CN112382680A - 基于激光诱导的hjt电池的制备方法及hjt电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于激光诱导的HJT电池的制备方法，采用激光对N型a‑Si:H层及P型a‑Si:H层进行诱导晶化处理形成N型nc‑Si:H层、P型nc‑Si:H层，本发明还公开了一种基于激光诱导的HJT电池，包括硅片衬底、所述硅片衬底正面依次设有正面SiO2层、N型nc‑Si:H层、正面TCO层和正面电极；所述硅片衬底的背面依次设有背面SiO2层、P型nc‑Si:H层、背面TCO层和背面电极。采用本发明，所述nc‑Si:H层具有比a‑Si:H层更宽的光学带隙和更高的电导率，对光的寄生吸收少，与TCO层的接触电阻小，且电导率更高；本发明的HJT电池引入了nc‑Si:H层，具有高电池效率、高载流子传输及收集能力及高光转化效率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光伏高效电池技术领域，尤其涉及一种基于激光诱导的HJT电池的制备方法及HJT电池。
背景技术
随着光伏行业的兴起，市场需求量加大，光伏行业开始研发更高效的电池技术。HJT电池作为近年来业内看好的新电池技术，具有转换效率高、能耗少、工艺流程简单、温度系数小等诸多优点。目前HJT电池的结构中多采用a-Si:H层，然而目前a-Si:H层的材料对光具有明显的寄生吸收作用，而且a-Si:H层的材料本身的电导率也相对低，与TCO层界面接触的电阻高，存在一定的缺点，限制HJT电池质量的进一步提升，目前HJT电池无法满足市场的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于激光诱导的HJT电池的制备方法，提高HJT电池的电池效率、载流子传输及收集能力及光转化效率。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供上述基于激光诱导的HJT电池。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于激光诱导的HJT电池的制备方法，包括：
S1、选用硅片衬底，对其进行制绒和清洗处理；
S2、在硅片的表面通过热氧化工艺沉积正面SiO2层和背面SiO2层；
S3、在正面SiO2层和背面SiO2层的表面分别沉积N型a-Si:H层及P型a-Si:H层；
S4、利用激光对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理，形成N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层；
S5、在N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的表面分别形成TCO层；
S6、在TCO层的表面形成正面电极和背面电极，得到成品。
作为上述方案的改进，步骤S2包括：
在工艺温度为600-800℃的条件下，通入O2和N2，在硅片的表面形成正面SiO2层和背面SiO2层，所述正面SiO2层和背面SiO2层的厚度为1-5nm。
作为上述方案的改进，步骤S3包括：
采用PECVD设备在正面SiO2层的表面沉积N型a-Si:H层，所述N型a-Si:H层的厚度为1-10nm，光学带隙为1.5-2.2eV；
采用PECVD设备在背面SiO2层的表面沉积P型a-Si:H层，所述P型a-Si:H层的厚度为1-10nm，光学带隙为1.5-2.2eV。
作为上述方案的改进，步骤S3包括：
所述N型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和PH3，SiH4的流量为1-10SLM，H2的流量为5-50SLM，PH3的流量为1-5SLM，沉积温度为180-200℃，沉积压强为50-500Pa；
所述P型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和BH3/B2H6/B(CH3)3，SiH4的流量为1-10SLM，H2的流量为5-50SLM，BH3/B2H6/B(CH3)3的流量为1-5SLM，沉积温度为140-160℃，沉积压强为50-500Pa。
作为上述方案的改进，步骤S4包括：
利用激光对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理，形成N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层，其中，激光的功率为1-15W，激光处理的时间为50-300s，所述N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的光学带隙为2.6-2.8eV。
作为上述方案的改进，所述N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行激光诱导晶化后，形成微晶晶粒，所述微晶晶粒嵌入在N型a-Si:H层及P型a-Si:H层中，晶粒尺寸与N型a-Si:H层及P型a-Si:H层的厚度相同，晶粒密度达1018cm-3以上；
所述P型a-Si:H层的暗电导率为0.08-0.1S/cm，所述N型a-Si:H层的暗电导率≥2.0S/cm。
