CN108899375A - 一种硅基异质结光伏电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种HJT光伏电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(a)在N型硅片的上表面（主受光面）依次沉积隧道结钝化层、电子收集层（ECL）、第一透明导电氧化物膜层（TCO）、抗反射膜层（ARC）；在所述的N型硅片的下表面，依次沉积本征非晶硅层（i‑a‑Si）、P型非晶硅层（p‑a‑Si）、第二透明导电氧化物膜层（TCO）；(b)在ARC膜面上采用激光开槽；(c)在开槽区域形成金属电极。采用本发明提供的制备方法，能够有效降低HJT光伏电池的生产成本；此外，本发明的新型HJT光伏电池结构正面采用高透光率的ARC/TCO复合层而非纯TCO薄膜，可以有效解决传统HJT光伏电池TCO吸光造成效率损失的问题。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体地说，涉及一种硅基异质结（HJT）光伏电池的制备方法。
背景技术
全世界十亿以上的人住在无电或缺电地区，人们的电量需求日益迫切。而随着全世界环境保护意识的高涨，以及地球升温所造成的自然灾害日益严重，人们对传统能源的关注点逐渐下降，转而对无污染、可再生的太阳能、风能等能源进行研究使用。其中，太阳能电池市场正在持续快速发展。
异质结是指两种不同的半导体相接触所形成的界面区域。异质结通常具有两种半导体各自的PN结都不能达到的优良的光电特性，使它适宜于制作超高速开关器件、太阳能电池以及半导体激光器等。由于其具有不可替代的优势，目前对HJT电池的研究开展地如火如荼。
传统的HJT光伏电池的制备，透明导电氧化物（TCO）材料消耗过大，阻碍HJT电池成本下降。此外，由于在电池正面膜层全部采用TCO材料，会因为TCO的吸光特性而造成大量的功率损失，电池效率提升受限。
因此，目前需要一种能够降低生产成本、提高光电转换效率的HTJ光伏电池的制备方法。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，降低各种昂贵原材料的使用量、提高HJT光伏电池的电性能，本发明提供了一种HJT光伏电池的制备方法。
根据本发明的一个方面，提供一种HJT光伏电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(a) 在N型硅片的上表面（主受光面）依次沉积隧道结钝化层、电子收集层（ECL）、第一透明导电氧化物膜层（TCO）、抗反射膜层（ARC）；在所述的N型硅片的下表面，依次沉积本征非晶硅层（i-a-Si）、P型非晶硅层（p-a-Si）、第二透明导电氧化物膜层（TCO）；
(b) 在ARC膜面上采用激光开槽；
(c) 在开槽区域形成金属电极；
(d) 在第二透明导电氧化物膜层上印刷金属电极。
进一步地，所述的步骤(b)具体包括：
(b1) 使用低功率的皮秒短波激光对ARC膜面进行开槽；
(b2) 在开槽过程中，不能对TCO与ECL造成击穿或严重损伤（通过激光波长与功率的调整，让ECL层不吸收），但同时要求其在开槽区域充分裸露；
(b3) 槽宽控制在20~25um的范围。
进一步地，所述的步骤(c)具体包括：
(c1) 采用高精度印刷机直接对开槽处印刷低温导电浆料；
(c2) 印刷宽度控制在30~40um，保证完全覆盖开槽区域，并且烘干；
(c3) 然后在第一道印刷图形上，再进行套印，提升印刷高度；
(c4) 随后采用200度的热风式烘干处理30分钟，电池制备完成。
优选的，所述的隧道结钝化层的材料包括但不限于氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪。
优选的，所述的电子收集层的材料包括但不限于二氧化钛、二氧化锡。
优选的，所述的抗反射膜层的材料包括但不限于氮化硅、碳化硅、氟化镁，且折射率小于电子收集层的材料。
优选的，所述的透明导电氧化物膜层的材料包括但不限于AZO、BZO、GZO、ITO、ITIO、IWO。
进一步地，所述的HJT光伏电池的制备方法包括如下步骤：
（1）准备太阳能级N型硅片，对其进行表面化学处理使其支构化形成陷光层，同时用RCA或者臭氧清洗，然后烘干备用；
（2）在硅片的一面，依次采用化学气相沉积（CVD）的方式沉积5~10纳米厚度的本征非晶硅（i-a-Si）与5~10纳米厚度的P型非晶硅（p-a-Si），其中i-a-Si处于p-a-Si与N型硅片基体之间；
（3）在硅片的另外一面，依次采用原子层沉积（ALD）制备一层10~15A厚度的隧道氧化钝化层，膜层材料包括但不限于氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪等等；随后在其上沉积一层8~10纳米的电子收集层（ECL），膜层材料包括但不限于二氧化钛、二氧化锡等等；
（4）在ECL的上面，采用物理化学沉积（PVD）沉积一层20~35纳米的透明导电氧化物（TCO）膜，之后，在其上用CVD沉积一层50~60纳米的抗反射膜层（ARC），膜层材料包括但不限于氮化硅、碳化硅、氟化镁等等，具备高透光率（一般为绝缘材料）且折射率小于ECL；
（5）在p-a-Si膜面上，采用物理化学沉积（PVD）的方式沉积70~90纳米厚度的TCO膜层，其材料包括但不限于AZO、BZO、GZO、ITO、ITIO、IWO等等；
