CN112054070A - 一种硅异质结太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

一种硅异质结太阳能电池及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种硅异质结太阳能电池及其制作方法，涉及光伏技术领域，以减小绒面结构硅基底上的透明导电层与电极的接触电阻，提高硅异质结太阳能电池的填充因子和光电转换效率。该硅异质结太阳能电池包括硅基底、透明导电层、纳米导电层及电极，硅基底具有绒面，透明导电层形成于绒面上，纳米导电层形成于透明导电层上，电极形成于纳米导电层上；其中，纳米导电层采用溅射工艺制备，形成纳米导电颗粒，纳米导电层的厚度为5nm～100nm；电极采用丝网印刷的方式制备。本发明提供的硅异质结太阳能电池及其制作方法用于硅异质结太阳能电池制造。

Description

一种硅异质结太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种硅异质结太阳能电池及其制作方法。
背景技术
在制作太阳能电池的过程中，为了减少入射光反射、增加入射光在太阳能电池中的有效光程，提升太阳能电池的转换效率，会将太阳能电池设计成金字塔绒面结构。在制作硅异质结太阳能电池的过程中，为了避免热应力破坏非晶硅结构，通常采用丝网印刷工艺将低温电极材料浆液印刷在硅异质结太阳能电池的透明导电层上，形成电极。
当硅异质结太阳能电池采用绒面结构时，尤其是小绒面结构时，低温电极材料浆液印刷在绒面结构的透明导电层上，低温电极材料浆液中的导电颗粒在绒面结构的凹陷处填充效果较差，当硅异质结太阳能电池导电时，透明导电层与电极之间接触电阻较大，进而导致硅异质结太阳能电池的填充因子和光电转换效率下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅异质结太阳能电池及其制作方法，以减小绒面结构的透明导电层与电极的接触电阻，提高硅异质结太阳能电池的填充因子和光电转换效率。
第一方面，本发明提供一种硅异质结太阳能电池。该硅异质结太阳能电池包括硅基底、透明导电层、纳米导电层及电极。硅基底具有绒面，透明导电层形成于绒面上，纳米导电层形成于透明导电层上，电极形成于纳米导电层上；其中，纳米导电层采用溅射工艺制备，形成纳米导电颗粒，纳米导电层的厚度为5nm～100nm；电极采用丝网印刷的方式制备。
采用上述技术方案时，硅异质结太阳能电池的硅基底具有绒面结构，使得形成于其上的透明导电层也具有绒面结构，纳米导电层与具有绒面结构的透明导电层直接接触。此时，纳米导电层含有的纳米导电颗粒，粒径为纳米级，颗粒尺寸较小，能够较多的填充到绒面上的凹陷处，从而使得纳米导电层与透明导电层具有较大的接触面积，进而具有较小的接触电阻。并且，纳米导电层采用溅射工艺制备，溅射工艺所溅射出的纳米导电颗粒具有较大的动能，当这些纳米导电颗粒沉积在透明导电层上形成纳米导电层时，具有较大的附着力，较好的台阶覆盖性。在较大动能的驱动下，纳米导电颗粒能够层层堆积，形成致密的纳米导电层。可见，采用溅射工艺形成的纳米导电层附着力、致密性和台阶覆盖性较好，从而能够更好的填充绒面结构。纳米导电层的厚度为5nm～100nm，可以确保纳米导电层较好的覆盖绒面结构的凹陷处和顶部，提高导电性能。
与此同时，纳米导电层与电极均为导体，两者为相同金属或者体电阻接近金属，两者之间接触电阻可忽略。可见，本发明提供的硅异质结太阳能电池，基于绒面结构的透明导电层、纳米导电层及电极之间接触电阻较小，能够形成较好的欧姆接触，从而可以降低内部功率损耗，提高硅异质结太阳能电池的填充因子和光电转换效率。
在一些可能的实现方式中，上述溅射工艺为磁控溅射工艺或反应离子溅射工艺。
在一些可能的实现方式中，当溅射工艺为磁控溅射工艺时，磁控溅射工艺的参数为：工作气体流量70sccm～230sccm，功率密度1kW/m～3kW/m，工作温度30℃～120℃。当所述溅射工艺为反应离子溅射工艺时，所述反应离子溅射工艺的参数为：工作气体Ar和O2的流量比为3：9，离子源电流20A～40A，工作温度50℃～200℃。
在一些可能的实现方式中，上述纳米导电层所包含的纳米导电颗粒的粒径为10nm～70nm。此时，纳米导电层的纳米导电颗粒粒径足够小，能够更多的落入绒面的凹陷处的底部，从而可以提高纳米导电层在绒面结构的硅基底上填充效果。纳米导电颗粒的粒径小于电极包含的导电材料粒径，从而使得电极在选择材料时，无需顾忌电极与透明导电层的接触电阻，具有较大的选择空间，进而可以选择导电性能好、成本低的材料。
在一些可能的实现方式中，上述纳米导电层的导电材料与上述电极的导电材料不同。此时，可以根据导电性能，粒径大小，选择绒面填充效果好的导电材料形成纳米导电层，无需受到材料的限制。
在一些可能的实现方式中，上述纳米导电层的导电材料与上述电极的导电材料相同。此时，纳米导电层与电极的导电材料相同，导电性能相同，二者之间具有良好的匹配性，可以减小纳米导电层与电极之间的接触电阻，形成较好的欧姆接触。
在一些可能的实现方式中，上述纳米导电层为银纳米导电层、铝纳米导电层、铜纳米导电层中的一种。
在一些可能的实现方式中，上述电极为银电极、铝电极、铜电极中的一种。
在一些可能的实现方式中，上述纳米导电层为与上述电极图案匹配的图形化纳米导电层。此时，纳米导电层的图案与其上方的电极图案匹配，可以缩减纳米导电层的面积，从而减少纳米导电层对入射光的寄生吸收，提高硅异质结太阳能电池的光电转换效率。
在一些可能的实现方式中，上述绒面为金字塔绒面。金字塔绒面的金字塔形貌的底部对角线长度为0.5μm～3μm。
在一些可能的实现方式中，上述硅基底包括第一导电类型的晶硅基底，其制绒后绒面尺寸在0.5μm-3μm之间；
第一导电类型的晶硅基底的正反面依次设置有本征非晶硅层；
正面本征非晶硅层上依次设置第一导电类型的非晶硅或微晶硅层、透明导电层；
背面本征非晶硅层上依次设置第二导电类型的非晶硅或微晶硅层、透明导电层；
第一、二导电类型不同，分别是n型或p型导电类型的一种。
采用上述技术方案时，硅基底的正面和背面的两个透明导电层上可以均设置纳米导电层，也可以任一透明导电层上设置纳米导电层。
第二方面，本发明提供一种硅异质结太阳能电池的制作方法。该硅异质结太阳能电池的制作方法包括：
提供一硅基底，硅基底具有绒面；
在绒面结构的硅基底上形成透明导电层；
采用溅射的方法，在透明导电层上形成纳米导电层；纳米导电层含有纳米导电颗粒；
采用丝网印刷的方法，在纳米导电层上形成电极。
在一些可能的实现方式中，在透明导电层上形成纳米导电层包括：在掩膜板的保护下，在透明导电层上形成与电极图案匹配的图形化纳米导电层。
采用上述技术方案时，在掩膜板的保护下形成图形化纳米导电层，与先制作纳米导电层，然后通过刻蚀工艺形成图形化纳米导电层相比，可以避免刻蚀工艺破坏绒面结构及刻蚀工艺损伤透明导电层。
第二方面或第二方面任一可能的实现方式所提供的硅异质结太阳能电池的制作方法的有益效果可以参考第一方面或第一方面任一可能的实现方式所描述的硅异质结太阳能电池的有益效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中硅异质结太阳能电池的结构示意图；
图2为现有技术中电极的导电材料在硅基底电池上的分布情况，其中，图2a为电极的导电材料在标准绒面的硅基底电池上的分布情况，图2b为电极的导电材料在小绒面的硅基底电池上的分布情况；
图3为本发明提供的硅异质结太阳能电池结构示意图；
图4-图10为本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池的制作方法的各个阶段状态示意图。
具体实施方式
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
基于降低成本，以及对技术进步的追求，高效太阳能电池受到人们的青睐。但是，太阳能电池的实际效率与理论效率之间往往存储较大差异，阻碍了电池转换效率的提高。造成太阳能电池理论效率与实际效率差异的主要原因在于：缺陷复合损失、光学损失(光利用不充分)、以及各界面接触损失等。其中，光学损失的比例较大，因此，如何有效减少电池表面的光反射损失，增加电池内部的光吸收能力，成为提高太阳能电池效率的有力手段之一。
在太阳能电池表面制作纳米或微米尺寸的阵列结构被证明为可行的一种表面陷光技术。目前，普遍采用“金字塔”形状的绒面结构，减少入射光反射，增加入射光在电池吸收层中的有效光程，从而提升太阳能电池的转换效率。
图1示例出一种现有N型硅异质结太阳能电池的结构示意图。如图1所示，该硅异质结太阳能电池通常包括：N型晶体硅片10、第一本征非晶硅层21、第二本征非晶硅层22、N型掺杂非晶硅或微晶硅层30、P型掺杂非晶硅层40、第一透明导电层51、第二透明导电层52、第一电极61及第二电极62。N型晶体硅片10具有相对的第一面和第二面；第一本征非晶硅层21形成于第一面上，第二本征非晶硅层22形成于第二面上。N型掺杂非晶硅或微晶硅层30形成于第一本征非晶硅层21上，P型掺杂非晶硅层40形成于第二本征非晶硅层22上。第一透明导电层51形成于N型掺杂非晶硅或微晶硅层30上，第二透明导电层52形成于P型掺杂非晶硅层40上。第一电极61形成于第一透明导电层51上，第二电极62形成于第二透明导电层52上。
在制作硅异质结太阳能电池的过程中，为了避免热应力破坏非晶硅结构，通常采用丝网印刷工艺将低温电极材料浆液印刷在已制备的硅基底电池上，形成电极。
当在硅绒面上制作硅异质结太阳能电池时，低温电极材料浆液印刷在绒面结构的透明导电层上。但是，由于绒面具有凹陷处，该凹陷处越向下，空间越小，以致低温电极材料浆液中的导电颗粒在绒面的凹陷处填充效果较差。当硅异质结太阳能电池导电时，绒面结构的透明导电层与电极之间接触电阻较大，进而导致硅异质结太阳能电池的填充因子和光电转换效率下降。
当绒面上的金字塔形貌的底部对角线长度(绒面尺寸)A为3μm～5μm时，这种绒面称为标准绒面。图2a示出在标准绒面的硅基底电池上印刷低温电极材料浆液时，低温电极材料浆液中的导电颗粒在标准绒面上的分布情况。如图2a所示，在硅基底100的标准绒面的透明导电层50上，由于绒面的尺寸较大，金字塔与金字塔之间的凹陷处的空间也较大，因此，导电颗粒601可以填充到金字塔与金字塔之间的凹陷中，但是导电颗粒601仍然无法填充到凹陷处的底部。
当绒面上的金字塔形貌的底部对角线长度(绒面尺寸)A为0.5μm～3μm时，这种绒面称为小绒面。图2b示出在小绒面的硅基底电池上印刷低温电极材料浆液时，低温电极材料浆液中的导电颗粒在小绒面上的分布情况。如图2b所示，在硅基底100的小绒面的透明导电层50上，由于绒面上的金字塔尺寸较小，相应的，金字塔与金字塔之间的凹陷处的空间也较小，因此，导电颗粒601位于金字塔的顶部或上部，无法落入绒面的凹陷处的中部、底部。此时，导电颗粒601仅与小绒面上的金字塔的顶部或上部接触(电极的导电材料处于架空状态)，接触面积较小。可见，具有小绒面的硅异质结电池，电极与透明导电层50接触电阻大、转换效率低的问题较严重。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种硅异质结太阳能电池，该硅异质结太阳能电池在绒面上形成与绒面接触良好的纳米导电层，再在其上形成电极，可以有效降低接触电阻。图3示出本发明实施例的一种硅异质结太阳能电池的结构示意图。
如图3所示，本发明实施例的硅异质结太阳能电池包括硅基底100、透明导电层50、纳米导电层70以及电极60。
上述硅基底100具有绒面。该绒面可以是金字塔形貌的绒面，也可以是倒金字塔形貌的绒面。当绒面为金字塔形貌的绒面时，可以是具有较大尺寸金字塔形貌的标准绒面，也可以是具有较小尺寸金字塔形貌的小绒面。
上述透明导电层50形成于硅基底100的绒面上。其材料可以为掺氟氧化锡、掺锡氧化铟、掺铝氧化锌、掺锌氧化铟、掺钨氧化铟、掺钛氧化铟中的任一种，且不仅限于此。可以理解的是，由于硅基底100具有绒面结构，因此，形成于硅基底100的绒面上的透明导电层50也具有绒面结构。
上述纳米导电层70形成于具有绒面结构的透明导电层50上。该纳米导电层70采用溅射工艺制备，形成纳米导电颗粒，其纳米导电颗粒的粒径可以为10nm～70nm。