作为上述方案的改进，通过皮秒激光器或飞秒激光器，对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行连续性诱导晶化处理，其中，激光束斑直径为20-100um，激光束斑扫描速度为1-10cm/s，激光束扫描交叠＞50％，激光束功率为1-10W，激光时间为100-200s，硅片衬底的温度为150-200℃。
相应的，本发明还提供了一种基于激光诱导的HJT电池，包括硅片衬底、所述硅片衬底正面依次设有正面SiO2层、N型nc-Si:H层、正面TCO层和正面电极；所述硅片衬底的背面依次设有背面SiO2层、P型nc-Si:H层、背面TCO层和背面电极。
作为上述方案的改进，所述正面SiO2层和背面SiO2层的厚度为1-5nm；
所述N型nc-Si:H层的厚度为1-10nm，光学带隙为2.6-2.8eV，暗电导率≥2.0S/cm；
所述P型nc-Si:H层的厚度为1-10nm，光学带隙为2.6-2.8eV，暗电导率为0.08-0.1S/cm；
所述正面TCO层和背面TCO层的厚度为70-110nm。
作为上述方案的改进，所述N型nc-Si:H层、P型nc-Si:H层是采用激光对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理而形成的，所述N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行激光诱导晶化后，形成微晶晶粒，所述微晶晶粒嵌入在N型a-Si:H层及P型a-Si:H层中，晶粒尺寸与N型a-Si:H层及P型a-Si:H层的厚度相同，晶粒密度达1018cm-3以上。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明利用激光诱导晶化技术，诱导a-Si:H层晶化形成nc-Si:H层，nc-Si:H层与a-Si:H层相比具有更宽的光学带隙，对光的寄生吸收少，与TCO层的接触电阻小，且电导率更高；引入nc-Si:H层的HJT电池具有高电池效率、高载流子传输及收集能力及高光转化效率。本发明的激光诱导晶化技术利用了限制性结晶原理，作用于N/P型a-Si:H层上，使a-Si:H层吸收光子能力从而相变得到N/P型nc-Si:H层，激光诱导晶化后形成的微晶晶粒嵌入在a-Si:H层中，晶粒尺寸与a-Si:H层的厚度相同，晶粒密度可达1018cm-3以上；本发明在所述硅片衬底和所述a-Si:H层之间设有SiO2层，所述SiO2层可以在后续激光诱导步骤中保护硅片衬底免受损伤；所述SiO2层在所述硅片衬底的表面起到钝化作用，还具有控制界面陷阱和固定电荷的作用，此外，所述SiO2层由于吸收系数的差异，基本不吸收激光能量，可在激光诱导晶化工艺过程中，保护硅片衬底，并确保激光的对a-Si:H层有效晶化；本发明中激光诱导晶化工艺采用皮秒或飞秒激光器，所述皮秒或飞秒激光器产生的高能量入射a-Si:H层表面，仅在a-Si:H层表面产生热能效应，不会产生过多的热能传导到a-Si:H层深层位置，以避免工艺过程中产生激光损伤及热损伤。
附图说明
图1是本发明基于激光诱导的HJT电池的制备方法一实施例的流程图；
图2是本发明基于激光诱导的HJT电池的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参见图1所示，本发明提供了一种基于激光诱导的HJT电池的制备方法，包括：
S1、选用硅片衬底，对其进行制绒和清洗处理；
优选的，可采用O3清洗法或RCA标准清洗法进行制绒清洗。
S2、在硅片的表面通过热氧化工艺沉积正面SiO2层和背面SiO2层；
作为步骤S2优选的实施方式，包括：
在工艺温度为600-800℃的条件下，通入O2和N2，在硅片的表面形成正面SiO2层和背面SiO2层，所述正面SiO2层和背面SiO2层的厚度为1-5nm；
更佳的，所述O2的流量为500-800sccm、N2的流量为3000-5000sccm、工艺时间为1000-2000秒；
所述正面SiO2层和背面SiO2层在所述硅片衬底的表面起到钝化作用，还具有控制界面陷阱和固定电荷的作用，此外，所述SiO2层由于吸收系数的差异，基本不吸收激光能量，可在激光诱导晶化工艺过程中，保护硅片衬底，并确保激光的对a-Si:H层有效晶化；
生长所述SiO2层需要高温环境，而持续的高温会对硅片衬底的质量产生影响，而且厚的SiO2层会影响减反效果，因此结合考虑HJT电池的结构及性能，所述正面SiO2层和背面SiO2层的厚度均控制在1-5nm。
S3、在正面SiO2层和背面SiO2层的表面分别沉积N型a-Si:H层及P型a-Si:H层；
作为步骤S3优选的实施方式，包括：
采用PECVD设备在正面SiO2层的表面沉积N型a-Si:H层，所述N型a-Si:H层的厚度为1-10nm，光学带隙为1.5-2.2eV；
采用PECVD设备在背面SiO2层的表面沉积P型a-Si:H层，所述P型a-Si:H层的厚度为1-10nm，光学带隙为1.5-2.2eV；
所述N型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和PH3，SiH4的流量为1-10SLM，H2的流量为5-50SLM，PH3的流量为1-5SLM，沉积温度为180-200℃，沉积压强为50-500Pa；
所述P型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和BH3/B2H6/B(CH3)3，SiH4的流量为1-10SLM，H2的流量为5-50SLM，BH3/B2H6/B(CH3)3的流量为1-5SLM，沉积温度为140-160℃，沉积压强为50-500Pa。
所述N型a-Si:H层和P型a-Si:H层控制1-10nm的厚度范围，能确保在相应的工艺条件下，进一步激光操作下所获得的nc-Si:H层的量子点大小能受到所述a-Si:H层厚度的限制，从而实现激光诱导的限制性晶化效应，当所述a-Si:H层的厚度继续增加，则限制性晶化效应会消失。
S4、利用激光对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理，形成N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层；
具体的，所述激光的功率为1-15W，激光处理的时间为50-300s，所述N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的光学带隙为2.6-2.8eV；所述N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行激光诱导晶化后，形成微晶晶粒，所述微晶晶粒嵌入在N型a-Si:H层及P型a-Si:H层中，在限制性晶化效应的作用下，晶粒尺寸与N型a-Si:H层及P型a-Si:H层的厚度相同；在此晶粒尺寸下，微晶晶粒能够增强a-Si:H层电导率和光吸收能力，能够避免产生因晶粒尺寸过大，而导致的晶化率增大、影响a-Si:H层钝化效果以及降低电池开路电压的问题。所述P型nc-Si:H层的暗电导率为0.08-0.1S/cm，所述N型nc-Si:H层的暗电导率≥2.0S/cm；所述nc-Si:H层具有比的所述a-Si:H层更宽、更高的光学带隙及更高的暗电导率，更宽、更高的光学带隙能够增强电池的内建电场，高的暗电导率能够提高电池的短路电流密度和开路电压，从而提高电池的光电转化效率。
作为步骤S4更佳的实施方式，包括：
采用皮秒激光器或飞秒激光器，对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行连续性诱导晶化处理，其中，激光束斑直径为20-100um，激光束斑扫描速度为1-10cm/s，激光束扫描交叠＞50％，激光束功率为1-10W，激光时间为100-200s，硅片衬底的温度为150-200℃；
所述皮秒激光器或飞秒激光器所产生的的高能量入射a-Si:H层表面，仅在a-Si:H层表面产生热能效应，不会产生过多的热能传导到a-Si:H层深层位置，以避免工艺过程中产生激光损伤及热损伤。
S5、在N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的表面分别形成TCO层；
作为步骤S3优选的实施方式，包括：
采用PVD或RPD法分别于N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的表面形成TCO层，所述TCO层的厚度均为70-110nm。所述TCO层可以保护HJT电池中的PN结，也可以通过控制其厚度使其成为减反层，具有提升电池的转化效率的作用。
S6、在TCO层的表面形成正面电极和背面电极，得到成品；
优选的，所述正面电极和背面电极可以是Ag电极或Cu电极。
综上，本发明采用激光诱导晶化技术，作用于N/P型a-Si:H层，使a-Si:H层吸收光子能力从而相变得到N/P型nc-Si:H层，利用了限制性结晶原理，使激光诱导晶化后形成的微晶晶粒嵌入在nc-Si:H层中，晶粒尺寸与a-Si:H层厚度相当，晶粒密度可达1018cm-3以上；所述N/P型nc-Si:H层具有具有相对更宽的光学带隙和更高的电导率特性，对光的寄生吸收少，与TCO层的接触电阻小；SiO2层由于吸收系数的差异，基本不吸收激光能量，可保证在激光诱导晶化工艺过程中，硅片衬底不被破坏；本发明采用皮秒或飞秒激光器，以避免工艺过程中的激光损伤及热损伤。采用本发明，能够得到具有高电池效率、高载流子传输及收集能力及高光转化效率的HJT电池。
相应的，参见图2所示，本发明还提供了一种基于激光诱导的HJT电池，包括硅片衬底1、所述硅片衬底1正面依次设有正面SiO2层2、N型nc-Si:H层4、正面TCO层6和正面电极8；所述硅片衬底1的背面依次设有背面SiO2层3、P型nc-Si:H层5、背面TCO层7和背面电极9。
所述正面SiO2层2和背面SiO2层3的厚度为1-5nm，SiO2层与所述硅片衬底1具有良好的相容性，可减少界面上载流子复合导致载流子损失的现象，有利于太阳能电池光电转化效率的提高，此外，SiO2层由于吸收系数的差异，基本不吸收激光能量，可在激光诱导晶化工艺过程中，保护所述硅片衬底1；所述N型nc-Si:H层4的厚度为1-10nm，光学带隙为2.6-2.8eV，暗电导率≥2.0S/cm；所述P型nc-Si:H层5的厚度为1-10nm，光学带隙为2.6-2.8eV，暗电导率为0.08-0.1S/cm，nc-Si:H层具有比a-Si:H层更宽的光学带隙，对光的寄生吸收少，与TCO层的接触电阻小，且电导率更高，可提高电池的效率和载流子传输及收集能力；所述正面TCO层6和背面TCO层7的厚度为70-110nm；所述正面电极8和背面电极9可以是Ag电极或Cu电极，但不限于此。
