CN109216481A - 一种p型硅衬底异质结太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种P型硅衬底异质结太阳能电池及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：对所述P型单晶硅片进行双面制绒处理；接着在所述P单晶硅片的上下表面分别形成多个平行排列的对应的第一V形槽和第二V形槽，所述第一V形槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.7‑0.8，所述第二条形沟槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.6‑0.7，所述第一V形槽与对应的所述第二V形槽之间单晶硅层的厚度为50‑60微米；在所述P单晶硅片的上表面和下表面各沉积一氧化锆薄层；在所述P型单晶硅片的上下表面依次沉积相应的非晶硅层、透明导电层以及电极。本发明的太阳能电池的结构新颖且光电转换效率优异。
Description
技术领域
本发明涉及异质结太阳能电池技术领域，特别是涉及一种P型硅衬底异质结太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的不断发展，对石油、煤炭等能源的需求也急剧增加。然而地球上的石油、煤炭等能源的总储藏量是有限的，且为不可再生能源，因而全球面临着严峻的能源形势。只有可再生能源的大规模使用以替代传统石化能源，才能促进人类社会的可持续发展。近年来，太阳能、风能和地热等新型可再生能源引起了人们的重视。与传统的占主导地位的石油、煤炭等能源相比，太阳能最大的优势在于其取之不尽，用之不竭，而且在使用过程中不会破坏生态平衡、污染环境。因此，太阳能是一种环境友好的绿色可再生能源。而光伏电池是一种能够将太阳的光能转换为电能的半导体器件，在光照条件下，太阳能电池内部会产生光生电流，并可以通过电极将电能输出。光伏电池的结构是影响其光电转换效率的关键因素，如何优化改善光伏电池的结构以提高光伏电池的光电转换效率，这是业界广泛关注的问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种P型硅衬底异质结太阳能电池及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种P型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一P型单晶硅片，对所述P型单晶硅片进行双面制绒处理，在所述P型单晶硅片的上表面和下表面均形成绒面层；
2)接着在所述P单晶硅片的上表面形成多个平行排列的第一V形槽，在所述P型单晶硅片的下表面形成多个平行排列的第二V形槽，所述第一V形槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.7-0.8，所述第二条形沟槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.6-0.7，多个所述第一V形槽和多个所述第二V形槽分别一一对应，所述第一V形槽的一个侧面与对应的所述第二V形槽的一个侧面平行，所述第一V形槽与对应的所述第二V形槽之间单晶硅层的厚度为50-60微米；
3)在所述P单晶硅片的上表面和下表面各沉积一氧化锆薄层；
4)接着在所述P型单晶硅片的上表面依次沉积第一本征非晶硅层和N型非晶硅层，；
5)接着在所述P型单晶硅片的下表面依次沉积第二本征非晶硅层和P型非晶硅层；
6)接着在所述P型单晶硅片的上表面沉积第一透明导电层；
7)接着在所述P型单晶硅片的下表面沉积第二透明导电层；
8)接着在所述P型单晶硅片的上表面形成正面电极；
9)接着在所述P型单晶硅片的下表面形成背面电极。
上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(2)中，所述第一V形槽的宽度为1.5-3毫米，相邻所述第一V形槽的间距1.5-3毫米，所述第二V形槽的宽度稍小于所述第一V形槽的宽度。
上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(3)中，所述氧化锆薄层的厚度为1-1.5纳米。
上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(4)中，所述第一本征非晶硅层的厚度为5-10纳米，所述N型非晶硅层的厚度为3-6纳米，所述P型单晶硅片的掺杂浓度为1015cm-3-1017cm-3，所述N型非晶硅层的掺杂浓度为3×1017cm-3-6×1018cm-3。
上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(5)中，所述第二本征非晶硅层的厚度为5-10纳米，所述P型非晶硅层的厚度为5-8纳米，所述P型非晶硅层的掺杂浓度为3×1017cm-3-6×1018cm-3。
