CN113410328A - 一种晶硅异质结太阳能电池 - Google Patents
一种晶硅异质结太阳能电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113410328A CN113410328A CN202110520121.9A CN202110520121A CN113410328A CN 113410328 A CN113410328 A CN 113410328A CN 202110520121 A CN202110520121 A CN 202110520121A CN 113410328 A CN113410328 A CN 113410328A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- amorphous silicon
- hydrogenated amorphous
- silicon
- solar cell
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 89
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- HJELPJZFDFLHEY-UHFFFAOYSA-N silicide(1-) Chemical compound [Si-] HJELPJZFDFLHEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dizinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Zn+2].[Zn+2] JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 37
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 7
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000006388 chemical passivation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
- H01L31/074—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a heterojunction with an element of Group IV of the Periodic Table, e.g. ITO/Si, GaAs/Si or CdTe/Si solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
一种晶硅异质结太阳能电池，属于太阳能光伏技术领域。在硅片的正面也通过沉积上本征氢化非晶硅钝化膜来钝化悬挂键，但是为了减少掺杂氢化非晶硅和TCO的吸收损失，在上本征氢化非晶硅钝化膜正面的掺杂氢化非晶硅只覆盖了小部分面积来作为电子的选择性传输通道。减少n型掺杂氢化非晶硅的覆盖面积是基于太阳电池的衬底也为n型掺杂，电子为多数载流子，其在衬底中有良好的传输能力。虽然减少了前表面场的覆盖面积会使电子的扩散距离变大，但良好的传输能力可避免引起传输损失。同样地，正面的透明导电氧化物薄膜也仅沉积在n型掺杂氢化非晶硅上部，透明导电氧化物薄膜上部有金属电极来形成紧密欧姆接触。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种基于晶硅衬底的异质结太阳能电池。
背景技术
基于高可靠性、高发电效率、低成本等优势，晶硅太阳能电池一直占据光伏产品市场90％以上份额。其中，晶硅非晶硅异质结太阳能电池(SHJ)因其对称的结构、高开路电压、低的工艺温度、优良的温度特性和光照稳定性且可以双面发电等优势，已逐步成为晶硅电池主流技术之一，受到产业界和学术界的高度关注。
评价太阳能电池性能的参数有开路电压、短路电流和填充因子。SHJ电池是在硅片的前后表面沉积较薄的本征氢化非晶硅薄膜作为钝化层，然后在前后本征层上分别沉积掺杂的p型非晶硅层和n型非晶硅层，形成异质结电池结构(p-a-Si:H\i-a-Si:H\n-c-Si\i-a-Si:H\n-a-Si:H或p-a-Si:H\i-a-Si:H\p-c-Si\i-a-Si:H\n-a-Si:H)，光生电子和空穴通过上下表面的透明导电氧化物薄膜输运至金属电极。现有技术中，非晶硅主要有本征非晶硅和掺杂非晶硅，本征非晶硅对c-Si界面的悬挂键的钝化效果至关重要，优质的钝化层可减少界面复合，从而提高少子寿命和开路电压,称为“化学钝化”，是高效电池的关键。掺杂非晶硅层的作用为通过p型掺杂非晶硅功函数大、n型掺杂非晶硅功函数小的特点，使能带弯曲，分别作为空穴选择传输层和电子选择传输层，进一步抑制了载流子的复合损失，也被称作“场效应钝化”。