所述N型nc-Si:H层4、P型nc-Si:H层5是采用激光对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理而形成的，所述N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行激光诱导晶化后，形成微晶晶粒，所述微晶晶粒嵌入在N型a-Si:H层及P型a-Si:H层中，晶粒尺寸与N型a-Si:H层及P型a-Si:H层的厚度相同，晶粒密度达1018cm-3以上。
下面以具体实施例进一步阐述本发明
实施例1
一种基于激光诱导的HJT电池的制备方法，包括：
(1)选用N型硅片衬底，对其进行制绒和清洗处理；
(2)采用O2和N2，在硅片的表面通过热氧化工艺沉积正面SiO2层和背面SiO2层，所述正面SiO2层和背面SiO2层的厚度为5nm，其中，工艺温度为800℃、O2的流量为800sccm、N2的流量为5000sccm、工艺时间为2000秒；
(3)采用SiH4、H2和PH3，通过PECVD设备在正面SiO2层和背面SiO2层的表面分别沉积N型a-Si:H层及P型a-Si:H层，所述N型a-Si:H层及P型a-Si:H层的厚度为10nm，光学带隙均为1.5-2.2eV；
所述N型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和PH3，SiH4的流量为10SLM，H2的流量为50SLM，PH3的流量为5SLM，沉积温度为180℃，沉积压强为50Pa；
所述P型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和BH3，SiH4的流量为10SLM，H2的流量为50SLM，BH3的流量为5SLM，沉积温度为140℃，沉积压强为50Pa；
(4)利用飞秒激光器对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理，形成N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层，其中，激光束斑直径为100um、激光束斑扫描速度为10cm/s、激光束扫描交叠为70％、激光束功率为10W、激光时间为200s、衬底温度为200℃；得到所述N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的厚度均为10nm，光学带隙为2.6-2.8eV；所述N型nc-Si:H层的暗电导率约为3.0S/cm，所述P型nc-Si:H层暗电导率约为0.1S/cm；
(5)在N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的表面分别形成TCO层，所述TCO层的厚度为110nm；
(6)在TCO层的表面形成Ag正面电极和Ag背面电极，得到成品。
实施例2
一种基于激光诱导的HJT电池的制备方法，包括：
(1)选用N型硅片衬底，对其进行制绒和清洗处理；
(2)采用O2和N2，在硅片的表面通过热氧化工艺沉积正面SiO2层和背面SiO2层，所述正面SiO2层和背面SiO2层的厚度为1nm，其中，工艺温度为600℃、O2的流量为500sccm、N2的流量为3000sccm、工艺时间为1000秒；
(3)采用SiH4、H2和PH3，通过PECVD设备在正面SiO2层和背面SiO2层的表面分别沉积N型a-Si:H层及P型a-Si:H层，所述N型a-Si:H层及P型a-Si:H层的厚度为1nm，光学带隙均为1.5-2.2eV；
所述N型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和PH3，SiH4的流量为1SLM，H2的流量为5SLM，PH3的流量为1SLM，沉积温度为200℃，沉积压强为500Pa；
所述P型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和BH3，SiH4的流量为1SLM，H2的流量为5SLM，BH3的流量为1SLM，沉积温度为160℃，沉积压强为500Pa；
(4)利用皮秒激光器对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理，形成N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层，其中，激光束斑直径为20um、激光束斑扫描速度为1cm/s、激光束扫描交叠为55％、激光束功率为1W、激光时间为100s、衬底温度为150℃；得到所述N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的厚度均为1nm，光学带隙为2.6-2.8eV；所述N型nc-Si:H层的暗电导率约为2.0S/cm，所述P型nc-Si:H层暗电导率约为0.08S/cm；
(5)在N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的表面分别形成TCO层，所述TCO层的厚度为70nm；
(6)在TCO层的表面形成Cu正面电极和Cu背面电极，得到成品。
实施例3