上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(6)和(7)中，述第一透明导电层和所述第二透明导电层均包括层叠的ITO层、金属薄层、AZO层、石墨烯层以及ITO层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度为300-400纳米。
上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(8)中，所述正面电极位于所述第一V形槽中；在所述步骤(9)中，所述背面电极位于所述第二V形槽中。
本发明还提出一种P型硅衬底异质结太阳能电池，其采用上述方法制备形成的。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的P型硅衬底异质结太阳能电池中，通过设置相对应的第一V形槽和第二V形槽，且通过设置所述第一V形槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.7-0.8，所述第二条形沟槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.6-0.7，有效防止硅片破裂，同时有效增加了第一V形槽与对应的所述第二V形槽之间的单晶硅层的面积，进而增加了异质结的接触面积。基于P型单晶硅片的掺杂特性，通过大量的试验使得所述第一V形槽与对应的所述第二V形槽之间单晶硅层的厚度为50-60微米，使得单晶硅片中的空穴经过短暂的横向传输就被电极所收集，使得相应P型硅衬底异质结太阳能电池的光电转换效率明显增加。通过进一步优化第一、第二V形槽的宽度和间距、各非晶硅层的厚度、透明导电层的材质、结构和厚度以及电极的材质与厚度，使得本发明的P型硅衬底异质结太阳能电池的光电转换效率达到最优。同时本发明的制造方法简单易行，且与现有的制备工艺兼容，便于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的P型硅衬底异质结太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
本发明提出一种P型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：1)提供一P型单晶硅片，对所述P型单晶硅片进行双面制绒处理，在所述P型单晶硅片的上表面和下表面均形成绒面层；2)接着在所述P单晶硅片的上表面形成多个平行排列的第一V形槽，在所述P型单晶硅片的下表面形成多个平行排列的第二V形槽，所述第一V形槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.7-0.8，所述第二条形沟槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.6-0.7，多个所述第一V形槽和多个所述第二V形槽分别一一对应，所述第一V形槽的一个侧面与对应的所述第二V形槽的一个侧面平行，所述第一V形槽与对应的所述第二V形槽之间单晶硅层的厚度为50-60微米；3)在所述P单晶硅片的上表面和下表面各沉积一氧化锆薄层；4)接着在所述P型单晶硅片的上表面依次沉积第一本征非晶硅层和N型非晶硅层；5)接着在所述P型单晶硅片的下表面依次沉积第二本征非晶硅层和P型非晶硅层；6)接着在所述P型单晶硅片的上表面沉积第一透明导电层；7)接着在所述P型单晶硅片的下表面沉积第二透明导电层；8)接着在所述P型单晶硅片的上表面形成正面电极；9)接着在所述P型单晶硅片的下表面形成背面电极。
其中，在所述步骤(2)中，所述第一V形槽的宽度为1.5-3毫米，相邻所述第一V形槽的间距1.5-3毫米，所述第二V形槽的宽度稍小于所述第一V形槽的宽度。在所述步骤(3)中，所述氧化锆薄层的厚度为1-1.5纳米。在所述步骤(4)中，所述第一本征非晶硅层的厚度为5-10纳米，所述N型非晶硅层的厚度为3-6纳米，所述P型单晶硅片的掺杂浓度为1015cm-3-1017cm-3，所述N型非晶硅层的掺杂浓度为3×1017cm-3-6×1018cm-3。在所述步骤(5)中，所述第二本征非晶硅层的厚度为5-10纳米，所述P型非晶硅层的厚度为5-8纳米，所述P型非晶硅层的掺杂浓度为3×1017cm-3-6×1018cm-3。在所述步骤(6)和(7)中，述第一透明导电层和所述第二透明导电层均包括层叠的ITO层、金属薄层、AZO层、石墨烯层以及ITO层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度为300-400纳米。在所述步骤(8)中，所述正面电极位于所述第一V形槽中；在所述步骤(9)中，所述背面电极位于所述第二V形槽中。
