CN110518095B - 硅异质结太阳电池的光处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了硅异质结太阳电池的光处理方法。硅异质结太阳电池的光处理方法包括：至少一次光照处理，所述光照处理在形成非晶硅薄膜之后进行。由此，通过光照处理，对非晶硅薄膜进行适当能量光子的注入，提高非晶硅薄膜中氢原子的迁移，有效改善非晶硅薄膜的质量和异质结的界面态密度，提高硅异质结太阳电池的开路电压和填充因子，进而提高电池效率；而且，该光处理方法无需改变电池结构，简单易操作，稳定性好，适用于硅异质结电池的规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及硅异质结太阳电池的技术领域，具体的，涉及硅异质结太阳电池的光处理方法。
背景技术
近年，光伏行业发展迅速，产业发展潜力巨大，通过持续的推动技术进步依然是光伏产业实现降本提效的主要手段。目前，相较于传统晶体硅电池，硅异质结太阳电池由于晶硅衬底前后表面本征非晶硅薄膜的引入，钝化质量更好，因而硅异质结太阳电池在众多高效晶硅电池技术中受到极大的关注。但是，目前硅异质结太阳电池的电池效率仍有待提高。
因此，关于硅异质结太阳电池的增效方法的研究有待深入。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种硅异质结太阳电池的光处理方法，以进一步改善非晶硅薄膜和界面钝化质量，提高电池性能。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种硅异质结太阳电池的光处理方法。根据本发明的实施例，硅异质结太阳电池的光处理方法包括：至少一次光照处理，所述光照处理在形成非晶硅薄膜之后进行。由此，通过光照处理，对非晶硅薄膜进行适当能量光子的注入，提高非晶硅薄膜中氢原子的迁移，有效改善非晶硅薄膜的质量和异质结的界面态密度，从而可以有效提高硅异质结太阳电池的开路电压和填充因子，进而提高电池效率；而且，该光处理方法无需改变电池结构，简单易操作，稳定性好，适用于硅异质结电池的规模化生产。
根据本发明的实施例，硅异质结太阳电池的制备方法包括：S100：提供晶硅衬底；S200：在所述晶硅衬底的两个相对的表面上形成所述非晶硅薄膜；S300：在所述非晶硅薄膜远离所述晶硅衬底的表面上形成TCO层；S400：在所述TCO层远离所述晶硅衬底的表面上形成栅线电极层，其中，至少一次所述光照处理在步骤S200之后且步骤S300之前进行，或至少一次所述光照处理在步骤S300之后且步骤S400之前进行，或至少一次所述光照处理在步骤S400之后进行。
根据本发明的实施例，在所述光照处理之后，还包括至少一次热处理。
根据本发明的实施例，至少一次光照处理和至少一次热处理交替进行。
根据本发明的实施例，最后一次光照处理之后不再进行热处理。
根据本发明的实施例，每一次所述光照处理的条件为：光照强度为1～120个太阳；光照处理时样品所处温度为25～260℃；光照时间为3秒～1小时。
根据本发明的实施例，所述光照处理的光为太阳光谱的光或波长在200～1100nm范围内的混合光或单色光，所述光照处理的光源为卤素灯组、LED灯组或激光器。
根据本发明的实施例，每一次所述热处理的条件为：温度为150℃～260℃，时间为0～1小时。
根据本发明的实施例，所述光照处理的总时间不超过3小时，所述热处理的总时间不超过2小时。
根据本发明的实施例，所述光照处理可在被光照射结构的上表面和/或下表面进行。
附图说明
图1是本发明一个实施例中硅异质结太阳电池的光处理方法流程图。
图2是本发明另一个实施例中硅异质结太阳电池的光处理方法流程图。
图3是本发明又一个实施例中硅异质结太阳电池的光处理方法流程图。
图4是本发明另一个实施例中硅异质结太阳电池的结构示意图。
图5是本发明又一个实施例中制备硅异质结太阳电池的结构示意图。
图6是本发明又一个实施例中制备硅异质结太阳电池的结构示意图。