一种基于激光诱导的HJT电池的制备方法，包括：
(1)选用N型硅片衬底，对其进行制绒和清洗处理；
(2)采用O2和N2，在硅片的表面通过热氧化工艺沉积正面SiO2层和背面SiO2层，所述正面SiO2层和背面SiO2层的厚度为3nm，其中，工艺温度为700℃、O2的流量为650sccm、N2的流量为4000sccm、工艺时间为1500秒；
(3)采用SiH4、H2和PH3，通过PECVD设备在正面SiO2层和背面SiO2层的表面分别沉积N型a-Si:H层及P型a-Si:H层，所述N型a-Si:H层及P型a-Si:H层的厚度为5nm，光学带隙均为1.5-2.2eV；
所述N型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和PH3，SiH4的流量为5SLM，H2的流量为30SLM，PH3的流量为3SLM，沉积温度为190℃，沉积压强为300Pa；
所述P型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和BH3，SiH4的流量为5SLM，H2的流量为30SLM，BH3的流量为3SLM，沉积温度为150℃，沉积压强为300Pa；
(4)利用飞秒激光器对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理，形成N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层，其中，激光束斑直径为60um、激光束斑扫描速度为5cm/s、激光束扫描交叠为70％、激光束功率为5W、激光时间为150s、衬底温度为170℃；得到所述N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的厚度均为5nm，光学带隙为2.6-2.8eV；所述N型nc-Si:H层的暗电导率约为2.0S/cm，所述P型nc-Si:H层暗电导率约为0.09S/cm；
(5)在N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的表面分别形成TCO层，所述TCO层的厚度为90nm；
(6)在TCO层的表面形成Ag正面电极和Ag背面电极，得到成品。
实施例4
一种基于激光诱导的HJT电池的制备方法，包括：
(1)选用N型硅片衬底，对其进行制绒和清洗处理；
(2)采用O2和N2，在硅片的表面通过热氧化工艺沉积正面SiO2层和背面SiO2层，所述正面SiO2层和背面SiO2层的厚度为4nm，其中，工艺温度为750℃、O2的流量为700sccm、N2的流量为4500sccm、工艺时间为1700秒；
(3)采用SiH4、H2和PH3，通过PECVD设备在正面SiO2层和背面SiO2层的表面分别沉积N型a-Si:H层及P型a-Si:H层，所述N型a-Si:H层及P型a-Si:H层的厚度为8nm，光学带隙均为1.5-2.2eV；
所述N型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和PH3，SiH4的流量为8SLM，H2的流量为40SLM，PH3的流量为4SLM，沉积温度为190℃，沉积压强为400Pa；
所述P型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和BH3，SiH4的流量为8SLM，H2的流量为40SLM，BH3的流量为4SLM，沉积温度为160℃，沉积压强为400Pa；
(4)利用飞秒激光器对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理，形成N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层，其中，激光束斑直径为80um、激光束斑扫描速度为8cm/s、激光束扫描交叠为75％、激光束功率为7W、激光时间为180s、衬底温度为180℃；得到所述N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的厚度均为8nm，光学带隙为2.6-2.8eV；所述N型nc-Si:H层的暗电导率约为2.0S/cm，所述P型nc-Si:H层暗电导率约为0.10S/cm；
(5)在N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的表面分别形成TCO层，所述TCO层的厚度为100nm；
(6)在TCO层的表面形成Cu正面电极和Cu背面电极，得到成品。
将实施例1-4所得的HJT电池进行技术检测，结果如表1所示：
表1 HJT电池电性测试结果
由表1可知，本发明的HJT电池与市面上普通的HJT电池相比，具有更高的短路电流和开路电压，其填充因子为83.35％，比普通HJT电池的填充因子要高，表明本电池具有良好的性能；测试结果还表明本发明HJT电池光电转转换效率为23.73％、最大输出功率为5.98W，均比普通HJT电池略有提高。通过HJT电池电性测试结果可证明，采用本发明，能够有效提高HJT电池的性能，生产出合格且具有良好发展潜力的HJT电池。
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 (10)
1.一种基于激光诱导的HJT电池的制备方法，其特征在于，包括：