如图1所示，本发明提出一种P型硅衬底异质结太阳能电池，所述P型硅衬底异质结太阳能电池从上至下包括从上至下包括正面电极1、第一透明导电层2、N型非晶硅层3、第一本征非晶硅层4、氧化锆薄层(未图示)、P型单晶硅片5、氧化锆薄层(未图示)、第二本征非晶硅层6、P型非晶硅层7、第二透明导电层8以及背面电极9，其中，第一透明导电层2、N型非晶硅层3、第一本征非晶硅层4、上表面的氧化锆薄层中的一部分位于P型单晶硅片5的第一V形槽51中，所述正面电极1位于所述第一V形槽51中，下表面的氧化锆薄层、第二本征非晶硅层6、P型非晶硅层7、第二透明导电层8的一部分位于P型单晶硅片5的第二V形槽52中，所述背面电极9位于所述第二V形槽52中。
实施例1：
一种P型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：1)提供一P型单晶硅片，对所述P型单晶硅片进行双面制绒处理，在所述P型单晶硅片的上表面和下表面均形成绒面层；2)接着在所述P单晶硅片的上表面形成多个平行排列的第一V形槽，在所述P型单晶硅片的下表面形成多个平行排列的第二V形槽，所述第一V形槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.75，所述第二条形沟槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.65，多个所述第一V形槽和多个所述第二V形槽分别一一对应，所述第一V形槽的一个侧面与对应的所述第二V形槽的一个侧面平行，所述第一V形槽与对应的所述第二V形槽之间单晶硅层的厚度为55微米；3)在所述P单晶硅片的上表面和下表面各沉积一氧化锆薄层；4)接着在所述P型单晶硅片的上表面依次沉积第一本征非晶硅层和N型非晶硅层；5)接着在所述P型单晶硅片的下表面依次沉积第二本征非晶硅层和P型非晶硅层；6)接着在所述P型单晶硅片的上表面沉积第一透明导电层；7)接着在所述P型单晶硅片的下表面沉积第二透明导电层；8)接着在所述P型单晶硅片的上表面形成正面电极；9)接着在所述P型单晶硅片的下表面形成背面电极。
其中，在所述步骤(2)中，所述第一V形槽的宽度为2.5毫米，相邻所述第一V形槽的间距2.5毫米，所述第二V形槽的宽度稍小于所述第一V形槽的宽度。在所述步骤(3)中，所述氧化锆薄层的厚度为1.2纳米。在所述步骤(4)中，所述第一本征非晶硅层的厚度为7纳米，所述N型非晶硅层的厚度为5纳米，所述P型单晶硅片的掺杂浓度为1016cm-3，所述N型非晶硅层的掺杂浓度为6×1017cm-3。在所述步骤(5)中，所述第二本征非晶硅层的厚度为7纳米，所述P型非晶硅层的厚度为6纳米，所述P型非晶硅层的掺杂浓度为8×1017cm-3。在所述步骤(6)和(7)中，述第一透明导电层和所述第二透明导电层均包括层叠的ITO层、金属薄层、AZO层、石墨烯层以及ITO层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度为350纳米。在所述步骤(8)中，所述正面电极位于所述第一V形槽中；在所述步骤(9)中，所述背面电极位于所述第二V形槽中。
该P型硅衬底异质结太阳能电池的光电转换效率为20.7％。
实施例2
一种P型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：1)提供一P型单晶硅片，对所述P型单晶硅片进行双面制绒处理，在所述P型单晶硅片的上表面和下表面均形成绒面层；2)接着在所述P单晶硅片的上表面形成多个平行排列的第一V形槽，在所述P型单晶硅片的下表面形成多个平行排列的第二V形槽，所述第一V形槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.7，所述第二条形沟槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.6，多个所述第一V形槽和多个所述第二V形槽分别一一对应，所述第一V形槽的一个侧面与对应的所述第二V形槽的一个侧面平行，所述第一V形槽与对应的所述第二V形槽之间单晶硅层的厚度为50微米；3)在所述P单晶硅片的上表面和下表面各沉积一氧化锆薄层；4)接着在所述P型单晶硅片的上表面依次沉积第一本征非晶硅层和N型非晶硅层；5)接着在所述P型单晶硅片的下表面依次沉积第二本征非晶硅层和P型非晶硅层；6)接着在所述P型单晶硅片的上表面沉积第一透明导电层；7)接着在所述P型单晶硅片的下表面沉积第二透明导电层；8)接着在所述P型单晶硅片的上表面形成正面电极；9)接着在所述P型单晶硅片的下表面形成背面电极。
