CN111883621A - 一种高效晶硅异质结太阳能电池的tco镀膜工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，它包括以下内容：N型硅衬底进行制绒、清洗处理；通过PECVD制备双面本征非晶硅层；选取N型非晶硅膜为受光面掺杂层，使用等离子体增强化学气相沉积制备N型非晶硅掺杂层；使用等离子体化学气相沉积制备P型非晶硅掺杂层；使用RPD方法沉积TCO导电膜，镀膜时工艺腔内通入固定流量的Ar、H2混合气体；通过丝网印刷形成正背面Ag电极；固化使得银栅线与TCO导电膜之间形成良好的欧姆接触；进行测试电池的电性能。本发明提升载流子迁移率与透光性、降低方租，进而提高电池的电流及填充因子，进而提高电池的电性能。
Description
技术领域
本发明涉及光伏高效电池技术领域，尤其涉及一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法。
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。
其中透明导电薄膜（TCO）对于HJT电池而言有三方面作用：非晶硅保护层、收集电流、减反射。因此，高质量的TCO薄膜需同时兼具高透过率和低电阻，TCO薄膜质量直接影响到HIT太阳能电池的转换效率。
TCO薄膜性能的优劣将直接影响HIT太阳能电池的光电转换效率，而TCO膜需要有较高的迁移率和透过率以及较低的方阻，提高TCO薄膜的迁移率、透过率以及降低方阻成为了提升HJT电池转换效率的有效手段。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，提高电池的电流及填充因子，提升异质结太阳能电池性能。
本发明的目的是这样实现的：
一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，它包括以下内容：S1、对N型硅衬底进行制绒、清洗处理；S2、通过PECVD制备双面本征非晶硅层；S3、选取N型非晶硅膜为受光面掺杂层，使用等离子体增强化学气相沉积制备N型非晶硅掺杂层；S4、使用等离子体化学气相沉积制备P型非晶硅掺杂层；S5、使用RPD方法沉积TCO导电膜；S6、通过丝网印刷形成正背面Ag电极；S7、固化使得银栅线与TCO导电膜之间形成良好的欧姆接触；S8、进行测试电池的电性能；其特征在于：S5步骤中镀膜时工艺腔内通入固定流量的Ar、H2混合气体。
进一步地，所述P型非晶硅层的掺杂浓度为1.5~3e20cm-3。
进一步地，所述Ar、H2混合气体中H2的占比为2%。
进一步地，所述非晶硅本征层厚度为5~10nm。
进一步地，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10nm。
进一步地，所述TCO导电膜的膜厚为90~110nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在TCO镀膜时通入合适流量的氢气参与反应，通多引入氢钝化提升薄膜结晶性，从而提升载流子迁移率与透光性以及降低了方租，进而提高电池的电流及填充因子，进而提高电池的电性能。
具体实施方式
实施例1：
本发明涉及的一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，它包括以下内容：
（1）对尺寸为156.75mm的N型单晶硅片（180um)进行制绒、清洗处理；
（2）通过PECVD分别制备正背面的本征非晶硅层，厚度约为8nm；
（3）选取N型非晶硅膜为受光面掺杂层，使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅层，厚度为5nm；
（4）使用等离子体化学气相沉积制备厚度约10nm的P型非晶硅层，掺杂浓度为1.5~3e20cm-3；
（5）使用RPD方法沉积IWO导电膜，镀膜时工艺腔内通入固定流量的Ar、H2混合气体（H2比为2%），使得工艺腔内Ar、H2混合气体流量比为a%，镀膜厚度约为90nm；
（6）通过丝网印刷形成正背面银金属电极；
（7）固化使得银栅线与TCO 之间形成良好欧姆接触；
（8）进行测试电池的电性能。
实施例2：
本发明涉及的一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，它包括以下内容：
（1）对尺寸为156.75mm的N型单晶硅片（180um)进行制绒、清洗处理；
（2）通过PECVD分别制备正背面的本征非晶硅层，厚度约为8nm；
（3）选取N型非晶硅膜为受光面掺杂层，使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅层，厚度为5nm；
（4）使用等离子体化学气相沉积制备厚度约10nm的P型非晶硅层，掺杂浓度为1.5~3e20cm-3；
（5）使用RPD方法沉积IWO导电膜，镀膜时工艺腔内通入固定流量的Ar、H2混合气体（H2比为2%），使得工艺腔内Ar、H2混合气体流量比为（a+0.5）%，镀膜厚度约为100nm；
（6）通过丝网印刷形成正背面银金属电极；
（7）固化使得银栅线与TCO 之间形成良好欧姆接触；
（8）进行测试电池的电性能。
实施例3：
本发明涉及的一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，它包括以下内容：
（1）对尺寸为156.75mm的N型单晶硅片（180um)进行制绒、清洗处理；
（2）通过PECVD分别制备正背面的本征非晶硅层，厚度约为8nm；
（3）选取N型非晶硅膜为受光面掺杂层，使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅层，厚度为7nm；
（4）使用等离子体化学气相沉积制备厚度约10nm的P型非晶硅层，掺杂浓度为1.5~3e20cm-3；
