选的，所述分别在两面的铜层上形成铜栅线电极具体为：通过CVD沉积的方式在铜层上沉积抗腐蚀绝缘层，然后通过激光刻蚀形成栅线图案，化学刻蚀铜层及去除绝缘层形成金属铜栅线电极。
优选的，所述分别在两面的阻挡层上蒸镀铜层具体为：在真空环境中，将铜通过电阻丝加热、电子束加热或激光轰击加热的方式加热至蒸发温度，然后将铜蒸汽凝结在阻挡层上。
优选的，所述铜栅线电极上还设有锡层。
优选的，所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积两面的本征非晶硅膜层，再沉积N型非晶硅层、P型非晶硅层。
优选的，所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积两面的本征非晶硅膜层，再沉积P型非晶硅层、N型非晶硅层。
优选的，所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积其中一面的本征非晶硅膜层、P型非晶硅层，再沉积另一面的本征非晶硅膜层、N型非晶硅层。
优选的，所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积其中一面的本征非晶硅膜层、N型非晶硅层，再沉积另一面的本征非晶硅膜层、P型非晶硅层。
本发明采用采用蒸镀的方式沉积铜层，因为蒸镀的工作温度不高，而且蒸汽相对较小，其给阻挡层带来的表面损伤小，蒸镀铜层的工艺在真空中进行，使得铜蒸汽到达阻挡层表面时不会被氧化；而且采用蒸镀的方法可以不用再做种子铜层，节约了成本，使得工艺变得简单，提高了太阳电池的性能。
附图说明
图1为本发明硅基异质结电池的实施例1的制备方法的流程图。
图2-图5为本发明硅基异质结电池实施例1的结构形成过程示意图。
图6为本发明硅基异质结电池实施例2的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1所示，本发明公开了一种硅基异质结电池的制备方法，其包括以下步骤：
S101：提供N型硅片；
S102：分别在N型硅片的两面上沉积本征非晶硅膜层；
S103：在N型硅片的一面本征非晶硅膜层上沉积N型非晶硅层；
S104：在N型硅片的另一面本征非晶硅膜层上沉积P型非晶硅层；
S105:分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层上通过PVD溅射透明导电膜层；
S106：分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层的透明导电膜层上沉积阻挡层；
S107：分别在两面的阻挡层上蒸镀铜层；
S108：分别在两面的铜层形成铜栅线电极。
在具体沉积过程中，本征非晶硅层及N型、P型非晶硅层的沉积顺序可以为先沉积两面的本征非晶硅膜层，再沉积N型非晶硅层、P型非晶硅层。也可为先沉积两面的本征非晶硅膜层，再沉积P型非晶硅层、N型非晶硅层。还可为先沉积其中一面的本征非晶硅膜层、P型非晶硅层，再沉积另一面的本征非晶硅膜层、N型非晶硅层。还可为先沉积其中一面的本征非晶硅膜层、N型非晶硅层，再沉积另一面的本征非晶硅膜层、P型非晶硅层。
具体的步骤可以如下：
实施例1：
提供N型硅片1，对N型硅片1清洗和制绒，然后在150-220℃温度条件下，将N型硅片1放置反应腔中，往反应腔中通入SiH4和H2的混合气体，其中SiH4的含量为10％至50％，H2的含量为5％至20％，通过化学气相沉积的方法在N型硅片的两面上沉积形成本征非晶硅膜层2、7，形成如图2所示的结构。
将形成本征非晶硅膜层N型硅片放入掺杂腔内，往掺杂腔中通入SiH4、H2以及含掺杂剂P的气体，由此在本征非晶硅膜层2上沉积N型非晶硅层3；继续通入SiH4和H2气体，并且同步通入含掺杂剂B的气体，在本征非晶硅膜层7上形成P型非晶硅层8，形成如图3所示的结构；
在P型非晶硅层8和N型非晶硅层3上分别通过PVD磁控溅射的方法生成透明导电膜层4、9和阻挡层5、10以及通过蒸镀的方法沉积铜层6、11，所述蒸镀铜层6、11是通过电流加热、电子束加热或激光轰击加热的方法，使铜蒸发成原子或分子，然后在真空中，铜随即以较大的自由程作直线运动，碰撞阻挡层5、10表面而凝结，形成铜层6、11。
然后再在铜层6、11上铺设耐酸干膜，通过曝光和显影在铜层上形成栅线图案，形成如图4所示的结构；