图7是本发明又一个实施例中制备硅异质结太阳电池的结构示意图。
图8是本发明又一个实施例中制备硅异质结太阳电池的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种硅异质结太阳电池的光处理方法。根据本发明的实施例，硅异质结太阳电池的光处理方法包括：至少一次光照处理，所述光照处理在形成非晶硅薄膜之后进行。由此，通过光照处理，可以对非晶硅薄膜进行能量光子的注入，以此来提高非晶硅薄膜中氢原子的迁移，有效改善非晶硅薄膜的质量和异质结的界面态密度，从而可以有效改善硅异质结太阳电池的开路电压和填充因子，最终大大提高该硅异质结太阳电池的电池效率；而且，该光处理方法无需改变电池结构，简单易操作，稳定性好，适用于硅异质结电池的规模化生产。
根据本发明的实施例，参照图1、图2和图3，受到光处理的硅异质结太阳电池的形成方法包括：
S100：提供晶硅衬底。
其中，晶硅衬底的导电类型没有特殊要求，本领域技术人员根据实际需求灵活选择即可，比如，晶硅衬底为N型单晶硅片；更进一步的，晶硅衬底可以为形成有金字塔绒面结构的N型单晶硅片。如此，可以更进一步的提升硅异质结太阳电池的使用性能。
S200：在晶硅衬底10的两个相对的表面上形成非晶硅薄膜20，结构示意图参照图4。
根据本发明的实施例，形成非晶硅薄膜20的步骤包括：在晶硅衬底10相对的两个表面上形成本征非晶硅薄膜21；在本征非晶硅薄膜21的表面上形成掺杂非晶硅薄膜22(即非晶硅薄膜20包括本征非晶硅薄膜21和掺杂非晶硅薄膜22)，结构示意图参照图5。其中，形成本征非晶硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜的方法和厚度没有特殊限制，本领域技术人员根据实际需求灵活选择常规技术手段即可，在此不再过多赘述。本领域技术人员可以理解，在上述步骤中，晶硅衬底10相对的两个表面上形成两层本征非晶硅薄膜21，所以在两层本征非晶硅薄膜的表面上分别形成掺杂非晶硅薄膜，一层掺杂非晶硅薄膜为P型掺杂非晶硅层，另一层掺杂非晶硅薄膜为N型掺杂非晶硅层。
S300：在非晶硅薄膜20远离晶硅衬底10的表面上形成TCO(透明导电氧化物)层30，结构示意图参照图6。
根据本发明的实施例，形成TCO层的材料没有特殊要求，本领域技术人员也可以根据实际需求灵活选择。在本发明的实施例中，形成TCO层的材料包括但不限于掺杂有锡、钨、钼、钛、镓、锌等中至少一种的掺杂氧化铟、掺钨氧化铟、掺钛氧化铟、掺锌氧化铝。由此，上述材料导电性佳，与非晶硅层之间的界面性能良好。
S400：在TCO层30远离晶硅衬底10的表面上形成栅线电极层40，结构示意图参照图7。
根据本发明的实施例，形成栅线电极层的材料也没有特殊要求，本领域技术人员也可以根据实际需求灵活选择。在本发明的实施例中，形成栅线电极层的材料包括但不限于铜、银等金属或合金材料。
其中，至少一次光照处理S500在步骤S200之后且步骤S300之前进行(如图1所示)，或至少一次光照处理S500在步骤S300之后且步骤S400之前进行(如图2所示)，或至少一次光照处理S500在步骤S400之后进行(如图3所示)。由此，本领域技术人员可以根据实际情况在硅异质结太阳电池的制备步骤中灵活选择光照处理的步骤顺序，上述光照处理的步骤均可以使光作用到非晶硅薄膜，以此促进非晶硅薄膜中氢原子的活化迁移，进一步改善非晶硅薄膜和界面钝化质量，提高太阳电池的开路电压和填充因子，进而提高电池性能。
根据本发明的实施例，光照处理可在被光照射硅异质结结构的上表面和/或下表面进行，具体的：参照图8(以光照处理S500在步骤S400后进行为例)，光照处理可以是光照射被照射硅异质结结构的上表面41，也可以是光照射被照射硅异质结结构的下表面41，或者同时在上表面41和下表面42同时进行光照射。由此，光照处理的光照区域没有很严格的限定，可以使技术人员根据实际情况灵活选择光照区域。