（5）使用RPD方法沉积IWO导电膜，镀膜时工艺腔内通入固定流量的Ar、H2混合气体（H2比为2%），使得工艺腔内Ar、H2混合气体流量比为（a+1）%，镀膜厚度约为100nm；
（6）通过丝网印刷形成正背面银金属电极；
（7）固化使得银栅线与TCO 之间形成良好欧姆接触；
（8）进行测试电池的电性能。
实施例4：
本发明涉及的一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，它包括以下内容：
（1）对尺寸为156.75mm的N型单晶硅片（180um)进行制绒、清洗处理；
（2）通过PECVD分别制备正背面的本征非晶硅层，厚度约为8nm；
（3）选取N型非晶硅膜为受光面掺杂层，使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅层，厚度为8nm；
（4）使用等离子体化学气相沉积制备厚度约10nm的P型非晶硅层，掺杂浓度为1.5~3e20cm-3；
（5）使用RPD方法沉积IWO导电膜，镀膜时工艺腔内通入固定流量的Ar、H2混合气体（H2比为2%），使得工艺腔内Ar、H2混合气体流量比为（a+1.5）%，镀膜厚度约为110nm；
（6）通过丝网印刷形成正背面银金属电极；
（7）固化使得银栅线与TCO 之间形成良好欧姆接触；
（8）进行测试电池的电性能。
对比例1：
（1）对尺寸为156.75mm的N型单晶硅片（180um)进行制绒、清洗处理；
（2）通过PECVD分别制备正背面的本征非晶硅层，厚度约为8nm；
（3）选取N型非晶硅膜为受光面掺杂层。使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅层，厚度为5nm；
（4）使用等离子体化学气相沉积制备厚度约10nm的P型非晶硅层，掺杂浓度为1.5~3e20cm-3；
（5）使用RPD方法沉积IWO导电膜，厚度约为100nm；
（6）通过丝网印刷形成正背面银金属电极；
（7）固化使得银栅线与TCO 之间形成良好欧姆接触；
（8）进行测试电池的电性能。
本发明的技术方案适用于PVD设备镀膜，以及IWTO、ITO、ICO、IZrO、ITiO等其他类型的TCO靶材。
将本发明的实施例数据与对比例1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，电性能对比如下表，从表中可以看到Experimental在转换效率绝对值上高出Baseline 0.108%，主要体现在FF的增益。
| Voc（mV） | Isc（mA/cm2） | FF（%） | Eta（%） | |
| 对比例1 | 741.1 | 38.84 | 80.11 | 23.061 |
| 实施例1 | 741.2 | 38.90 | 80.26 | 23.142 |
| 实施例2 | 741.1 | 38.92 | 80.28 | 23.159 |
| 实施例3 | 741.2 | 38.92 | 80.24 | 23.145 |
| 实施例4 | 741.2 | 38.96 | 80.32 | 23.196 |
由此可知，RPD镀IWO工艺时引入氢气所获得的TCO 薄膜具有较高的迁移率、有限的载流子浓度升高以及较低的方阻；引入合适比例的氢气时，薄膜层可见光(400-760nm)范围内透过率有明显的提升，而有限的载流子浓度升高对红外透过影响不显著。
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 (6)
1.一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，它包括以下内容：S1、对N型硅衬底进行制绒、清洗处理；S2、通过PECVD制备双面本征非晶硅层；S3、选取N型非晶硅膜为受光面掺杂层，使用等离子体增强化学气相沉积制备N型非晶硅掺杂层；S4、使用等离子体化学气相沉积制备P型非晶硅掺杂层；S5、使用RPD方法沉积TCO导电膜；S6、通过丝网印刷形成正背面Ag电极；S7、固化使得银栅线与TCO导电膜之间形成良好的欧姆接触；S8、进行测试电池的电性能；其特征在于：S5步骤中镀膜时工艺腔内通入固定流量的Ar、H2混合气体。
2.根据权利要求1所述的一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，其特征在于：所述P型非晶硅层的掺杂浓度为1.5~3e20cm-3。
3.根据权利要求1所述的一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，其特征在于：所述Ar、H2混合气体中H2的占比为2%。
4.根据权利要求1所述的一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，其特征在于：所述非晶硅本征层厚度为5~10nm。
5.根据权利要求1所述的一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，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10nm。
6.根据权利要求1所述的一种高效晶硅异质结太阳能电池的TCO镀膜工艺方法，其特征在于：所述TCO导电膜的膜厚为90~110nm。
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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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201103 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |