CN113380902A - 单晶硅异质结太阳能电池和太阳能电池的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单晶硅异质结太阳能电池和太阳能电池的制作方法。单晶硅异质结太阳能电池包括：由内至外依次设置的基材、透明导电氧化物层和种子层，种子层作为栅线电极图案；导电层，设于种子层上，作为与电极图案对应的电极；其中，种子层的扩散能力低于导电层的扩散能力，用于阻止其上的导电层扩散至透明导电氧化物层。种子层中所包含的金属的扩散能力需低于导电层中金属的扩散能力，从而通过扩散能力相对较差的种子层增加导电层中金属向透明导电氧化物层扩散的难度。通过设置该种子层使导电层可以选取性能优良且成本较低的金属。进而实现优化太阳能电池结构，降低太阳能电池的生产成本，提升太阳能电池产品竞争力的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及光伏设备技术领域，具体而言，涉及一种单晶硅异质结太阳能电池和太阳能电池的制作方法。
背景技术
相关技术中，在制备太阳能电池的过程中，多通过丝网印刷低温银浆来制备栅线电极。但是，低温浆料含银量过高约为92％～94％，这样导致单片电池的银耗量过高，约占电池非硅成本的60％，及整个电池制作成本的20％以上，因此导致电池的单瓦成本与常规PERC电池比没有竞争力，阻碍了其市场化前景。
因此，如何设计出一种可以解决上述技术问题的太阳能电池成为了亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的第一方面提出一种单晶硅异质结太阳能电池。
本发明的第二方面提出一种单晶硅异质结太阳能电池的制作方法。
有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种单晶硅异质结太阳能电池，包括：由内至外依次设置的基材、透明导电氧化物层和种子层，种子层作为栅线电极图案；导电层，设于种子层上，作为与电极图案对应的电极；其中，种子层的扩散能力低于导电层的扩散能力，用于阻止其上的导电层扩散至透明导电氧化物层。
在本发明所提供的单晶硅异质结太阳能电池中，单晶硅异质结太阳能电池包括由内至外依次设置的基材、透明导电氧化物层、种子层和导电层。基材用于承载和定位安装单晶硅异质结太阳能电池上的其他结构，以确保太阳能电池可以长期稳定可靠的地工作。透明导电氧化物层设置在基材上，且覆盖基材的板面，透明导电氧化物层为非金属导电层，可以在满足导电需求的基础上不影响光线的传递，从而减小单晶硅异质结太阳能电池中结构的遮光面积，提升单晶硅异质结太阳能电池的性能。
相关技术中，导电结构直接印刷在透明导电氧化物层上，以至于导电结构中的金属成分会在特定环境中扩散至透明导电氧化物层中，若金属成分扩散至基材上，则会破坏单晶硅异质结太阳能电池，影响单晶硅异质结太阳能电池的正常使用。因此，相关技术需采用导电性能优良且扩散系数较低的低温银浆来制备导电结构，但低温银浆的成本较高，导致其市场竞争力下降。
对此，本申请所限定的单晶硅异质结太阳能电池中还设置了种子层，种子层设置在透明导电氧化物层上，透明导电氧化物层位于种子层和基材之间。导电层设置在种子层上，种子层位于导电层和透明导电氧化物层之间。从而在结构上通过种子层将透明导电氧化物层和导电层分隔开。在此基础上，种子层中所包含的金属的扩散能力需低于导电层中金属的扩散能力，从而通过扩散能力相对较差的种子层增加导电层中金属向透明导电氧化物层扩散的难度，从而从金属扩散趋势上将导电层和透明导电氧化物层分隔开。通过设置该种子层阻挡导电层的金属扩散，使导电层可以选取性能优良且成本较低的金属。进而实现优化单晶硅异质结太阳能电池结构，降低单晶硅异质结太阳能电池的生产成本，提升单晶硅异质结太阳能电池产品竞争力的技术效果。
另外，本发明提供的上述单晶硅异质结太阳能电池还可以具有如下附加技术特征：
在上述技术方案中，导电层包括：铜层，设于种子层上；种子层的成分包括以下中的至少一种：镍或镍合金、钛或钛合金、钛钨合金，银或银铜合金。