其中，在所述步骤(2)中，所述第一V形槽的宽度为1.5毫米，相邻所述第一V形槽的间距1.5毫米，所述第二V形槽的宽度稍小于所述第一V形槽的宽度。在所述步骤(3)中，所述氧化锆薄层的厚度为1纳米。在所述步骤(4)中，所述第一本征非晶硅层的厚度为6纳米，所述N型非晶硅层的厚度为4纳米，所述P型单晶硅片的掺杂浓度为1017cm-3，所述N型非晶硅层的掺杂浓度为2×1018cm-3。在所述步骤(5)中，所述第二本征非晶硅层的厚度为6纳米，所述P型非晶硅层的厚度为6纳米，所述P型非晶硅层的掺杂浓度为4×1018cm-3。在所述步骤(6)和(7)中，述第一透明导电层和所述第二透明导电层均包括层叠的ITO层、金属薄层、AZO层、石墨烯层以及ITO层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度为400纳米。在所述步骤(8)中，所述正面电极位于所述第一V形槽中；在所述步骤(9)中，所述背面电极位于所述第二V形槽中。
该P型硅衬底异质结太阳能电池的光电转换效率为20.3％。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种P型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)提供一P型单晶硅片，对所述P型单晶硅片进行双面制绒处理，在所述P型单晶硅片的上表面和下表面均形成绒面层；
2)接着在所述P单晶硅片的上表面形成多个平行排列的第一V形槽，在所述P型单晶硅片的下表面形成多个平行排列的第二V形槽，所述第一V形槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.7-0.8，所述第二条形沟槽的深度与所述P型单晶硅片的厚度的比值为0.6-0.7，多个所述第一V形槽和多个所述第二V形槽分别一一对应，所述第一V形槽的一个侧面与对应的所述第二V形槽的一个侧面平行，所述第一V形槽与对应的所述第二V形槽之间单晶硅层的厚度为50-60微米；
3)在所述P单晶硅片的上表面和下表面各沉积一氧化锆薄层；
4)接着在所述P型单晶硅片的上表面依次沉积第一本征非晶硅层和N型非晶硅层，；
5)接着在所述P型单晶硅片的下表面依次沉积第二本征非晶硅层和P型非晶硅层；
6)接着在所述P型单晶硅片的上表面沉积第一透明导电层；
7)接着在所述P型单晶硅片的下表面沉积第二透明导电层；
8)接着在所述P型单晶硅片的上表面形成正面电极；
9)接着在所述P型单晶硅片的下表面形成背面电极。
2.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，所述第一V形槽的宽度为1.5-3毫米，相邻所述第一V形槽的间距1.5-3毫米，所述第二V形槽的宽度稍小于所述第一V形槽的宽度。
3.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，所述氧化锆薄层的厚度为1-1.5纳米。
4.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，所述第一本征非晶硅层的厚度为5-10纳米，所述N型非晶硅层的厚度为3-6纳米，所述P型单晶硅片的掺杂浓度为1015cm-3-1017cm-3，所述N型非晶硅层的掺杂浓度为3×1017cm-3-6×1018cm-3。
5.根据权利要求4所述的P型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤(5)中，所述第二本征非晶硅层的厚度为5-10纳米，所述P型非晶硅层的厚度为5-8纳米，所述P型非晶硅层的掺杂浓度为3×1017cm-3-6×1018cm-3。
6.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结太阳能电池的方法，其特征在于：在所述步骤(6)和(7)中，述第一透明导电层和所述第二透明导电层均包括层叠的ITO层、金属薄层、AZO层、石墨烯层以及ITO层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度为300-400纳米。
7.根据权利要求1所述的P型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤(8)中，所述正面电极位于所述第一V形槽中；在所述步骤(9)中，所述背面电极位于所述第二V形槽中。
8.一种P型硅衬底异质结太阳能电池，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的方法制备形成的。
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2018
- 2018-09-05 CN CN201811034065.2A patent/CN109216481A/zh active Pending
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