CN110416345A - 双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构及其制备方法，它包括硅衬底，所述硅衬底的正面和背面均设有第一非晶硅本征层；所述硅衬底和第一非晶硅本征层之间设有第二非晶硅本征层，所述第二非晶硅本征层采用二氧化碳和纯硅烷进行沉积，所述第一非晶硅本征层的外侧设有非晶硅掺杂层，所述非晶硅掺杂层的外侧设有TCO导电膜，所述TCO导电膜的外侧设有若干Ag电极。本发明有效的避免了非晶硅薄膜的外延生长，减少硅表面缺陷，保证本征非晶硅薄膜的钝化效果，提升异质结太阳能电池性能。
Description
技术领域
本发明涉及光伏高效电池技术领域，尤其涉及一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构及其制备方法。
背景技术
随着光伏技术的快速发展，晶体硅太阳电池的转换效率逐年提高。在当前光伏工业界，单晶硅太阳电池的转换效率已达到20%以上，多晶硅太阳电池的转换效率已达18.5%以上。然而大规模生产的、转换效率达22.5%以上的硅基太阳电池仅美国SunPower公司的背接触太阳电池(Interdigitated Back Contact，IBC)和日本松下公司的带本征薄层的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池(Hetero-junction with Intrinsic Thin layer，HJT)。和IBC太阳电池相比，HJT电池具有能耗少、工艺流程简单、温度系数小等诸多优点，这些也是HJT太阳能电池能从众多高效硅基太阳电池方案中脱颖而出的原因。
当前，我国正在大力推广分布式太阳能光伏发电，由于屋顶资源有限，而且分布式光伏发电需求高转换效率的太阳电池组件，正是由于HJT太阳电池具有高效、双面发电的优势，在分布式光伏电站中表现出广阔的应用前景。
如图1所示，为现有技术的HJT电池片的电极结构，现有HJT电池硅片表面直接采用纯硅烷或者氢稀释硅烷沉积一个非晶硅本征层，这种方式沉积的非晶硅薄膜在硅片表面会外延生长，导致硅表面薄膜形成微孔，产生缺陷，影响本征非晶硅薄膜的钝化效果，最终影响HJT太阳能电池的光电性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构及其制备方法，减少硅表面缺陷，提升异质结太阳能电池性能。
本发明的目的是这样实现的：
一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，它包括硅衬底，所述硅衬底的正面和背面均设有第一非晶硅本征层；所述硅衬底和第一非晶硅本征层之间设有第二非晶硅本征层，所述第二非晶硅本征层采用二氧化碳和纯硅烷进行沉积，所述第一非晶硅本征层的外侧设有非晶硅掺杂层，所述非晶硅掺杂层的外侧设有TCO导电膜，所述TCO导电膜的外侧设有若干Ag电极。
一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，所述第二非晶硅本征层的二氧化碳和纯硅烷的比例为0.2~1.5。
一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，所述第二非晶硅本征层的厚度为0.5~2nm。
一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，所述第一非晶硅本征层采用纯硅烷或者氢稀释硅烷进行沉积。
一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，所述第一非晶硅本征层的厚度为5~10nm。
一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构的制备方法，包括以下几个步骤：
第一步、选取基材硅衬底进行制绒、清洗处理；
第二步、通过PECVD制备第一非晶硅本征层和第二非晶硅本证层；
第三步、选取N型非晶硅膜为受光面掺杂层；
第四步、使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅掺杂层；
第五步、使用等离子体化学气相沉积制备p型非晶硅掺杂层；
第六步、使用RPD或者PVD方法沉积TCO导电膜；
第七步、通过丝网印刷形成正背面Ag电极；
第八步、固化使得银栅线与TCO导电膜之间形成良好的欧姆接触；
第九步、进行测试电池的电性能。
一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构的制备方法，第二非晶硅本证层的厚度为0.5~2nm。
一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构的制备方法，所述第一非晶硅本征层厚度为5~10nm。
一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构的制备方法，所述n型非晶硅掺杂层厚度为4~8nm，所述p型非晶硅掺杂层的厚度为7~15 nm。
一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构的制备方法，所述TCO导电膜厚度为70~110nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在硅底片的正面和背面的非晶硅本征层均采用叠层结构，贴近硅表面的第二非晶硅本征层采用二氧化碳和硅烷的混合气体进行沉积，第二非晶硅本征层外侧的第一非晶硅本征层采用纯硅烷或者氢稀释硅烷进行沉积，有效的避免了非晶硅薄膜的外延生长，减少硅表面缺陷，保证本征非晶硅薄膜的钝化效果，提升异质结太阳能电池性能。
附图说明
图1为现有异质结太阳能电池的结构示意图。
图2为本发明异质结太阳能电池的结构示意图。
其中：
硅衬底1、第一非晶硅本征层2、非晶硅掺杂层3、TCO导电膜4、Ag电极5、第二非晶硅本征层6。
具体实施方式
实施例1：
参见图2，本发明涉及的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，它包括硅衬底1，所述硅衬底1的正面和背面均设有第一非晶硅本征层2；
所述第一非晶硅本征层2的外侧设有非晶硅掺杂层3，所述非晶硅掺杂层3的外侧设有TCO导电膜4，所述TCO导电膜4的外侧设有若干Ag电极5；