在该技术方案中，对导电层的结构以及和种子层的材质做出了限定。具体地，导电层包括铜层，铜具备导电率高且价格低廉的优点，但若直接将铜层设置在透明导电氧化物层上，铜的扩散会损伤单晶硅异质结太阳能电池，影响单晶硅异质结太阳能电池的使用寿命。对此，该技术方案在铜层和透明导电氧化物层之间设置了种子层，并具体限定了种子层的成分包括以下中的至少一种或组合：镍或镍合金、钛或钛合金、钛钨合金、银或银铜合金。其中，镍、镍合金、钛、钛合金、钛钨合金以及银或银包铜合金的扩散能力低于铜的扩散能力，通过选择上述材质制备种子层可以有效阻止铜向透明导电氧化物层的扩散趋势，从而可以在选取成本低廉性能优良的铜导电层的基础上避免单晶硅异质结太阳能电池被铜的扩散现象损毁。进而实现了提升单晶硅异质结太阳能电池安全性和可靠性，缩减单晶硅异质结太阳能电池生产成本，降低单晶硅异质结太阳能电池故障率的技术效果。
在上述任一技术方案中，单晶硅异质结太阳能电池还包括：非导电介质膜层，设于透明导电氧化物层上，非导电介质膜层覆盖透明导电氧化物层和和种子层；其中，非导电介质膜层的成分包括以下中的至少一种：氧化硅、氮化硅、氧化铝。
在该技术方案中，单晶硅异质结太阳能电池上还设置有非导电介质膜层，非导电介质膜层设置在透明导电氧化物层上。在完成非导电介质膜层的制备后，非导电介质膜层覆盖透明导电氧化物层，同时非导电介质膜层覆盖种子层。通过设置非导电介质膜层，可以在保障单晶硅异质结太阳能电池基本功能的基础上起到增透的作用，以提升单晶硅异质结太阳能电池的短路电流，同时，非导电介质膜层可以在电镀其他结构时起到保护透明导电氧化物层的作用。进而实现优化单晶硅异质结太阳能电池结构，提升单晶硅异质结太阳能电池安全性和可靠性，降低单晶硅异质结太阳能电池故障率的技术效果。
其中，非导电介质膜层的成分包括以下中的至少一种：氧化硅、氮化硅、氧化铝，以保证非导电介质膜层的绝缘可靠性。
在上述任一技术方案中，种子层对应的非导电介质膜层上设有使种子层裸露的开口；铜层设于开口中。
在该技术方案中，对非导电介质膜层的结构做出了细化说明。具体地，非导电介质膜层上设置有开口，开口开设在种子层的顶部。铜层设置在开口处，且部分铜层嵌入并封堵该开口。其中，种子层的形状对应于该单晶硅异质结太阳能电池的栅线电极图案，在透明导电氧化物层上完成种子层的制备，即完成了单晶硅异质结太阳能电池栅线电极图案的基本绘制，其后在种子层上制备铜层即可完成太阳能栅线电极的制备。具体生产过程中，需先在透明导电氧化物层上成型种子层，其后在透明导电氧化物层和种子层上成型非导电介质膜层，此时非导电介质膜层同时覆盖透明导电氧化物层和种子层，其后沿着种子层的延伸方向在种子层上通过激光划刻形成与栅线电极图案对应的开口，最终在开口处成型填充开口的铜层，以确保铜层的形状对应于单晶硅异质结太阳能电池的预定栅线电极图案。进而实现优化单晶硅异质结太阳能电池结构，降低单晶硅异质结太阳能电池生产工艺复杂度，提升太阳能结构稳定性与可靠性的技术效果。
在上述任一技术方案中，单晶硅异质结太阳能电池开口的宽度小于种子层的宽度；一部分铜层嵌设于开口中，其余部分铜层的宽度不小于开口的宽度，且不大于种子层的宽度。
在该技术方案中，承接前述技术方案，对开口、铜层和种子层之间的尺寸关系做出了限定。具体地，通过垂直于透明导电氧化物层的面截取单晶硅异质结太阳能电池，以得到截面，其中该截面同时截取了透明导电氧化物层、非导电介质膜层、种子层和铜层。在该截面上，部分铜层嵌入开口并填充开口，其余部分铜层位于开口顶部，且开口的宽度小于这部分种子层的宽度，通过限定开口宽度小于位于开口外部的种子层的宽度，可以确保铜层和种子层的接触面位于种子层上表面内部，避免铜层中的金属沿种子层的边沿扩散至透明导电氧化物层中，进而实现提升种子层防扩散性能，提升单晶硅异质结太阳能电池安全性和可靠性的技术效果。同时，铜层的最大宽度不小于开口的宽度，且铜层的最大宽度小于等于种子层的宽度。通过限定铜层的最大宽度不小于开口的宽度，可以在不影响导电层正常尺寸的基础上通过小尺寸的开口定位安装导电层，从而提升单晶硅异质结太阳能电池的结构紧凑度，为实现单晶硅异质结太阳能电池的轻量化设计提供便利条件。
在上述任一技术方案中，非导电介质膜层的厚度范围为：大于等于
(Angstrom，埃)，且小于等于
在该技术方案中，对非导电介质膜层的厚度做出了限定。具体地，非导电介质膜层的厚度大于等于
且小于等于
通过限定非导电介质膜层的厚度大于等于
可以确保非导电介质膜层的绝缘性。通过限定非导电介质膜层的厚度小于等于
可以保障非导电介质膜层的增透作用。进而实现了优化非导电介质膜层结构，可以进一步提升电池的短路电流，达到了提高电池效率的技术效果。
在上述任一技术方案中，单晶硅异质结太阳能电池导电层还包括：锡层，设于非导电介质膜层上，且覆盖铜层；其中，锡层的厚度范围为：大于等于1um，且小于等于3um。
在该技术方案中，单晶硅异质结太阳能电池导电层中还设置有锡层，锡层于非导电介质膜层相连接，且完成锡层的制备后，锡层覆盖铜层，以避免铜层外露。通过设置锡层，可以有效覆盖铜层的外表面，避免铜层暴露，以在后续焊其他结构组件时保护铜层，避免铜层在焊接过程中被破坏。具体地，通过限定锡层的厚度大于等于1um，可以确保锡层的保护性能，避免出现因锡层过薄所引起的铜层损坏的现象。同时，通过限定锡层的厚度小于等于3um，可以减少锡层的不必要用料，以在缩减单晶硅异质结太阳能电池成本的基础上为单晶硅异质结太阳能电池的轻量化设计提供便利条件。
在上述任一技术方案中，种子层的厚度范围为：大于等于2um，且小于等于10um；铜层的厚度范围为：大于等于5um，且小于等于15um。
在该技术方案中，对种子层和铜层的尺寸做出了限定。具体地，种子层的厚度大于等于2um且小于等于10um。铜层的厚度大于等于5um且小于等于15um。通过限定种子层的厚度大于等于2um，可以保障种子层的防扩散性，避免种子层因过薄而失效。通过限定种子层的厚度小于等于10um，可以减少种子层的不必要用料，缩减成本的同时减小导电层占用空间。通过限定铜层的厚度大于等于5um，可以保障导电层的功能不会因为导电层过薄而失效，从而提升单晶硅异质结太阳能电池栅线电极的可靠性。通过限定铜层的厚度小于等于15um，同样可以减少铜层的不必要用料，缩减成本的同时减小导电层占用空间。
在上述任一技术方案中，基材包括：硅基片；非晶硅叠层，设于硅基片上，位于硅基片和透明导电氧化物层之间。
在该技术方案中，对基材的结构做出了限定。具体地，基材包括硅基片和非晶硅叠层。硅基片为基材的内层结构，非晶硅叠层设置在基材上，透明导电氧化物层设置在非晶硅叠层上，完成单晶硅异质结太阳能电池的制备后，非晶硅叠层位于硅基片和透明导电氧化物层之间。通过设置由硅基片和非晶硅叠层组成的基材，可以在保障单晶硅异质结太阳能电池基本功能的基础上提升单晶硅异质结太阳能电池的结构稳定性和可靠性。
本发明的第二方面提供了一种单晶硅异质结太阳能电池的制作方法，用于制作如上述任一技术方案中的单晶硅异质结太阳能电池，单晶硅异质结太阳能电池的制作方法包括：
在基材上形成透明导电氧化物层；
在透明导电氧化物层上印刷种子层，作为栅线电极图案；
在透明导电氧化物层和种子层上沉积非导电介质膜层；
在非导电介质膜层上开口，以使至少部分种子层裸露；
在开口处镀铜，以形成填充开口的铜层；
形成覆盖铜层的锡层，作为与电极图案对应的电极，以得到单晶硅异质结太阳能电池。
在该技术方案中，提出了一种用于制作如上述任一技术方案中的单晶硅异质结太阳能电池的制作方法，因此应用该制备方法所制成的单晶硅异质结太阳能电池具备上述任一技术方案中的单晶硅异质结太阳能电池的全部优点，可实现上述任一技术方案所实现的技术效果，为避免重复，此处不再赘述。