(1)选用硅片衬底，对其进行制绒和清洗处理；
(2)在硅片的表面通过热氧化工艺沉积正面SiO2层和背面SiO2层；
(3)在正面SiO2层和背面SiO2层的表面分别沉积N型a-Si:H层及P型a-Si:H层；
(4)利用激光对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理，形成N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层；
(5)在N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的表面分别形成TCO层；
(6)在TCO层的表面形成正面电极和背面电极，得到成品。
2.如权利要求1所述的HJT电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)包括：
在工艺温度为600-800℃的条件下，通入O2和N2，在硅片的表面形成正面SiO2层和背面SiO2层，所述正面SiO2层和背面SiO2层的厚度为1-5nm。
3.如权利要求1所述的HJT电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)包括：
采用PECVD设备在正面SiO2层的表面沉积N型a-Si:H层，所述N型a-Si:H层的厚度为1-10nm，光学带隙为1.5-2.2eV；
采用PECVD设备在背面SiO2层的表面沉积P型a-Si:H层，所述P型a-Si:H层的厚度为1-10nm，光学带隙为1.5-2.2eV。
4.如权利要求3所述的HJT电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)包括：
所述N型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和PH3，SiH4的流量为1-10SLM，H2的流量为5-50SLM，PH3的流量为1-5SLM，沉积温度为180-200℃，沉积压强为50-500Pa；
所述P型a-Si:H层的沉积条件包括：通入的气体源为SiH4、H2和BH3/B2H6/B(CH3)3，SiH4的流量为1-10SLM，H2的流量为5-50SLM，BH3/B2H6/B(CH3)3的流量为1-5SLM，沉积温度为140-160℃，沉积压强为50-500Pa。
5.如权利要求1所述的HJT电池的制备方法，其特征在于，步骤(4)包括：
利用激光对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理，形成N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层，其中，激光的功率为1-15W，激光处理的时间为50-300s，所述N型nc-Si:H层及P型nc-Si:H层的光学带隙为2.6-2.8eV。
6.如权利要求5所述的HJT电池的制备方法，其特征在于，所述N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行激光诱导晶化后，形成微晶晶粒，所述微晶晶粒嵌入在N型a-Si:H层及P型a-Si:H层中，晶粒尺寸与N型a-Si:H层及P型a-Si:H层的厚度相同，晶粒密度达1018cm-3以上；
所述P型a-Si:H层的暗电导率为0.08-0.1S/cm，所述N型a-Si:H层的暗电导率≥2.0S/cm。
7.如权利要求5所述的HJT电池的制备方法，其特征在于，通过皮秒激光器或飞秒激光器，对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行连续性诱导晶化处理，其中，激光束斑直径为20-100um，激光束斑扫描速度为1-10cm/s，激光束扫描交叠＞50％，激光束功率为1-10W，激光时间为100-200s，硅片衬底的温度为150-200℃。
8.一种HJT电池，其特征在于，包括硅片衬底、所述硅片衬底正面依次设有正面SiO2层、N型nc-Si:H层、正面TCO层和正面电极；所述硅片衬底的背面依次设有背面SiO2层、P型nc-Si:H层、背面TCO层和背面电极。
9.如权利要求8所述的HJT电池，其特征在于，所述正面SiO2层和背面SiO2层的厚度为1-5nm；
所述N型nc-Si:H层的厚度为1-10nm，光学带隙为2.6-2.8eV，暗电导率≥2.0S/cm；
所述P型nc-Si:H层的厚度为1-10nm，光学带隙为2.6-2.8eV，暗电导率为0.08-0.1S/cm；
所述正面TCO层和背面TCO层的厚度为70-110nm。
10.如权利要求8所述的HJT电池，其特征在于，所述N型nc-Si:H层、P型nc-Si:H层是采用激光对N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行诱导晶化处理而形成的，所述N型a-Si:H层及P型a-Si:H层进行激光诱导晶化后，形成微晶晶粒，所述微晶晶粒嵌入在N型a-Si:H层及P型a-Si:H层中，晶粒尺寸与N型a-Si:H层及P型a-Si:H层的厚度相同，晶粒密度达1018cm-3以上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210219 |