在铜层6、11上通过刻蚀，形成铜栅线电极，最后出去干膜，至此完成电池制备，形成如图5所示的结构。
其中，所述本征非晶硅膜层2、7的厚度为1-10nm，所述P型非晶硅层8和N型非晶硅层3的厚度分别为5-10nm，所述透明导电膜4、9的厚度为25-110nm。
实施例2：
如图6所示，与实施例1不同的是，本实施例还在铜栅线电极上还设有锡层12、13，本实施例形成铜栅线电极是通过CVD沉积的方式在铜层上沉积抗腐蚀绝缘层，如SiO2层，然后通过激光刻蚀形成栅线图案，化学刻蚀铜层及去除绝缘层形成金属铜栅线电极。
实施例3：
与实施例1不同的是，本实施例形成铜栅线电极是通过在铜层6、11上印刷胶层形成栅线图案，然后通过刻蚀铜层，去除胶层形成铜栅线电极。
本发明采用蒸镀的方式沉积铜层，因为蒸镀的衬底工作温度不高，而且蒸汽相对较小，其给阻挡层带来的表面损失小，蒸镀铜层的工艺在真空中进行，使得铜蒸汽到达阻挡层表面时不会被氧化；而且采用蒸镀的方法可以不用再做种子铜层，节约了成本，使得工艺变得简单。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硅基异质结电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供N型硅片；
在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层；
分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层上沉积透明导电膜层；
分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层的透明导电膜层上沉积阻挡层；
分别在两面的阻挡层上蒸镀铜层；
分别在两面的铜层上形成铜栅线电极。
2.根据权利要求1所述的硅基异质结电池的制备方法，其特征在于：所述分别在两面的铜层上形成铜栅线电极具体为：分别在两面的铜层上铺设耐酸干膜，通过曝光和显影在铜层上形成栅线图案，然后通过刻蚀铜层，形成铜栅线电极。
3.根据权利要求1所述的硅基异质结电池的制备方法，其特征在于：所述分别在两面的铜层上形成铜栅线电极具体为：分别在两面的铜层上印刷胶层形成栅线图案，然后通过刻蚀铜层，去除胶层形成铜栅线电极。
4.根据权利要求1所述的硅基异质结电池的制备方法，其特征在于：所述分别在两面的铜层上形成铜栅线电极具体为：通过CVD沉积的方式在铜层上沉积抗腐蚀绝缘层，然后通过激光刻蚀形成栅线图案，化学刻蚀铜层及去除绝缘层形成金属铜栅线电极。
5.根据权利要求1所述的硅基异质结电池的制备方法，其特征在于：所述分别在两面的阻挡层上蒸镀铜层具体为：在真空环境中，将铜通过电阻丝加热、电子束加热或激光轰击加热的方式加热至蒸发温度，然后将铜蒸汽凝结在阻挡层上。
6.根据权利要求1所述的硅基异质结电池的制备方法，其特征在于：所述铜栅线电极上还设有锡层。
7.根据权利要求1所述的硅基异质结电池的制备方法，其特征在于：所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积两面的本征非晶硅膜层，再沉积N型非晶硅层、P型非晶硅层。
8.根据权利要求1所述的硅基异质结电池的制备方法，其特征在于：所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积两面的本征非晶硅膜层，再沉积P型非晶硅层、N型非晶硅层。
9.根据权利要求1所述的硅基异质结电池的制备方法，其特征在于：所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积其中一面的本征非晶硅膜层、P型非晶硅层，再沉积另一面的本征非晶硅膜层、N型非晶硅层。
10.根据权利要求1所述的硅基异质结电池的制备方法，其特征在于：所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积其中一面的本征非晶硅膜层、N型非晶硅层，再沉积另一面的本征非晶硅膜层、P型非晶硅层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170426 |
|
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