具体地，该单晶硅异质结太阳能电池的制作流程如下：第一步，获取基材并在基材的板面上形成透明导电氧化物层。第二步，在透明导电氧化物层上印刷种子层，以将种子层作为栅线电极图案，种子层采用印刷的方式直接成型，可以在提升成型效率的同时提升栅线电极图案的准确性。第三步，在透明导电氧化物层和种子层上沉积出非导电介质膜层，具体可采用低温等离子体辅助型沉积方式沉积氧化硅非导电介质膜层，或通过单原子层沉积当时沉积氮化硅非导电介质膜层，或以蒸镀、物理气象沉积建设方式沉积由其他非导电材质所组成的非导电介质膜层。第四步，在非导电介质膜层上沿种子层的延伸方向开口，以通过开口暴露种子层，其中选用激光划刻的方式形成该开口，以确保开口形状与栅线电极图案的形状相匹配。第五步，在开口处通过电镀工艺直接成型导电层，其中铜层填充非导电介质膜层上的开口，以使非导电介质膜层与种子层相接触，并确保铜层的形状与栅线电极图案的形状相匹配。第六步，在铜层的外露面上电镀金属锡或沉积化学锡，以形成覆盖铜层的锡层，从而完成单晶硅异质结太阳能电池的制备。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的单晶硅异质结太阳能电池的结构示意图之一；
图2示出了根据本发明的一个实施例的单晶硅异质结太阳能电池的结构示意图之二；
图3示出了根据本发明的一个实施例的单晶硅异质结太阳能电池的结构示意图之三；
图4示出了根据本发明的一个实施例的单晶硅异质结太阳能电池的结构示意图之四；
图5示出了根据本发明的一个实施例的单晶硅异质结太阳能电池的结构示意图之五；
图6示出了根据本发明的一个实施例的单晶硅异质结太阳能电池的制作方法的流程示意图。
其中，图1至图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
100单晶硅异质结太阳能电池，110基材，112硅基片，114非晶硅叠层，120透明导电氧化物层，130种子层，140导电层，142铜层，144锡层，150非导电介质膜层。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图6描述根据本发明一些实施例的单晶硅异质结太阳能电池和单晶硅异质结太阳能电池的制作方法。
实施例一
如图5所示，本发明第一方面实施例提供了一种单晶硅异质结太阳能电池100，包括：由内至外依次设置的基材110、透明导电氧化物层120和种子层130，种子层130作为栅线电极图案；导电层140，设于种子层130上，作为与电极图案对应的电极；其中，种子层130的扩散能力低于导电层140的扩散能力，用于阻止其上的导电层140扩散至透明导电氧化物层120。
在本发明所提供的单晶硅异质结太阳能电池100中，单晶硅异质结太阳能电池100包括由内至外依次设置的基材110、透明导电氧化物层120、种子层130和导电层140。基材110用于承载和定位安装单晶硅异质结太阳能电池100上的其他结构，以确保太阳能天池可以长期稳定可靠的地工作。透明导电氧化物层120设置在基材110上，且覆盖基材110的板面，导电层140为非金属导电层140，可以在满足导电需求的基础上不影响光线的传递，从而满足单晶硅异质结太阳能电池100的基本功能需求。
相关技术中，导电结构直接印刷在透明导电氧化物层120上，以至于导电结构中的金属成分会在特定环境中扩散至透明导电氧化物层120中，若金属成分扩散至基材110上，则会破坏单晶硅异质结太阳能电池100，影响单晶硅异质结太阳能电池100的正常使用。因此，相关技术需采用导电性能优良且扩散系数较低的低温银浆来制备导电结构，而银浆的成本较高，选择银浆制备导电结构抬高了单晶硅异质结太阳能电池100的生产成本，导致其市场竞争力下降。
对此，本申请所限定的单晶硅异质结太阳能电池100中还设置了种子层130，种子层130设置在透明导电氧化物层120上，透明导电氧化物层120位于种子层130和基材110之间。导电层140设置在种子层130上，种子层130位于导电层140和透明导电氧化物层120之间。从而在结构上通过种子层130将透明导电氧化物层120和导电层140分隔开。在此基础上，种子层130中所包含的金属的扩散能力需低于导电层140中金属的扩散能力，从而通过扩散能力相对较差的种子层130增加导电层140中金属向透明导电氧化物层120扩散的难度，从而从金属扩散趋势上将导电层140和透明导电氧化物层120分隔开。通过设置该种子层130阻挡导电层140的金属扩散，使导电层140可以选取性能优良且成本较低的金属。进而实现优化单晶硅异质结太阳能电池100结构，降低单晶硅异质结太阳能电池100的生产成本，提升单晶硅异质结太阳能电池100产品竞争力的技术效果。