然而，尽管标准的前背接触的SHJ太阳能电池有高的光电转换效率，25.11％，但是受SHJ电池的结构的制约，SHJ电池的短路电流参数低于钝化发射极背面定域扩散电池(PERL)，主要原因为受光面掺杂非晶硅层的带隙约为1.7eV,会吸收一部分太阳光，而且由于要保证良好的导电性，掺有杂质原子，导致缺陷密度较多，对太阳光吸收较多。另外，与金属电极接触的透明导电氧化物薄膜(TCO)载流子密度高，引起“自由载流子吸收”现象。前表面a-Si和TCO这两个因素导致的光损失称为“寄生吸收”现象，导致SHJ电池短路电流较低，从而限制了SHJ电池充分发挥其高开压的优势。针对这个问题，目前的解决方案为采用更宽带隙的化合物材料或间接带隙半导体材料，比如氧化钼、氧化钨、碳化硅、氧化硅、多晶硅等。这些材料的稳定性不高，太阳电池的效率没有大的突破，没办法从根本上解决SHJ电池的寄生吸收问题。发射极和背表面场均位于电池背面的背接触异质结太阳能电池(IBC-SHJ)虽然能解决寄生吸收问题，但是复杂的工艺造成高的生产成本，短时间内难以普及。
为了充分利用硅基异质结太阳能电池的优点并解决上述问题，本发明提供一种新型结构的晶硅异质结太阳能电池及制备方法，能够解决寄生吸收问题，采用此结构可获得高的短路电流密度。
发明内容
为了减少晶硅异质结太阳能电池的寄生吸收问题，实现晶硅异质结太阳能电池效率的最大化，本发明提出了减少透明导电薄膜和掺杂非晶硅层覆盖面积的光管理策略。
一种晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，基本单元为：单晶硅(1)的背面即下表面依次向下为下本征氢化非晶硅钝化层(2)、掺杂氢化非晶硅发射层(3)覆盖整个单晶硅(1)下表面；单晶硅(1)的正面即上表面为上本征氢化非晶硅钝化层(4)覆盖单晶硅(1)的整个上表面，在上本征氢化非晶硅钝化层(4)上表面中间一部分为掺杂氢化非晶硅前表面场层(5)，在上本征氢化非晶硅钝化层(4)上表面除了掺杂氢化非晶硅前表面场层(5)的其他部分为防反射层(6)；在掺杂氢化非晶硅前表面场层(5)的上表面为上透明导电氧化物薄膜(7)，上透明导电氧化物薄膜(7)的上表面设有上金属电极(10)；掺杂氢化非晶硅发射层(3)的下表面为下透明导电氧化物薄膜(8)，下透明导电氧化物薄膜(8)的下表面设有下金属电极(9)；
单晶硅(1)为n型或p型掺杂，掺杂氢化非晶硅发射层(3)对应的为p型掺杂或n型掺杂，单晶硅(1)、下本征氢化非晶硅钝化层(2)和掺杂氢化非晶硅发射层(3)形成p-n结，作为空穴选择传输层；掺杂氢化非晶硅前表面场层(5)的掺杂与单晶硅(1)的掺杂一致，对应的为n型或p型掺杂。
本发明晶硅异质结太阳能电池有多个基本单元串联或/和并联而成，将对应的下金属电极(9)和上金属电极(10)串联或/和并联。
以n型衬底(相当于图1的(1))的晶硅非晶硅异质结太阳能电池为例，硅片的背面被下本征氢化非晶硅钝化膜(相当于图1的(2))和p型掺杂的非晶硅膜(相当于图1的(3))覆盖以此来形成p-n结，作为空穴选择传输层。在硅片的正面也通过沉积上本征氢化非晶硅钝化膜(相当于图1的(4))来钝化悬挂键，但是为了减少掺杂氢化非晶硅和TCO的吸收损失，在上本征氢化非晶硅钝化膜(相当于图1的(4))正面的n型掺杂氢化非晶硅(相当于图1的(5))只覆盖了小部分面积来作为电子的选择性传输通道。减少n型掺杂氢化非晶硅(相当于图1的(5))的覆盖面积是基于太阳电池的衬底也为n型掺杂，电子为多数载流子，其在衬底中有良好的传输能力。虽然减少了前表面场的覆盖面积会使电子的扩散距离变大，但良好的传输能力可避免引起传输损失。同样地，正面的透明导电氧化物薄膜也仅沉积在n型掺杂氢化非晶硅上部，透明导电氧化物薄膜上部有金属电极来形成紧密欧姆接触。为了最大化利用太阳光，在没有覆盖n型掺杂氢化非晶硅的太阳能电池的上表面，沉积有防反射膜。
用来做太阳能电池的衬底的硅片为柴可拉斯基法(简称柴氏法、提拉法或Cz Si)或区熔法(FZ)生产的单晶硅片，掺杂极性可以为n型或者p型，厚度小于250微米；
硅片需要经过抛光和清洁，然后进行制绒工艺(也叫表面织构)来形成绒面，再进行清洗和去除表面的氧化层，获得无污染、适合后续薄膜沉积工艺的、化学稳定的硅片；
下本征氢化非晶硅钝化层(2)和上本征氢化非晶硅钝化层(4)，厚度均小于等于10纳米，采用化学气相沉积工艺沉积；
掺杂氢化非晶硅发射层(3)和掺杂氢化非晶硅前表面场层(5)，厚度均小于等于100纳米，采用化学气相沉积工艺沉积；
上透明导电氧化物薄膜(7)和下透明导电氧化物薄膜(8)均选自为氧化铟锡(ITO)、氧化铝锌(AZO)，厚度小于等于100纳米，采用磁控溅射法沉积；
下金属电极(9)和上金属电极(10)的材料均选自铝、铜、银导电性好的材料，采用蒸镀法、电镀法或丝网印刷法；
防反射层(6)为氮化硅、氟化镁、氧化硅等中的一种或几种组合形成减反膜，每层厚度小于等于100纳米，采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺沉积。
本发明的宗旨为，硅异质结电池的上表面不同的区域有不同的功能，需要覆盖不同的材料。为了实现本发明设计的电池结构，需要进行区域选择性沉积工艺。