当绒面为标准绒面时，绒面尺寸A为3μm、4μm或5μm等。绒面尺寸A为3μm时，标准绒面上金字塔与金字塔之间的空间更小。而由于纳米导电层70所包含的纳米导电颗粒粒径为纳米级别(例如：最大粒径为70nm)，纳米导电颗粒的粒径远远小于金字塔的尺寸，因此，纳米导电颗粒可以落入标准金字塔绒面的凹陷处底部，从而能够很好的填充标准金字塔绒面的凹陷处，进而减小硅异质结电池导电时的接触电阻。
当绒面为小绒面时，绒面尺寸A为0.3μm、1μm或3μm等。绒面尺寸A为0.3μm时，小绒面上金字塔之间的凹陷空间更小。此时，纳米导电颗粒的最大粒径为70nm，远远小于金字塔的尺寸，因此，纳米导电颗粒可以填充到小绒面的凹陷处的中部、底部，从而能够提高纳米导电层70与小绒面的透明导电层50之间的接触面积，减小接触电阻。
由上可见，当纳米导电层70的纳米导电颗粒粒径足够小时，纳米导电层70所含有的纳米导电颗粒基本落入绒面的凹陷处的底部，从而可以提高纳米导电层70在绒面结构的透明导电层50上填充效果。此时，纳米导电层70与透明导电层50具有较大的接触面积，使得纳米导电层70与透明导电层50之间具有较小的接触电阻。
上述形成于透明导电层50上的纳米导电层70的厚度为5nm～100nm。此时，该厚度的纳米导电层70能够较好的覆盖绒面的凹陷处及顶部。示例性的，纳米导电层70的厚度可以为5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、70nm、80nm或100nm等。
当上述纳米导电层采用溅射工艺制备时，溅射工艺所溅射出的纳米导电颗粒具有较大的动能，这些纳米导电颗粒沉积在透明导电层上形成纳米导电层时，具有较大的附着力，较好的台阶覆盖性。在较大动能的驱动下，纳米导电颗粒能够层层堆积，形成致密的纳米导电层。可见，采用溅射工艺形成的纳米导电层附着力、致密性和台阶覆盖性较好，从而能够更好的填充绒面结构。
在实际应用中，溅射工艺可以为磁控溅射工艺，也可以是反应离子溅射工艺。例如：当溅射工艺为磁控溅射工艺时，磁控溅射工艺的参数为：工作气体(Ar)流量70sccm～230sccm，功率密度1kW/m～3kW/m，工作温度30℃～120℃。当溅射工艺为反应离子溅射工艺时，反应离子溅射工艺的参数为：工作气体Ar和O2的流量比为3：9，离子源电流20A～40A，工作温度50℃～200℃。
在此基础上，上述电极60采用丝网印刷的方式形成于纳米导电层70上。电极60与纳米导电层70为相同金属或者体电阻接近金属，两者之间接触电阻可忽略。可见，本发明提供的硅异质结太阳能电池，基于绒面结构的透明导电层50、纳米导电层70及电极60之间接触电阻较小，能够形成较好的欧姆接触，从而可以降低内部功率损耗，提高硅异质结太阳能电池的填充因子和光电转换效率。
上述电极60包含的导电材料粒径包含大于纳米导电层70所包含的纳米导电颗粒的粒径。此时，电极60在选择材料时，无需顾忌电极60与透明导电层50的接触电阻，从而具有较大的选择空间，进而可以选择导电性能好，成本低的材料。
如图3所示，上述纳米导电层70和电极60的作用均为导电。这里的电极60包括主栅和副栅。在实际应用中，电极60和纳米导电层70可以采用导电性能较好的材料制作而成。例如，电极60可以为银电极、铝电极、铜电极等中的一种。相应的，纳米导电层70也可以为银纳米导电层、铝纳米导电层、铜纳米导电层中的一种。
纳米导电层70做为透明导电层50与电极60之间的导电连接层，纳米导电层70的导电材料可以与电极60的导电材料相同，纳米导电层70的导电材料也可以与电极60的导电材料不同。
当纳米导电层70的导电材料与电极60的导电材料相同时，纳米导电层70与电极60的导电材料的导电性能相同，从而可以减小纳米导电层70与电极60之间的接触电阻，形成较好的欧姆接触。纳米导电层70的导电材料，也就是，纳米导电层70的纳米导电颗粒的材料。例如，当电极60为银电极时，纳米导电层70为银纳米导电层。当电极60为铝电极时，纳米导电层70为铝纳米导电层。