实施例二
在本发明第二方面实施例中，导电层140包括：铜层142，设于种子层130上；种子层130的成分包括以下中的至少一种：镍种子层130或镍合金、钛或钛合金、钛钨合金、及银或银铜合金。
在该实施例中，对导电层140的结构和种子层130的材质做出了限定。具体地，导电层140包括铜层142，铜具备导电率高且价格低廉的优点，但若直接将铜层142设置在透明导电氧化物层120上，铜的扩散会损伤单晶硅异质结太阳能电池100，影响单晶硅异质结太阳能电池100的使用寿命。对此，该实施例在铜层142和透明导电氧化物层120之间设置了种子层130，并具体限定了种子层130的成分包括以下中的至少一种：镍种子层130或镍合金、钛或钛合金、钛钨合金，及银或银铜合金。其中，镍、镍合金、钛、钛合金、钛钨合金，以及银或银铜合金的扩散能力低于铜的扩散能力，通过选择上述材质制备种子层130可以有效阻止铜向透明导电氧化物层120的扩散趋势，从而可以在选取成本低廉性能优良的铜导电层140的基础上避免单晶硅异质结太阳能电池100被铜的低温扩散现象损毁。进而实现了提升单晶硅异质结太阳能电池100安全性和可靠性，缩减单晶硅异质结太阳能电池100生产成本，降低单晶硅异质结太阳能电池100故障率的技术效果。
实施例三
如图5所示，在本发明第三方面实施例中，单晶硅异质结太阳能电池100还包括：非导电介质膜层150，设于透明导电氧化物层120上，非导电介质膜层150覆盖透明导电氧化物层120和种子层130；其中，非导电介质膜层150包括以下中的至少一种：氧化硅非导电介质膜层150、氮化硅非导电介质膜层150、氧化铝非导电介质膜层150。
在该实施例中，单晶硅异质结太阳能电池100上还设置有非导电介质膜层150，非导电介质膜层150设置在透明导电氧化物层120上。在完成非导电介质膜层150的制备后，非导电介质膜层150覆盖透明导电氧化物层120，同时非导电介质膜层150和导电层140共同覆盖种子层130，以避免种子层130暴露在外。通过设置非导电介质膜层150，可以在保障单晶硅异质结太阳能电池100基本功能的基础上起到增透的作用，以提升单晶硅异质结太阳能电池100的短路电流，同时，非导电介质膜层150可以在电镀其他结构时起到保护透明导电氧化物层120的作用。进而实现优化单晶硅异质结太阳能电池100结构，提升单晶硅异质结太阳能电池100安全性和可靠性，降低单晶硅异质结太阳能电池100故障率的技术效果。
其中，非导电介质膜层150包括以下中的至少一种：氧化硅非导电介质膜层150、氮化硅非导电介质膜层150、氧化铝非导电介质膜层150，以保证非导电介质膜层150的绝缘可靠性。
实施例四
如图4和图5所示，在本发明第四方面实施例中，种子层130对应的非导电介质膜层150上设有使种子层130裸露的开口；铜层142设于开口中。
在该实施例中，对非导电介质膜层150的结构做出了细化说明。具体地，非导电介质膜层150上设置有开口，开口开设在种子层130的顶部。铜层142设置在开口处，且部分铜层142嵌入并封堵该开口。其中，种子层130的形状对应于该单晶硅异质结太阳能电池100的栅线电极图案，在透明导电氧化物层120上完成种子层130的制备，即完成了单晶硅异质结太阳能电池100栅线电极图案的基本绘制，其后在种子层130上制备铜层142即可完成太阳能栅线电极的制备。具体生产过程中，需先在透明导电氧化物层120上成型种子层130，其后在透明导电氧化物层120和种子层130上成型非导电介质膜层150，此时非导电介质膜层150同时覆盖透明导电氧化物层120和种子层130，其后沿着种子层130的延伸方向在种子层130上通过激光划刻形成与栅线电极图案对应的开口，最终在开口处成型填充开口的铜层142，以确保铜层142的形状对应于单晶硅异质结太阳能电池100的预定栅线电极图案。进而实现优化单晶硅异质结太阳能电池100结构，降低单晶硅异质结太阳能电池100生产工艺复杂度，提升太阳能结构稳定性与可靠性的技术效果。