附图说明
图1为太阳能电池基本单元截面图：其中，
(1)为单晶硅，n型或p型掺杂；
(2)为下本征氢化非晶硅钝化层，覆盖整个硅片下表面；
(3)为掺杂氢化非晶硅发射极，覆盖的面积对应整个硅片下表面；
(4)为上本征氢化非晶硅钝化层，覆盖整个硅片上表面；
(5)为掺杂氢化非晶硅前表面场，覆盖的面积对应的是整个硅片上表面的一部分，覆盖区域占比小于100％，如80％；
(6)为防反射层，沉积在无掺杂氢化非晶硅前表面场的区域；
(7)为上透明导电氧化物薄膜，位于(5)上方，覆盖的面积对应的是整个硅片上表面的一部分，覆盖区域占比小于100％，如80％；
(8)为下透明导电氧化物薄膜，覆盖整个硅片下表面；
(9)为下金属电极，为金属膜或金属细线；
(10)为上金属电极，为金属细线，位于(7)上方。
图2为一种太阳能电池上表面的示意图，
图3为另一种太阳能电池上表面的示意图，
(11)为防反射层(6)所覆盖的整个区域；
(12)前表面场层(5)和透明导电氧化物薄膜(7)覆盖的整个区域；
(13)为金属导线，其设计有多种形式用以连接透明导电氧化物薄膜。
图4为区域选择性薄膜沉积示意图，
(14)为阴影遮罩(或掩膜版)。
图5为传统晶硅异质结太阳能电池示意图；
图6为本发明实施例异质结太阳能电池示意图(其中对应图1中的(7)-(10)没有在图中体现)。
图7为太阳能电池的仿真结果性能图。
具体实施方式
本发明旨在解决晶硅非晶硅异质结太阳能电池的寄生吸收问题。本发明的实施方式提出一种n型背结区域前表面场(local front surface field)的太阳能电池的制备方法。以n型晶硅异质结太阳能电池为例，工艺包括以下步骤：
(1)湿法化学法对硅片进行预处理，包括抛光、清洗、制绒；
(2)采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)法，以SiH4、H2为反应气体，分别在n型晶硅衬底的正面和背面沉积本征氢化非晶硅薄膜；
(3)以SiH4、H2以及B2H6为反应气体，在本征非晶硅薄膜上继续沉积p型非晶硅薄膜(作为背面的发射极)；
(4)采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)法，且配合阴影遮罩或掩膜版(insitu shadow masking)，以SiH4、H2以及PH3为反应气体，在本征非晶硅薄膜上进行区域选择性沉积n型非晶硅薄膜(作为正面的前表面场)；
(5)采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)法，且配合阴影遮罩或掩膜版，在电池正面的本征非晶硅薄膜上进行区域选择性沉积SiN或SiO2防反射膜；
(6)在前表面场既n型非晶硅薄膜上采用磁控溅射，且配合阴影遮罩或掩膜版制备透明导电薄膜氧化铟锡(ITO)；
(7)在发射极既p型非晶硅薄膜上采用磁控溅射制备透明导电薄膜氧化铟锡(ITO)；
(8)分别于电池发射极和前表面场制备金属导线。
实施例
为了展示本发明的效果，本实施例展示通过仿真工具Silvaco ATLAS进行模拟的参数及结果，仿真采用AM1.5标准太阳光。
对照例结构：
对照例为传统晶硅异质结太阳能电池，模型结构如图6(厚度尺寸对应已标在图上)，太阳能电池模型宽度设定为1000μm。
发明例结构：
发明例为局域前表面场晶硅异质结太阳能电池，模型结构如图7(厚度尺寸对应已标在图上)，太阳能电池模型宽度为1000μm。为了减少前表面非晶硅造成的寄生吸收，在电池的正面，左右两侧的前表面场n-Si:H宽度各100μm，中间为800μm的氮化硅(SiN)绝缘层。
| 电池 | 开路电压(v) | 短路电流(A) | 填充因子(％) | 效率 |
| 发明例 | 0.741 | 3.2E-7 | 83.3 | 11.85％ |
| 对照例 | 0.738 | 2.9E-7 | 83.4 | 10.84％ |
。
Claims (8)
1.一种晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，基本单元为：单晶硅(1)的背面即下表面依次向下为下本征氢化非晶硅钝化层(2)、掺杂氢化非晶硅发射层(3)覆盖整个单晶硅(1)下表面；单晶硅(1)的正面即上表面为上本征氢化非晶硅钝化层(4)覆盖单晶硅(1)的整个上表面，在上本征氢化非晶硅钝化层(4)上表面中间一部分为掺杂氢化非晶硅前表面场层(5)，在上本征氢化非晶硅钝化层(4)上表面除了掺杂氢化非晶硅前表面场层(5)的其他部分为防反射层(6)；在掺杂氢化非晶硅前表面场层(5)的上表面为上透明导电氧化物薄膜(7)，上透明导电氧化物薄膜(7)的上表面设有上金属电极(10)；掺杂氢化非晶硅发射层(3)的下表面为下透明导电氧化物薄膜(8)，下透明导电氧化物薄膜(8)的下表面设有下金属电极(9)；
单晶硅(1)为n型或p型掺杂，掺杂氢化非晶硅发射层(3)对应的为p型掺杂或n型掺杂，单晶硅(1)、下本征氢化非晶硅钝化层(2)和掺杂氢化非晶硅发射层(3)形成p-n结，作为空穴选择传输层；掺杂氢化非晶硅前表面场层(5)的掺杂与单晶硅(1)的掺杂一致，对应的为n型或p型掺杂。