当纳米导电层70的导电材料与电极60的导电材料不同时，可以根据导电性能，粒径大小，选择绒面填充效果好的导电材料形成纳米导电层70，无需受到材料的限制。例如，当电极60为银电极时，纳米导电层70为铜纳米导电层。
可以理解的是，上述纳米导电层70可以完全透明导电层50的绒面，也可以部分覆盖透明导电层50。
当纳米导电层70完全覆盖透明导电层50的绒面时，纳米导电层70的面积与透明导电层50的面积相同，电极60(主栅和副栅)部分的覆盖纳米导电层70。此时，纳米导电层70阻碍光线摄入异质结太阳能电池内。基于此，完全覆盖透明导电层50的纳米导电层70可以设置在硅异质结太阳能电池的背光面。
如图3所示，当纳米导电层70部分覆盖透明导电层50时，纳米导电层70覆盖透明导电层50上预设制作电极60的区域。此时，纳米导电层70为与上述电极60图案匹配的图形化纳米导电层。在实际应用中纳米导电层70的形状与电极60相同，纳米导电层70的面积可以与电极60相同，也可以与略大于电极60。鉴于纳米导电层70对入射光约有5％～10％的寄生吸收，而图形化纳米导电层的面积较小，从而可以减少纳米导电层70对入射光的寄生吸收，提高硅异质结太阳能电池的光电转换效率。
在一种示例中，上述硅基底100包括第一导电类型的晶硅基底，其制绒后绒面尺寸在0.5μm-3μm之间。第一导电类型的晶硅基底的正反面依次设置有本征非晶硅层。正面本征非晶硅层上依次设置第一导电类型的非晶硅或微晶硅层、透明导电层；背面本征非晶硅层上依次设置第二导电类型的非晶硅或微晶硅层、透明导电层；第一、二导电类型不同，分别是n型或p型导电类型的一种。
示例性的，如图3所示，以N型硅基底为例，N型硅基底包括具有绒面的N型晶体硅片10、第一本征非晶硅层21、第二本征非晶硅层22、N型掺杂非晶硅或微晶硅层30、P型掺杂非晶硅层40、第一透明导电层51及第二透明导电层52。N型晶体硅片10具有相对的第一面和第二面；第一本征非晶硅层21形成于第一面上，第二本征非晶硅层22形成于第二面上。N型掺杂非晶硅或微晶硅层30形成于第一本征非晶硅层21上，P型掺杂非晶硅层40形成于第二本征非晶硅层22上。第一透明导电层51形成于N型掺杂非晶硅层30上，第二透明导电层52形成于P型掺杂非晶硅层40上。
鉴于在N型晶体硅片10的第一面和第二面形成膜层时，会自始至终保留绒面。当N型晶体硅片10的第一面和第二面均为绒面的情况下，第一透明导电层51和第二透明导电层52也为绒面结构。此时，第一透明导电层51和第二透明导电层52上可以均形成有纳米导电层70，也可以仅在第一透明导电层51或第二透明导电层52上形成有纳米导电层70。
由上可见，本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池中，纳米导电层70含有的纳米导电颗粒，能够较多的填充到透明导电层50的绒面上的凹陷处，从而使得纳米导电层70与透明导电层50具有较大的接触面积、较小的接触电阻。并且，采用溅射工艺形成的纳米导电层70附着力、致密性和台阶覆盖性较好，能够更好的填充绒面结构。5nm～100nm厚的纳米导电层70可以确保纳米导电层70较好的覆盖绒面结构的凹陷处和顶部，提高导电性能。与此同时，纳米导电层70与电极60均为导体，两者之间接触电阻可忽略。基于此，绒面结构的透明导电层50、纳米导电层70及电极60之间接触电阻较小，能够形成较好的欧姆接触，从而可以降低内部功率损耗，提高硅异质结太阳能电池的填充因子和光电转换效率。
本发明实施例还提供一种硅异质结太阳能电池的制作方法。下面结合附图描述本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池的制作方法。
图4至图10为本发明实施例提供的一种硅异质结太阳能电池的制作方法的各个阶段状态示意图。本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池的制作方法包括：
如图4所示，提供一硅基底100。该硅基底100可以为晶硅基底，该晶硅基底可以为N型晶体硅片10，也可以为P型晶硅基底。