根据本发明的实施例，在光照处理之后，还包括至少一次热处理。由此，热处理可以使非晶硅薄膜的光注入更加饱和，更有利于改善硅异质结太阳电池的开路电压和填充因子，从而进一步的提升硅异质结太阳电池的电池效率。
根据本发明的实施例，至少一次光照处理和至少一次热处理交替进行，即对非晶硅薄膜先进行第1次光照处理，再进行第1次热处理，再进行第2次光照处理，再进行第2次热处理，……，进行第i次光照处理(i表示大于等于1的正整数)，进行第i次热处理，……。由此，使对非晶硅薄膜作用的光和热可以尽可能发挥，使非晶硅薄膜的光注入更加饱和，更有效的改善硅异质结太阳电池的开路电压和填充因子，从而更进一步的提升硅异质结太阳电池的电池效率。
进一步的，在至少一次光照处理和至少一次热处理交替进行中，最后一次光照处理之后不再进行热处理。由此，可以再进一步的提高电池开路电压和填充因子，从而提升硅异质结太阳电池的效率；若在最后一次的光照处理之后再进行一次热处理，则反而会相对降低电池开路电压和填充因子，从而降低硅异质结太阳电池的效率。
根据本发明的实施例，每一次所述光照处理的条件为：光照强度为1～120个太阳(比如1个太阳、5个太阳、10个太阳、20个太阳、30个太阳、40个太阳、50个太阳、70个太阳、80个太阳、90个太阳、100个太阳、110个太阳、120个太阳)；光照处理时样品所处温度为25～260℃(比如25℃、50℃、75℃、100℃、125℃、150℃、175℃、200℃、225℃、250℃、260℃)；光照时间为3秒～1小时(比如3秒、1分钟、10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、1小时)。由此，在上述条件下进行光照射处理，可以有效促进非晶硅层中氢原子的活化迁移，改善非晶硅层和界面钝化质量以及异质结的界面态密度，进而提升硅异质结太阳电池的性能。其中，在进行多次光照处理时，每次的光照处理的条件可以相同，也可以不同，只要每次光照处理的条件满足上述要求即可。
根据本发明的实施例，所述光照处理的光为太阳光谱的光或波长在200～1100nm范围内的混合光或单色光，所述光照处理的光源为卤素灯组、LED灯组或激光器。由此，光源来源广泛，光源选择性广。
根据本发明的实施例，每一次热处理的条件为：温度为150℃～260℃(比如150℃、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃)，时间为0～1小时(比如0小时、10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟或1小时)。由此，在上述热处理的条件下，可以更好的提高硅异质结太阳电池的开路电压和填充因子，进而更进一步的提升硅异质结太阳电池的效率。其中，在进行多次热处理时，每次的热处理的条件可以相同，也可以不同，只要每次热处理的条件满足上述要求即可。
根据本发明的实施例，所述光照处理的总时间不超过3小时(比如光照处理的总时间为0.5小时、1小时、1.5小时、2小时、2.5小时或3小时)，所述热处理的总时间不超过2小时(比如热处理的总时间为0.5小时、1小时、1.5小时或2小时)。由此，可以更进一步的提高硅异质结太阳电池的开路电压和填充因子，进而更进一步的提升硅异质结太阳电池的效率。需要说明的是，光照处理的总时间和热处理的总时间之间的长短没有限制要求，只要光照处理的总时间和热处理的总时间满足上述要求即可。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种硅异质结太阳电池。制备硅异质结太阳电池的方法，硅异质结太阳电池是利用前面所述的方法制备得到的。由此，该硅异质结太阳电池的电池效率较高，从而可以提升该硅异质结太阳电池的市场竞争力。
实施例
实施例1
制备硅异质结太阳电池的光处理方法包括：
S100：在晶硅衬底相对的两个表面上形成本征非晶硅薄膜；
S200：在本征非晶硅薄膜的表面上形成掺杂非晶硅薄膜；
S300：在掺杂非晶硅薄膜远离晶硅衬底的表面上形成TCO层；