2.按照权利要求1所述的一种晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，晶硅异质结太阳能电池由多个基本单元串联或/和并联而成，将对应的下金属电极(9)和上金属电极(10)串联或/和并联。
3.按照权利要求1所述的一种晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，衬底的硅片为柴可拉斯基法(简称柴氏法、提拉法或Cz Si)或区熔法(FZ)生产的单晶硅片，掺杂极性可以为n型或者p型，厚度小于250微米；硅片需要经过抛光和清洁，然后进行制绒工艺(也叫表面织构)来形成绒面，再进行清洗和去除表面的氧化层，获得无污染、适合后续薄膜沉积工艺的、化学稳定的硅片。
4.按照权利要求1所述的一种晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，下本征氢化非晶硅钝化层(2)和上本征氢化非晶硅钝化层(4)，厚度均小于等于10纳米。
5.按照权利要求1所述的一种晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，掺杂氢化非晶硅发射层(3)和掺杂氢化非晶硅前表面场层(5)，厚度均小于等于100纳米。
6.按照权利要求1所述的一种晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，上透明导电氧化物薄膜(7)和下透明导电氧化物薄膜(8)均选自为氧化铟锡(ITO)、氧化铝锌(AZO)，厚度小于等于100纳米。
7.按照权利要求1所述的一种晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，下金属电极(9)和上金属电极(10)的材料均选自铝、铜、银导电性好的材料，采用蒸镀法、电镀法或丝网印刷法。
8.按照权利要求1所述的一种晶硅异质结太阳能电池，其特征在于，防反射层(6)为氮化硅、氟化镁、氧化硅等中的一种或几种组合形成减反膜，每层厚度小于等于100纳米。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110520121.9A CN113410328A (zh) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | 一种晶硅异质结太阳能电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110520121.9A CN113410328A (zh) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | 一种晶硅异质结太阳能电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113410328A true CN113410328A (zh) | 2021-09-17 |
Family
ID=77678526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110520121.9A Pending CN113410328A (zh) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | 一种晶硅异质结太阳能电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113410328A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114005888A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-02-01 | 杭州晶宝新能源科技有限公司 | 一种太阳能电池及其制备方法 |
| CN114597290A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-06-07 | 通威太阳能（安徽）有限公司 | 异质结太阳能电池的制备方法 |
| CN114823935A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-07-29 | 东方日升新能源股份有限公司 | 一种异质结电池及其制备方法 |
| CN114883425A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-09 | 中国科学院电工研究所 | 一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构 |
| CN114883427A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-09 | 中国科学院电工研究所 | 一种晶硅异质结太阳电池结构及其制备方法 |