实施例五
如图5所示，在本发明第五方面实施例中，单晶硅异质结太阳能电池100开口的宽度小于种子层130的宽度；一部分铜层142嵌设于开口中，其余部分铜层142的宽度不小于开口的宽度，且不大于种子层130的宽度。
在该实施例中，承接前述实施例，对开口、导电层140和种子层130之间的尺寸关系做出了限定。具体地，通过垂直于透明导电氧化物层120的面截取单晶硅异质结太阳能电池100，以得到截面，其中该截面同时截取了透明导电氧化物层120、非导电介质膜层150、种子层130和铜层142。在该截面上，部分铜层142嵌入开口并填充开口，其余部分铜层142位于开口顶部，且开口的宽度小于种子层130的宽度，通过限定开口宽度小于种子层130的宽度，可以确保铜层142和种子层130的接触面位于种子层130上表面内部，避免铜层142中的金属沿种子层130的边沿扩散至透明导电氧化物层120中，进而实现提升种子层130防扩散性能，提升单晶硅异质结太阳能电池100安全性和可靠性的技术效果。同时，位于开口外部的铜层142的宽度不小于开口的宽度，且位于开口外部的铜层142的宽度不大于种子层130的宽度。通过限定位于开口外部的铜层142的宽度不小于开口的宽度，可以在不影响铜层142正常尺寸的基础上通过小尺寸的开口定位安装铜层142，从而提升单晶硅异质结太阳能电池100的结构紧凑度，为实现单晶硅异质结太阳能电池100的轻量化设计提供便利条件。
实施例六
在本发明第六方面实施例中，非导电介质膜层150的厚度范围为：大于等于
且小于等于
在该实施例中，对非导电介质膜层150的厚度做出了限定。具体地，非导电介质膜层150的厚度大于等于
且小于等于
通过限定非导电介质膜层150的厚度大于等于
可以确保非导电介质膜层150的绝缘性，通过限定非导电介质膜层150的厚度小于等于
一方面可以缩减单晶硅异质结太阳能电池100所占用的空间和用料，实现轻量化设计并降低生产成本，另一方面可以保障非导电介质膜层150的增透作用。进而实现了优化非导电介质膜层150结构，提升非导电介质膜层150可靠性，降低单晶硅异质结太阳能电池100故障率和生产成本的技术效果。
实施例七
如图5所示，在本发明第七方面实施例中，单晶硅异质结太阳能电池100导电层140还包括：锡层144，设于非导电介质膜层150上，且覆盖铜层142；其中，锡层144的厚度范围为：大于等于1um，且小于等于3um。
在该实施例中，单晶硅异质结太阳能电池100导电层140中还设置有锡层144，锡层144于非导电介质膜层150相连接，且完成锡层144的制备后，锡层144覆盖导电层140，以避免铜层142外露。通过设置锡层144，可以有效覆盖铜层142的外表面，避免铜层142暴露，以在后续焊其他结构组件时保护铜层142，避免铜层142在焊接过程中被破坏。具体地，通过限定锡层144的厚度大于等于1um，可以确保锡层144的保护性能，避免出现因锡层144过薄所引起的导电层140损坏的现象。同时，通过限定锡层144的厚度小于等于3um，可以减少锡层144的不必要用料，以在缩减单晶硅异质结太阳能电池100成本的基础上为单晶硅异质结太阳能电池100的轻量化设计提供便利条件。
实施例八
在本发明第八方面实施例中，种子层130的厚度范围为：大于等于2um，且小于等于10um；铜层142的厚度范围为：大于等于5um，且小于等于15um。
在该实施例中，对种子层130和铜层142的尺寸做出了限定。具体地，种子层130的厚度大于等于2um且小于等于10um。铜层142的厚度大于等于5um且小于等于15um。通过限定种子层130的厚度大于等于2um，可以保障种子层130的防扩散性，避免种子层130因过薄而失效。通过限定种子层130的厚度小于等于10um，可以减少种子层130的不必要用料，缩减成本的同时减小导电层140占用空间。通过限定铜层142的厚度大于等于5um，可以保障铜层142的功能不会因为导电层140过薄而失效，从而提升单晶硅异质结太阳能电池100栅线电极的可靠性。通过限定铜层142的厚度小于等于15um，同样可以减少铜层142的不必要用料，缩减成本的同时减小铜层142占用空间。