下面以N型晶体硅片10为例进行描述，为了确保N型晶体硅片10的导电性能，可以限定N型晶体硅片10的厚度为100μm～180μm，电阻率为0.5Ω·cm～5Ω·cm。在实际应用中，该N型晶体硅片10可以为M2、M6或者18X硅片。
上述硅基底100具有绒面。该绒面可以是对晶硅基底制绒、清洗处理制作而成。例如：如图4所示，N型晶体硅片10具有相对的第一面(正面)和第二面(背面)。可以以碱液对N型晶体硅片10进行各向异性腐蚀，使得N型晶体硅片10的第一面和第二面形成金字塔形貌的绒面。该金字塔结构的底部对角线长度A为0.5μm～3μm。当然，在实际应用中，也可以对第一面或第二面进行制绒处理，使得N型晶体硅片10的一个表面形成绒面。N型晶体硅片10进行制绒处理后，进行清洗处理，去除N型晶体硅片10表面残留的化学液。
在此基础上，如图5所示，在N型晶体硅片10的第一面上形成第一本征非晶硅层21，在N型晶体硅片10的第二面上形成第二本征非晶硅层22。
在实际应用中，可以利用射频功率为13.56MHz的射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)设备在N型晶体硅片10的正面和背面沉积本征非晶硅薄膜。
接着如图6所示，在第一本征非晶硅层21上形成N型掺杂非晶硅或微晶硅层30。在实际应用中，可以利用射频功率为13.56MHz的射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)设备在第一本征非晶硅层21上沉积N型掺杂层材料，从而形成N型掺杂非晶硅或微晶硅层30。
此后如图7所示，在第二本征非晶硅层22上形成P型掺杂非晶硅层40。在实际应用中，可以利用射频功率为13.56MHz的射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)设备在第二本征非晶硅层22上沉积P型掺杂非晶硅材料，从而形成P型掺杂非晶硅层40。所获得的结构可以定义为硅基底。应理解，作为异质结的工艺起始步骤，可以是以晶体硅为工艺起点进行电池制作，也可以是以本发明定义的硅基底为工艺起点进行电池制作。
如图8所示，在N型掺杂非晶硅层30上形成第一透明导电层51，在P型掺杂非晶硅层40上形成第二透明导电层52。
在实际应用中，可以利用磁控溅射设备在N型掺杂非晶硅或微晶硅层30和P型掺杂非晶硅层40上沉积透明导电材料，用以形成第一透明导电层51和第二透明导电层52。在此之后，如果硅基底100的第一面和/第二面具有绒面，那么绒面会延伸至第一透明导电层51和/或第二透明导电层52。此时，不管是第一透明导电层51还是第二透明导电层52，只要具有绒面，其均可以在绒面上形成纳米导电层70。纳米导电层70含有纳米导电颗粒，材质可以为银、铜、铝等中的一种。至于厚度可以为5nm～100nm，但不仅限于此。
上述纳米导电层70可以为完全覆盖式的纳米导电层70，也可以为图形化纳米导电层。如图9所示，以图形化纳米导电层为例，第一透明导电层51上形成第一图形化纳米导电层71，在第二透明导电层52上形成第二图形化纳米导电层72。
具体的，可以在掩膜板的保护下，采用磁控溅射工艺或反应离子溅射工艺在透明导电层50上形成图形化纳米导电层。在掩膜板的保护下形成图形化纳米导电层，与先制作纳米导电材料层，然后通过刻蚀工艺形成图形化纳米导电层相比，可以避免刻蚀工艺对透明导电层50的绒面造成损伤。
如图10所示，在第一图形化纳米导电层71上形成第一电极61，在第二图形化纳米导电层72上形成第二电极62。具体的，通过丝网印刷的方式在两个图形化纳米导电层上形成电极60。也就是，在第一图形化纳米导电层71和第二图形化纳米导电层72上印刷主栅线和副栅线。当上述纳米导电层70为图形化纳米导电层时，其图案与电极60图案相匹配。
为了验证本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池的制作方法制作的硅异质结太阳能电池性能，下面以实施例和对比例相互比较的方式进行说明。
实施例一