| CN115000243A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-09-02 | 中国科学院电工研究所 | 一种晶硅异质结太阳电池的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120048371A1 (en) * | 2010-08-25 | 2012-03-01 | Wonseok Choi | Solar cell and method for manufacturing the same |
| CN103681903A (zh) * | 2012-09-21 | 2014-03-26 | 财团法人工业技术研究院 | 太阳能电池 |
| CN104412394A (zh) * | 2012-06-29 | 2015-03-11 | 洛桑联邦理工学院 | 太阳能电池 |
| CN108461570A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-28 | 南昌大学 | 一种晶体硅双面太阳电池结构 |
| CN109148614A (zh) * | 2017-06-16 | 2019-01-04 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 硅异质结太阳电池及其制备方法 |
-
2021
- 2021-05-12 CN CN202110520121.9A patent/CN113410328A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120048371A1 (en) * | 2010-08-25 | 2012-03-01 | Wonseok Choi | Solar cell and method for manufacturing the same |
| CN104412394A (zh) * | 2012-06-29 | 2015-03-11 | 洛桑联邦理工学院 | 太阳能电池 |
| CN103681903A (zh) * | 2012-09-21 | 2014-03-26 | 财团法人工业技术研究院 | 太阳能电池 |
| CN109148614A (zh) * | 2017-06-16 | 2019-01-04 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 硅异质结太阳电池及其制备方法 |
| CN108461570A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-28 | 南昌大学 | 一种晶体硅双面太阳电池结构 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114005888A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-02-01 | 杭州晶宝新能源科技有限公司 | 一种太阳能电池及其制备方法 |
| CN114597290A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-06-07 | 通威太阳能（安徽）有限公司 | 异质结太阳能电池的制备方法 |
| CN114597290B (zh) * | 2022-02-25 | 2023-07-21 | 通威太阳能（安徽）有限公司 | 异质结太阳能电池的制备方法 |
| CN114823935A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-07-29 | 东方日升新能源股份有限公司 | 一种异质结电池及其制备方法 |
| CN114823935B (zh) * | 2022-05-16 | 2024-05-03 | 东方日升新能源股份有限公司 | 一种异质结电池及其制备方法 |
| CN114883425A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-09 | 中国科学院电工研究所 | 一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构 |
| CN114883427A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-09 | 中国科学院电工研究所 | 一种晶硅异质结太阳电池结构及其制备方法 |
| CN114883427B (zh) * | 2022-05-25 | 2023-10-27 | 中国科学院电工研究所 | 一种晶硅异质结太阳电池结构及其制备方法 |
| CN114883425B (zh) * | 2022-05-25 | 2023-11-21 | 中国科学院电工研究所 | 一种晶硅异质结太阳电池的迎光面结构 |