（6）在ARC膜面上，采用低功短波率激光刻开ARC的同时利用激光波长与功率的调整，让ECL层不吸收，避免损伤ECL，并使ECL露出；
（7）在TCO膜面上印刷低温导电浆料，烘干后在ARC膜面上，在激光开槽处，印刷低温导电浆料，在做低温烧结形成双面金属电极，形成最终光伏电池产品。
在本发明提供的制备方法中，在受光面，将传统HJT电池的纯TCO层，改为TCO/ARC复合膜层，同时引入高精度激光开槽与精细丝网印刷。同样厚度的TCO/ARC复合膜层比纯TCO层具有更强的透光性，同时利用ARC与TCO的折射率高低搭配，也起到了减反效果。另一方面，利用高精密的激光开槽划开ARC层，而不破坏TCO层，然后在通过精细印刷在激光开槽区域印刷银浆料，形成接触电极。利用高精度激光与印刷，增加银电极根数，同时降低电极线宽，该结构会高效收集电流，弥补减少TCO厚度带来的电导率损失。
根据本发明的另一方面，提供一种HJT光伏电池，包括按顺序排布的抗反射膜层、透明导电氧化物膜层、电子收集层、隧道结钝化层、N型硅片、本征非晶硅层、型非晶硅层、透明导电氧化物膜层；其中，抗反射膜层上设有槽，槽中设有金属电极，透明导电氧化物膜层上设有金属电极。
优选的，所述的隧道结钝化层的材料包括但不限于氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪。
优选的，所述的电子收集层的材料包括但不限于二氧化钛、二氧化锡。
优选的，所述的抗反射膜层的材料包括但不限于氮化硅、碳化硅、氟化镁，且折射率小于电子收集层的材料。
优选的，所述的透明导电氧化物膜层的材料包括但不限于AZO、BZO、GZO、ITO、ITIO、IWO。
本发明的有益效果：采用本发明提供的制备方法，能够有效降低HJT光伏电池的生产成本；此外，本发明的新型HJT光伏电池结构正面采用高透光率的ARC/TCO复合层而非纯TCO薄膜，可以有效解决传统HJT光伏电池TCO吸光造成效率损失的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1所示为根据本发明提供的一种HJT光伏电池的制备方法的一个具体实施方式的流程示意图。
图2～图7所示为根据本发明提供的一种HJT光伏电池的制备方法中该HJT光伏电池的结构变化示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
参考图1，本发明提供的HJT光伏电池的制备方法包括于其中。
步骤S101，提供N型硅片100，并对所述硅片100进行制绒操作。参考图2，在硅片100的表面形成绒面，可以有效提高硅片100的陷光作用。优选的，所述制绒操作为利用具有强氧化性物质对所述硅片表面进行化学处理，强氧化物质例如酸性溶液或者碱性溶液。更为具体的，如采用酸性溶液进行制绒，则处理温度为4℃～15℃，腐蚀时间为2min～5min；如采用碱性溶液进行制绒，则碱处理温度60℃～80℃，腐蚀时间为10min~20min。一般情况下，用碱性溶液处理后，可在硅片100的表面得到金字塔状绒面；用酸性溶液处理后，可在硅片100的表面得到虫孔状绒面。绒面大小为微米级尺寸。
参考图3，继续执行步骤S102，在所述硅片100的上表面依次沉积第一隧道结钝化层210、ECL层220。
在所述硅片100的下表面依次i-a-Si层310，p-a-Si层320。
优选的，上述各层均采用等离子体增强化学气相沉积(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition，PECVD)的方式进行沉积。为了达到更好的沉积效果，优选的，PECVD的具体工艺参数范围如下：硅烷流量：100～500sccm、硼烷流量：100～1000sccm、氢气流量：500～1500sccm、功率密度:200～1000W/m2、温度：100～250摄氏度、压力：0 .5～3mbar。
步骤S103，在ECL层上依次做薄TCO层410、ARC层420；作为导电/减反复合层，在p-a-Si层做厚TCO层510，作为导电/减反层，如图4所示。优选的，采用物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition，PVD)的方式进行沉积。优选的，所述背面导电减反层510可以采用掺铝氧化锌、掺硼氧化锌等材料制备。
继续执行步骤S104，参见图5，形成正面ARC层开槽610，且并不破损TCO层410。
首先，利用皮秒激光，对ARC层410进行开槽。其中，单片硅片的刻线时间为2～3秒，激光功率优选1～5W，开槽宽度为20~25um，激光波长在200nm以下的短波范围，保证不刻穿下层TCO层410。
在ARC上形成刻槽610之后，执行步骤S105，在开槽区域印刷低温浆料，形成电极，印刷区域完全覆盖开槽区域，且印刷区域不大于30um，形成金属电极710，如图6所示。
然后执行步骤S106，在电池的下表面印刷低温浆料，形成金属电极810，如图7。
所述步骤S105、S106还需要进行固化，即将所述硅片被置于200℃热风环境下，加热进行25~30分钟，固化后，形成最终电池结构。
采用本发明提供的制备方法制备HJT光伏电池成本低、易操作，制备的电池转换效率高。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