本发明实施例还提供一种硅异质结太阳能电池的具体制作方法，具体如下所述：
A01，提供一N型晶体硅片10，该N型晶体硅片10具有相对的第一面和第二面。对N型晶体硅片10进行制绒、清洗处理。该N型晶体硅片10的厚度为180μm，电阻率为5Ω·cm。N型晶体硅片10规格为M6硅片。制绒处理后，N型晶体硅片10的第一面和第二面均为绒面，且绒面所具有的金字塔形貌的底部对角线长度A为1μm。
A02，通过13.56MHz的RF-PECVD设备在第一面上沉积第一本征非晶硅层21，在第二面上沉积第二本征非晶硅层22。
A03，利用13.56MHz的RF-PECVD设备在第一本征非晶硅层21之上沉积N型掺杂微晶硅层30。
A04，利用13.56MHz的RF-PECVD设备在第二本征非晶硅层22之上沉积P型掺杂非晶硅层40。
A05，利用磁控溅射设备在N型掺杂微晶层30之上沉积第一透明导电层51，在P型掺杂非晶硅层40之上沉积第二透明导电层52。
A06，利用磁控溅射设备，并且在掩膜板的保护下，在第一透明导电层51上形成第一图形化纳米导电层71，在第二透明导电层52上形成第二图形化纳米导电层72。第一图形化纳米导电层71和第二图形化纳米导电层72的厚度均为8nm。
磁控溅射工艺的参数为：氩气流量120sccm，功率密度2kW/m，工作温度80℃。
A07，采用丝网印刷工艺在第一图形化纳米导电层71上形成第一电极61，在第二图形化纳米导电层72上形成第二电极62。
采用上述方法制作的硅异质结太阳能电池，具有绒面尺寸A为1μm的金字塔小绒面，图形化纳米导电层的厚度为8nm，图形化纳米导电层的导电颗粒粒径为55nm。
实施例二
本发明实施例还提供的硅异质结太阳能电池的具体制作方法与上述实施例一记载的方法基本相同，区别仅在于：制绒处理后，绒面尺寸A为0.5μm。磁控溅射工艺的参数为：氩气流量70sccm，功率密度1kW/m，工作温度120℃。磁控溅射工艺所形成的图形化纳米导电层的厚度为5nm，图形化纳米导电层的导电颗粒粒径为40nm。
实施例三
本发明实施例还提供的硅异质结太阳能电池的具体制作方法与上述实施例一记载的方法基本相同，区别仅在于：制绒处理后，绒面尺寸A为3μm。磁控溅射工艺的参数为：氩气流量230sccm，功率密度3kW/m，工作温度30℃。磁控溅射工艺所形成的图形化纳米导电层的厚度为10nm，图形化纳米导电层的导电颗粒粒径为70nm。
对比例一
常规标准绒面硅异质结太阳能电池的制作方法如下：
S01，提供一N型晶体硅片，对N型晶体硅片进行制绒、清洗处理。该N型晶体硅片的厚度为180μm，电阻率为5Ω·cm。N型晶体硅片规格为M6硅片。制绒处理后，N型晶体硅片的绒面所具有的金字塔形貌的底部对角线长度A为4μm。
S02，通过13.56MHz的RF-PECVD设备在N型晶体硅片的正反两面分别沉积本征非晶硅层。
S03，利用13.56MHz的RF-PECVD设备在正面的本征非晶硅之上沉积n型掺杂微晶硅层。
S04，利用13.56MHz的RF-PECVD设备在背面的本征非晶硅之上沉积p型掺杂非晶硅层。
S05，利用磁控溅射设备分别在n型掺杂微晶硅层和p型掺杂非晶硅层之上沉积透明导电层。
S06，采用丝网印刷工艺在正面和背面的透明导电层上形成正面和背面的电极。
对比例二
常规小绒面硅异质结太阳能电池的结构与常规标准绒面硅异质结太阳能电池的结构基本相同，区别仅在于，常规小绒面硅异质结太阳能电池的绒面尺寸A为1μm。常规小绒面硅异质结太阳能电池的制作方法与常规标准绒面硅异质结太阳能电池的制作方法相同。
本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池与常规标准绒面硅异质结太阳能电池、常规小绒面硅异质结太阳能电池的电池性能对比见表1。
表1不同硅异质结太阳能电池的性能对比
Figure BDA0002604325700000151
由表1可知，本发明实施例提供的常规小绒面硅异质结太阳能电池(对比例2)，与常规标准绒面硅异质结太阳能电池(对比例1)相比，因小绒面的结构提高了对光的利用率，从而明显提升电池的短路电流。