| CN115000243A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-09-02 | 中国科学院电工研究所 | 一种晶硅异质结太阳电池的制备方法 |
| CN115000243B (zh) * | 2022-05-27 | 2023-11-21 | 中国科学院电工研究所 | 一种晶硅异质结太阳电池的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10084107B2 (en) | Transparent conducting oxide for photovoltaic devices | |
| CN113410328A (zh) | 一种晶硅异质结太阳能电池 | |
| US20080173347A1 (en) | Method And Apparatus For A Semiconductor Structure | |
| CN110707159A (zh) | 一种正背面全面积接触钝化的p型晶硅太阳电池及其制备方法 | |
| US20090255574A1 (en) | Solar cell fabricated by silicon liquid-phase deposition | |
| US20140102524A1 (en) | Novel electron collectors for silicon photovoltaic cells | |
| US20130298973A1 (en) | Tunneling-junction solar cell with shallow counter doping layer in the substrate | |
| US20130112265A1 (en) | Heterojunction solar cell based on epitaxial crystalline-silicon thin film on metallurgical silicon substrate design | |
| US20100243042A1 (en) | High-efficiency photovoltaic cells | |
| JP2010219527A (ja) | バックコンタクト単一ヘテロ接合型太陽電池の製造方法及びバックコンタクト単一ヘテロ接合型太陽電池 | |
| US20080174028A1 (en) | Method and Apparatus For A Semiconductor Structure Forming At Least One Via | |
| US9865754B2 (en) | Hole collectors for silicon photovoltaic cells | |
| JP2008021993A (ja) | 全背面接点構成を含む光起電力デバイス及び関連する方法 | |
| JP2013239694A (ja) | トンネル酸化物を有する後面接合太陽電池 | |
| AU2020429125A1 (en) | Tandem photovoltaic device and production method | |
| US11862741B2 (en) | Solar cell, photovoltaic module, and method for preparing the solar cell | |
| RU2590284C1 (ru) | Солнечный элемент | |
| WO2024060933A1 (zh) | 太阳电池及其制备方法 | |
| CN112768549A (zh) | 一种高光电转换效率的hjt电池及其制备方法 | |
| Fan et al. | Factors affecting the performance of HJT Silicon Solar cells in the intrinsic and emitter layers: a review | |
| CN115985992A (zh) | 一种n型单晶硅hbc太阳能电池结构及其制备方法 | |
| CN111029424B (zh) | 一种硅基双二极管双面太阳能电池及其制备方法 | |
| CN210156406U (zh) | 具有双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构 | |
| CN112349801A (zh) | 叠层电池的中间串联层及生产方法、叠层电池 | |
| RU2757544C1 (ru) | Двухсторонний гетеропереходный фотоэлектрический преобразователь на основе кремния |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210917 |