Claims (10)
1.一种HJT光伏电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(a) 在N型硅片的上表面依次沉积隧道结钝化层、电子收集层、第一透明导电氧化物膜层、抗反射膜层；在所述的N型硅片的下表面，依次沉积本征非晶硅层、P型非晶硅层、第二透明导电氧化物膜层；
(b) 在抗反射膜层上采用激光开槽；
(c) 在开槽区域形成金属电极；
(d) 在第二透明导电氧化物膜层上形成金属电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(b)进一步为：
(b1) 使用低功率的皮秒短波激光对抗反射膜层膜面进行开槽；
(b2) 在开槽过程中，不能对第一透明导电氧化物膜层与电子收集层造成击穿或严重损伤，但同时在开槽区域充分裸露；
(b3) 槽宽控制在20~25um的范围。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(c)进一步为：
(c1) 采用高精度印刷机直接对开槽处印刷低温导电浆料；
(c2) 印刷宽度控制在30~40um，保证完全覆盖开槽区域，并且烘干；
(c3) 然后在第一道印刷图形上，再进行套印，提升印刷高度；
(c4) 随后采用200度的热风式烘干处理30分钟，金属电极制备完成。
4.根据权利要求1~3任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述的隧道结钝化层的材料包括氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪；所述的电子收集层的材料包括二氧化钛、二氧化锡；所述的抗反射膜层的材料包括氮化硅、碳化硅、氟化镁，且折射率小于电子收集层的材料；所述的透明导电氧化物膜层的材料包括掺铝氧化锌、掺硼氧化锌、掺镓氧化锌、氧化铟锡、掺钛氧化铟锡、掺钨氧化铟。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
（1）准备太阳能级N型硅片，对其进行表面化学处理使其表面蚀刻粗糙化，形成陷光层，同时用RCA或者臭氧清洗，然后烘干备用；
（2）在硅片的一面，依次采用化学气相沉积的方式沉积5~10纳米厚度的本征非晶硅与5~10纳米厚度的P型非晶硅，其中本征非晶硅处于P型非晶硅与N型硅片基体之间；
（3）在硅片的另外一面，依次采用原子层沉积制备一层10~15A厚度的隧道氧化钝化层，膜层材料包括但不限于氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪；随后在其上沉积一层8~10纳米的电子收集层，膜层材料包括但不限于二氧化钛、二氧化锡；
（4）在电子收集层的上面，采用物理化学沉积的方式沉积一层20~35纳米的第一透明导电氧化物膜；之后，在其上用化学气相沉积的方式沉积一层50~60纳米的抗反射膜层，膜层材料包括但不限于氮化硅、碳化硅、氟化镁，具备高透光率且折射率小于电子收集层；
（5）在P型非晶硅膜面上，采用物理化学沉积的方式沉积70~90纳米厚度的第二透明导电氧化物膜层，其材料包括但不限于AZO、BZO、GZO、ITO、ITIO、IWO；
（6）在抗反射膜层膜面上，采用低功短波率激光刻开抗反射膜层的同时利用激光波长与功率的调整，让电子收集层层不吸收避免损伤电子收集层，并使电子收集层露出；
（7）在第二透明导电氧化物膜层膜面上印刷低温导电浆料，烘干后在抗反射膜层膜面上，在激光开槽处，印刷低温导电浆料，在做低温烧结形成双面金属电极，形成最终光伏电池产品。
6.一种HJT光伏电池，其特征在于，包括按顺序排布的抗反射膜层、第一透明导电氧化物膜层、电子收集层、隧道结钝化层、N型硅片、本征非晶硅层、型非晶硅层、第二透明导电氧化物膜层；其中，抗反射膜层上设有槽，槽中设有金属电极，第二透明导电氧化物膜层上设有金属电极。
7.根据权利要求6所述的HJT光伏电池，其特征在于，所述的隧道结钝化层的材料包括氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪。
8.根据权利要求6所述的HJT光伏电池，其特征在于，所述的电子收集层的材料包括二氧化钛、二氧化锡。
9.根据权利要求6所述的HJT光伏电池，其特征在于，所述的抗反射膜层的材料包括氮化硅、碳化硅、氟化镁，且折射率小于电子收集层的材料。
10.根据权利要求6所述的HJT光伏电池，其特征在于，所述的透明导电氧化物膜层的材料包括AZO、BZO、GZO、ITO、ITIO、IWO。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110957379A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-03 | 晋能光伏技术有限责任公司 | 多栅电极结构和具有其的异质结太阳能电池及其制备方法 |
| CN111129179A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 晋能光伏技术有限责任公司 | 一种异质结电池及其制备方法 |