实施例九
如图5所示，在本发明第九方面实施例中，基材110包括：硅基片112；非晶硅叠层114，设于硅基片112上，位于硅基片112和透明导电氧化物层120之间。
在该实施例中，对基材110的结构做出了限定。具体地，基材110包括硅基片112和非晶硅叠层114。硅基片112为基材110的内层结构，非晶硅叠层114设置在基材110上，透明导电氧化物层120设置在非晶硅叠层114上，完成单晶硅异质结太阳能电池100的制备后，非晶硅叠层114位于硅基片112和透明导电氧化物层120之间。通过设置由硅基片112和非晶硅叠层114组成的基材110，可以在保障单晶硅异质结太阳能电池100基本功能的基础上提升单晶硅异质结太阳能电池100的结构稳定性和可靠性。
实施例十
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明第十方面实施例提供了一种单晶硅异质结太阳能电池的制作方法，用于制作如上述任一实施例中的单晶硅异质结太阳能电池100，单晶硅异质结太阳能电池的制作方法包括：
步骤602，在基材上形成透明导电氧化物层；
步骤604，在透明导电氧化物层上印刷种子层，作为栅线电极图案；
步骤606，在透明导电氧化物层和种子层上沉积非导电介质膜层；
步骤608，在非导电介质膜层上开口，以使至少部分种子层裸露；
步骤610，在开口处镀铜，以形成填充开口的铜层；
步骤612，形成覆盖导电层的锡层，作为与电极图案对应的电极，以得到单晶硅异质结太阳能电池。
在该实施例中，提出了一种用于制作如上述任一实施例中的单晶硅异质结太阳能电池100的制作方法，因此应用该制备方法所制成的单晶硅异质结太阳能电池100具备上述任一实施例中的单晶硅异质结太阳能电池100的全部优点，可实现上述任一实施例所实现的技术效果，为避免重复，此处不再赘述。
具体地，该单晶硅异质结太阳能电池100的制作流程如下：
如图1所示，第一步，获取基材110并在基材110的板面上形成透明导电氧化物层120。
如图2所示，第二步，在透明导电氧化物层120上印刷种子层130，以将种子层130作为栅线电极图案，种子层130采用印刷的方式直接成型，可以在提升成型效率的同时提升栅线电极图案的准确性。
如图3所示，第三步，在透明导电氧化物层120和种子层130上沉积出非导电介质膜层150，具体可采用低温等离子体辅助型沉积方式沉积氧化硅非导电介质膜层150，或通过单原子层沉积当时沉积氮化硅非导电介质膜层150，或以蒸镀、物理气象沉积建设方式沉积由其他非导电材质所组成的非导电介质膜层150。
如图4所示，第四步，在非导电介质膜层150上沿种子层130的延伸方向开口，以通过开口暴露种子层130，其中选用激光划刻的方式形成该开口，以确保开口形状与栅线电极图案的形状相匹配。
如图5所示，第五步，在开口处通过电镀工艺直接成型铜层142，其中铜层142填充非导电介质膜层150上的开口，以使非导电介质膜层150与种子层130相接触，并确保铜层142的形状与栅线电极图案的形状相匹配。第六步，在铜层142的外露面上电镀金属锡，已形成覆盖铜层142的锡层144，从而完成单晶硅异质结太阳能电池100的制备。
实施例十一
如图5和图6所示，在本发明第十一方面实施例中，本发明的具体实施方式是在沉积完非晶硅叠层114及透明导电氧化物层120的硅基片112上印刷较薄的贱金属栅线电极图案作为电镀前的种子层130。贱金属低温浆料可以是镍，钛，钛钨，银铜等。印刷完贱金属后，经低温200℃退火后在硅片的正反两面再沉积一层介质膜作为电镀时的非导电介质膜层150。非导电介质膜层150起到电镀时保护电池表面的作用，同时也起到增透的作用，可以提升电池的短路电流。之后，在种子层130的顶端用激光成型开口，露出种子层130。最后采用电镀或化学镀的方式沉积铜层142与锡层144导电层140。锡层144的作用是保护铜层142及后续制作组件时的焊接。非导电介质膜层150不需要去除，起到电池效率增益的作用。硅基片112为N型片或P型片。