本发明实施例提供的小绒面硅异质结太阳能电池，因引入纳米导电层，提高了基于小绒面上的透明导电层与电极浆料之间的接触面积，从而降低了两者之间的接触电阻，故体现在电池的电性能输出参数上即明显改善了电池的填充因子，最终使电池的绝对转换效率提升约1％。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种硅异质结太阳能电池，其特征在于，包括：
硅基底；所述硅基底具有绒面；
形成于所述绒面上的透明导电层；
形成于所述透明导电层上的纳米导电层；
以及形成于所述纳米导电层上的电极；
其中，所述纳米导电层采用溅射工艺制备，形成纳米导电颗粒，纳米导电层的厚度为5nm～100nm；
所述电极采用丝网印刷的方式制备。
2.根据权利要求1所述硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述溅射工艺为磁控溅射工艺或反应离子溅射工艺。
3.根据权利要求2所述硅异质结太阳能电池，其特征在于，当所述溅射工艺为磁控溅射工艺时，所述磁控溅射工艺的参数为：工作气体流量70sccm～230sccm，功率密度1kW/m～3kW/m，工作温度30℃～120℃；当所述溅射工艺为反应离子溅射工艺时，所述反应离子溅射工艺的参数为：工作气体Ar和O2的流量比为3：9，离子源电流20A～40A，工作温度50℃～200℃。
4.根据权利要求1所述硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述纳米导电层所包含的纳米导电颗粒的粒径为10nm～70nm，所述纳米导电颗粒的粒径小于所述电极包含的导电材料粒径。
5.根据权利要求1所述硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述纳米导电层的导电材料与所述电极的导电材料不同；或，
所述纳米导电层的导电材料与所述电极的导电材料相同。
6.根据权利要求1～5任一项所述硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述纳米导电层为银纳米导电层、铝纳米导电层、铜纳米导电层中的一种；和/或，
所述电极为银电极、铝电极、铜电极中的一种。
7.根据权利要求1～5任一项所述硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述纳米导电层为与所述电极图案匹配的图形化纳米导电层。
8.根据权利要求1～5任一项所述硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述绒面为金字塔绒面，所述金字塔绒面的尺寸为0.5μm～3μm。
9.根据权利要求1～5任一项所述硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述硅基底包括第一导电类型的晶硅基底，其制绒后绒面尺寸在0.5μm-3μm之间；
第一导电类型的晶硅基底的正反面依次设置有本征非晶硅层；
正面本征非晶硅层上依次设置第一导电类型的非晶硅或微晶硅层、透明导电层；
背面本征非晶硅层上依次设置第二导电类型的非晶硅或微晶硅层、透明导电层；
第一、二导电类型不同，分别是n型或p型导电类型的一种。
10.一种权利要求1～9任一项所述硅异质结太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供一硅基底；所述硅基底具有绒面；
在绒面结构的所述硅基底上形成透明导电层；
采用溅射的方法，在所述透明导电层上形成纳米导电层，所述纳米导电层含有纳米导电颗粒；
采用丝网印刷的方法，在所述纳米导电层上形成电极。
11.根据权利要求10所述硅异质结太阳能电池的制作方法，其特征在于，在所述透明导电层上形成纳米导电层包括：
在掩膜板的保护下，在所述透明导电层上形成与所述电极图案匹配的图形化纳米导电层。
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