S400：在TCO层远离晶硅衬底的表面上形成栅线电极层；
S500：对步骤S400形成电池的表面进行一次光照处理，其中，光照射的条件为：光照强度为30个太阳；样品温度为150℃；光照时间为20秒，得到硅异质结太阳电池。
实施例2
制备硅异质结太阳电池的光处理方法包括：
S100：在晶硅衬底相对的两个表面上形成本征非晶硅薄膜；
S200：在本征非晶硅薄膜的表面上形成掺杂非晶硅薄膜；
S300：在掺杂非晶硅薄膜远离晶硅衬底的表面上形成TCO层；
S400：在TCO层远离晶硅衬底的表面上形成栅线电极层；
S500：对栅线电极层的表面进行一次光照处理，其中，光照射的条件为：光照强度为30个太阳；环境温度为150℃；光照时间为20秒；
对光照处理后的样品进行一次热处理，其中，热处理的条件为：温度为200℃；时间为0.5小时，得到硅异质结太阳电池。
实施例3
制备硅异质结太阳电池的光处理方法包括：
S100：在晶硅衬底相对的两个表面上形成本征非晶硅薄膜；
S200：在本征非晶硅薄膜的表面上形成掺杂非晶硅薄膜；
S300：在掺杂非晶硅薄膜远离晶硅衬底的表面上形成TCO层；
S400：在TCO层远离晶硅衬底的表面上形成栅线电极层；
S500：对栅线电极层的表面进行第1次光照处理，
对第1次光照处理后的样品进行第1次热处理，
对第1次热处理后的样品进行第2次光照处理，
对第2次光照处理后的样品进行第2次热处理，
对第2次热处理后的样品进行第3次光照处理，
对第3次光照处理后的样品进行第3次热处理，
对第3次热处理后的样品进行第4次光照处理，得到硅异质结太阳电池。
其中，每次的光照射的条件为：光照强度为30个太阳；样品温度为25℃；光照时间为3秒，每次的热处理的条件为：温度为180；时间为0.2小时。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种硅异质结太阳电池的光处理方法，其特征在于，包括：
至少一次光照处理，所述光照处理在形成非晶硅薄膜之后进行；
在所述光照处理之后，还包括至少一次热处理，
至少一次光照处理和至少一次热处理交替进行，
最后一次光照处理之后不再进行热处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
S100：提供晶硅衬底；
S200：在所述晶硅衬底的两个相对的表面上形成所述非晶硅薄膜；
S300：在所述非晶硅薄膜远离所述晶硅衬底的表面上形成TCO层；
S400：在所述TCO层远离所述晶硅衬底的表面上形成栅线电极层，
其中，至少一次所述光照处理在步骤S200之后且步骤S300之前进行，或至少一次所述光照处理在步骤S300之后且步骤S400之前进行，或至少一次所述光照处理在步骤S400之后进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一次所述光照处理的条件为：
光照强度为1～120个太阳；
光照处理时样品所处温度为25～260℃；
光照时间为3秒～1小时。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述光照处理的光为太阳光谱的光或波长在200～1100nm范围内的混合光或单色光，所述光照处理的光源为卤素灯组、LED灯组或激光器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一次所述热处理的条件为：温度为150℃～260℃，时间为0～1小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光照处理的总时间不超过3小时，所述热处理的总时间不超过2小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光照处理可在被光照射结构的上表面和/或下表面进行。
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