| CN112993223A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 西南科技大学 | 一种双层包覆结构的锂离子电池负极材料及其制备方法 |
| CN115084286A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-20 | 山东腾晖新能源技术有限公司 | 光伏电池正面钝化接触结构及应用 |
| WO2023143289A1 (zh) * | 2022-01-25 | 2023-08-03 | 嘉兴阿特斯技术研究院有限公司 | 异质结电池的制备方法、异质结电池和光伏组件 |
| CN117525212A (zh) * | 2024-01-04 | 2024-02-06 | 无锡松煜科技有限公司 | 一种太阳能电池钝化结构及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102623564A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-08-01 | 中山大学 | 一种具有激光开槽正面电极的晶体硅太阳电池的制作方法 |
| CN102938429A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-02-20 | 国电光伏(江苏)有限公司 | 一种减反射异质结太阳能电池及其制备方法 |
| CN107093649A (zh) * | 2017-03-28 | 2017-08-25 | 浙江正泰太阳能科技有限公司 | 一种hjt光伏电池的制备方法 |
| CN107946405A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-04-20 | 隆基乐叶光伏科技有限公司 | 一种钝化接触太阳能电池的制作方法 |
-
2018
- 2018-06-27 CN CN201810678414.8A patent/CN108899375A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102623564A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-08-01 | 中山大学 | 一种具有激光开槽正面电极的晶体硅太阳电池的制作方法 |
| CN102938429A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-02-20 | 国电光伏(江苏)有限公司 | 一种减反射异质结太阳能电池及其制备方法 |
| CN107093649A (zh) * | 2017-03-28 | 2017-08-25 | 浙江正泰太阳能科技有限公司 | 一种hjt光伏电池的制备方法 |
| CN107946405A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-04-20 | 隆基乐叶光伏科技有限公司 | 一种钝化接触太阳能电池的制作方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110957379A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-03 | 晋能光伏技术有限责任公司 | 多栅电极结构和具有其的异质结太阳能电池及其制备方法 |
| CN111129179A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 晋能光伏技术有限责任公司 | 一种异质结电池及其制备方法 |
| CN112993223A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 西南科技大学 | 一种双层包覆结构的锂离子电池负极材料及其制备方法 |
| CN112993223B (zh) * | 2021-02-07 | 2022-04-12 | 西南科技大学 | 一种双层包覆结构的锂离子电池负极材料及其制备方法 |
| WO2023143289A1 (zh) * | 2022-01-25 | 2023-08-03 | 嘉兴阿特斯技术研究院有限公司 | 异质结电池的制备方法、异质结电池和光伏组件 |
| CN115084286A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-20 | 山东腾晖新能源技术有限公司 | 光伏电池正面钝化接触结构及应用 |
| CN115084286B (zh) * | 2022-07-22 | 2022-11-18 | 山东腾晖新能源技术有限公司 | 光伏电池正面钝化接触结构及应用 |
| CN117525212A (zh) * | 2024-01-04 | 2024-02-06 | 无锡松煜科技有限公司 | 一种太阳能电池钝化结构及其制备方法 |
| CN117525212B (zh) * | 2024-01-04 | 2024-03-19 | 无锡松煜科技有限公司 | 一种太阳能电池钝化结构及其制备方法 |
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