使用贱金属制作栅线电极，采用铜与透明导电氧化物不直接接触，以电镀的方法实现，完全取代或基本取代银的使用，因此电池的栅线电极制作成本可下降3倍。同时使用非导电致密性介质膜作为电镀时的非导电介质膜层150，非导电介质膜层150的使用使得电池的短路电流有所增益，转换效率上可增加0.2％。
本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，包括：
由内至外依次设置的基材、透明导电氧化物层和种子层，所述种子层作为栅线电极图案；
导电层，设于所述种子层上，作为与所述电极图案对应的电极；
其中，所述种子层的扩散能力低于所述导电层的扩散能力，用于阻止其上的所述导电层扩散至所述透明导电氧化物层。
2.根据权利要求1所述的单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述导电层包括：
铜层，设于所述种子层上；所述种子层的成分包括以下中的至少一种：
镍或镍合金、钛或钛合金、钛钨合金，及银或银铜合金。
3.根据权利要求2所述的单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，还包括：
非导电介质膜层，设于所述透明导电氧化物层上，所述非导电介质膜层覆盖所述透明导电氧化物层和所述种子层；
其中，所述非导电介质膜层的成分包括以下中的至少一种：
氧化硅、氮化硅、氧化铝。
4.根据权利要求3所述的单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述种子层对应的所述非导电介质膜层上设有使所述种子层裸露的开口；
所述铜层设于所述开口中。
5.根据权利要求4所述的单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，
所述开口的宽度小于所述种子层的宽度；
一部分所述铜层嵌设于所述开口中，其余部分所述铜层的宽度不小于所述开口的宽度，且不大于所述种子层的宽度。
6.根据权利要求3所述的单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述非导电介质膜层的厚度范围为：大于等于
且小于等于
7.根据权利要求2所述的单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述导电层还包括：
锡层，设于所述非导电介质膜层上且覆盖所述铜层；
其中，所述锡层的厚度范围为：大于等于1um且小于等于3um。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，
所述种子层的厚度范围为：大于等于2um且小于等于10um；
所述铜层的厚度范围为：大于等于5um且小于等于15um。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述基材包括：
硅基片；
非晶硅叠层，设于所述硅基片上，位于所述硅基片和所述透明导电氧化物层之间。
10.一种单晶硅异质结太阳能电池的制作方法，用于制作如权利要求1至9中任一项所述的单晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，包括：
在基材上形成透明导电氧化物层；
在所述透明导电氧化物层上印刷种子层，作为栅线电极图案；
在所述透明导电氧化物层和所述种子层上沉积非导电介质膜层；
在所述非导电介质膜层上开口，以使至少部分所述种子层裸露；
在所述开口处镀铜，以形成填充所述开口的铜层；
形成覆盖所述铜层的锡层，作为与所述电极图案对应的电极，以得到所述单晶硅异质结太阳能电池。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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