所述硅衬底1和第一非晶硅本征层2之间设有第二非晶硅本征层6，所述第二非晶硅本征层6采用二氧化碳和纯硅烷进行沉积，二氧化碳和纯硅烷的比例为CO2：SiH4=1:1，所述第一非晶硅本征层2采用纯硅烷或者氢稀释硅烷进行沉积。
所述第一非晶硅本征层2的厚度为6nm；所述第二非晶硅本征层6的厚度为0.8nm。
本发明涉及的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构的制备方法，包括以下几个步骤：
（1）对尺寸为156.75mm、厚度为180um的硅衬底1进行制绒、清洗处理；
（2）通过PECVD制备本征非晶硅层，第一非晶硅本征层2的厚度为6nm，第二非晶硅本证层6的厚度为0.8nm；
（3）选取N型非晶硅膜为受光面掺杂层；
（4）使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅掺杂层，厚度为6nm；
（5）使用等离子体化学气相沉积制备p型非晶硅掺杂层，总厚度为10nm；
（6）使用RPD或PVD方法沉积TCO导电膜4，厚度为100nm；
（7）通过丝网印刷形成正背面Ag电极5；
（8）固化使得银栅线与TCO导电膜4之间形成良好的欧姆接触；
（9）进行测试电池的电性能。
实施例2：
参见图2，本发明涉及的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，与实施例1不同的是，所述第二非晶硅本征层6采用二氧化碳和纯硅烷进行沉积，二氧化碳和纯硅烷的比例为CO2：SiH4=1:2；所述第一非晶硅本征层2的厚度为5.5nm；所述第二非晶硅本征层6的厚度为1.3nm。
实施例3：
参见图2，本发明涉及的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，与实施例1不同的是，所述第二非晶硅本征层6采用二氧化碳和纯硅烷进行沉积，二氧化碳和纯硅烷的比例为CO2：SiH4=1:5；所述第一非晶硅本征层2的厚度为5nm；所述第二非晶硅本征层6的厚度为1.8nm。
将本发明的实施例数据与双面TCO结构不同其他参数均相同的现有技术对比，本发明与现有技术的电性能对比参见下表，主要从开路电压Voc、短路电流Isc和填充因子FF体现，可以得到本发明的太阳能电池电性能参数的提升，使太阳能电池的转换效率Eta有绝对0.15%的提升。
| Voc（mV） | Isc（mA/cm2） | FF（%） | Eta（%） | |
| 现有技术 | 736.5 | 38.42 | 79.97 | 22.628 |
| 实施例1 | 738.6 | 38.6 | 80 | 22.808 |
| 实施例2 | 738.2 | 38.58 | 80.1 | 22.812 |
| 实施例3 | 738.8 | 38.57 | 79.9 | 22.768 |
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，它包括硅衬底（1），所述硅衬底（1）的正面和背面均设有第一非晶硅本征层（2）；其特征在于：所述硅衬底（1）和第一非晶硅本征层（2）之间设有第二非晶硅本征层（6），所述第二非晶硅本征层（6）采用二氧化碳和纯硅烷进行沉积，所述第一非晶硅本征层（2）的外侧设有非晶硅掺杂层（3），所述非晶硅掺杂层（3）的外侧设有TCO导电膜（4），所述TCO导电膜（4）的外侧设有若干Ag电极（5）。
2.根据权利要求1所述的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，其特征在于：所述第二非晶硅本征层（6）的二氧化碳和纯硅烷的比例为0.2~1.5。
3.根据权利要求1所述的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，其特征在于：所述第二非晶硅本征层（6）的厚度为0.5~2nm。
4.根据权利要求1所述的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，其特征在于：所述第一非晶硅本征层（2）采用纯硅烷或者氢稀释硅烷进行沉积。
5.根据权利要求1所述的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构，其特征在于：所述第一非晶硅本征层（2）的厚度为5~10nm。
6.一种权利要求1所述的双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
第一步、选取基材硅衬底（1）进行制绒、清洗处理；
第二步、通过PECVD制备第一非晶硅本征层（2）和第二非晶硅本证层（6）；
第三步、选取N型非晶硅膜为受光面掺杂层；
第四步、使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅掺杂层；
第五步、使用等离子体化学气相沉积制备p型非晶硅掺杂层；
第六步、使用RPD或者PVD方法沉积TCO导电膜（4）；
第七步、通过丝网印刷形成正背面Ag电极（5）；
第八步、固化使得银栅线与TCO导电膜（4）之间形成良好的欧姆接触；
第九步、进行测试电池的电性能。
7.根据权利要求6所述的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构的制备方法，其特征在于: 第二非晶硅本证层（6）的厚度为0.5~2nm。
8.根据权利要求6所述的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构的制备方法，其特征在于: 所述第一非晶硅本征层（2）厚度为5~10nm。
9.根据权利要求6所述的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构的制备方法，其特征在于: 所述n型非晶硅掺杂层厚度为4~8nm，所述p型非晶硅掺杂层的厚度为7~15nm。
10.根据权利要求6所述的一种双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构的制备方法，其特征在于:所述TCO导电膜（4）厚度为70~110nm。
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