CN113675302B - 一种hjt电池的加工方法以及一种hjt电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池技术领域,尤其涉及一种HJT电池的加工方法以及一种HJT电池,加工方法包括以下步骤:在硅衬底的正面、背面分别沉积非晶硅本征层;在正面的非晶硅本征层上沉积第一传输层,在背面的非晶硅本征层上沉积第二传输层;分别在第一传输层和第二传输层上沉积多层TCO膜层,其中,位于最外侧的TCO膜层掺杂有金属氧化物,且金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内;分别在最外侧的TCO膜层上制备金属电极。制备而成的HJT太阳能电池可以获得较佳的结合力,在制备或者使用过程中能有效避免发生栅线脱落的情况,且能获得较高的栅线拉力,同时能获得较大的退火窗口,有利于加工制造,另外无需使用单独的镀铜工艺腔,大大降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域,尤其涉及一种HJT电池的加工方法以及一种HJT电池。
背景技术
HJT太阳能电池具有高效率、工艺简单、抗PID、低温度系数、高发电量、低光衰等特性,可提高光伏组件的可靠性和稳定性。另外HJT太阳能电池是对称结构,双面均可发电,双面率达90%以上,较之于单面太阳能电池,可以多输出至少30-40%的电力,因此HJT电池被视为下一代太阳电池主流产品。
现有HJT太阳能电池在制作过程中,在电池基底上镀TCO膜层,再在TCO膜层上直接沉积金属种子层并电镀成金属栅线,但通过该制作方式制备而成的太阳能电池,其结合力不佳,在制备或者使用过程中容易栅线脱落,且其拉力偏低,仅仅只有0.8N左右,同时后续在镀铜和固定工艺中的退火窗口较低,不易于加工制造,另外需要使用单独增加的镀铜工艺腔,导致PVD镀膜阶段的设备成本大大增加。
发明内容
本发明提供一种HJT电池的加工方法,旨在解决现有加工方法制备而成的HJT太阳能电池结合力不佳,在制备或者使用过程中容易栅线脱落,且其拉力偏低,仅仅只有0.8N左右,同时后续在镀铜和固定工艺中的退火窗口较低,不易于加工制造,另外需要使用单独增加的镀铜工艺腔,导致PVD镀膜阶段的设备成本大大增加的技术问题。
本发明是这样实现的,提供一种HJT电池的加工方法,包括以下步骤:
在硅衬底的正面、背面分别沉积非晶硅本征层;
在正面的非晶硅本征层上沉积第一传输层,在背面的非晶硅本征层上沉积第二传输层;
分别在所述第一传输层和所述第二传输层上沉积多层TCO膜层,其中,位于最外侧的TCO膜层掺杂有金属氧化物,且金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内;
分别在最外侧的TCO膜层上制备金属电极。
更进一步地,所述分别在所述第一传输层和所述第二传输层上沉积多层TCO膜层的步骤,具体包括:
分别在所述第一传输层和所述第二传输层上依次沉积第一TCO膜层、第二TCO膜层和第三TCO膜层。
更进一步地,所述第一TCO膜层的厚度在10nm至40nm范围内,所述第二TCO膜层的厚度在10nm至40nm范围内,所述第三TCO膜层的厚度在5nm至25nm范围内。
更进一步地,所述金属氧化物包含有银、镍、锡,且银、镍、锡的比例为60%、20%、20%。
更进一步地,所述分别在最外侧的TCO膜层上制备金属电极的步骤,具体包括:
分别在最外侧的TCO膜层上镀金属种子层;
分别在所述金属种子层上沉积金属栅线;
分别在所述金属栅线上沉积金属保护层。
本发明还提供一种HJT电池,包括:
硅衬底;
分别设置在所述硅衬底正面、背面的非晶硅本征层;
设置在正面的非晶硅本征层上的第一传输层,设置在背面的非晶硅本征层上的第二传输层;
分别设置在所述第一传输层和所述第二传输层上的多层TCO膜层,其中,位于最外侧的TCO膜层掺杂有金属氧化物,且金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内;
分别设置在最外侧的TCO膜层上的金属电极。
更进一步地,所述TCO膜层设有三层,由内到外依次为第一TCO膜层、第二TCO膜层和第三TCO膜层。
更进一步地,述第一TCO膜层的厚度在10nm至40nm范围内,所述第二TCO膜层的厚度在10nm至40nm范围内,所述第三TCO膜层的厚度在5nm至25nm范围内。
更进一步地,所述金属氧化物包含有银、镍、锡,且银、镍、锡的比例为60%、20%、20%。
更进一步地,所述金属电极为铜电极。
本发明的有益效果在于,在重掺杂有金属氧化物的最外侧TCO膜层上制备金属电极,金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内,制备而成的HJT太阳能电池可以获得较佳的结合力,在制备或者使用过程中能有效避免发生栅线脱落的情况,且能获得较高的栅线拉力,同时能获得较大的退火窗口,有利于加工制造,另外无需使用单独的镀铜工艺腔,大大降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的HJT电池的加工方法的流程框图;
图2是本发明实施例提供的HJT电池的加工方法的另一流程框图;
图3是本发明实施例提供的HJT电池的加工方法的再一流程框图;
图4是本发明实施例提供的HJT电池的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种HJT电池的加工方法,在重掺杂有金属氧化物的最外侧TCO膜层上制备金属电极50,金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内,制备而成的HJT电池可以获得较佳的结合力,在制备或者使用过程中能有效避免发生栅线脱落的情况,且能获得较高的栅线拉力,同时能获得较大的退火窗口,有利于加工制造,另外无需使用单独的镀铜工艺腔,大大降低了生产成本。
实施例一
参考图1,本实施例一提供一种HJT电池的加工方法,包括以下步骤:
步骤10、在硅衬底的正面、背面分别沉积非晶硅本征层;
步骤20、在正面的非晶硅本征层上沉积第一传输层,在背面的非晶硅本征层上沉积第二传输层;
步骤30、分别在所述第一传输层和所述第二传输层上沉积多层TCO膜层,其中,位于最外侧的TCO膜层掺杂有金属氧化物,且金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内;
步骤40、分别在最外侧的TCO膜层上制备金属电极。
TCO膜层(透明导电氧化物,transparentconductiveoxide)主要包括In、Sb、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料,具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等共同光电特性。
在本实施例中,先是选取硅衬底10,硅衬底10可采用n型单晶硅片,再在硅衬底10上进行双面制绒,接着在硅衬底10的正面、背面分别沉积非晶硅本征层20,并在正面的非晶硅本征层20上沉积第一传输层31,在背面的非晶硅本征层20上沉积第二传输层32。在制备第一传输层31和第二传输层32之后,在第一传输层31上沉积多层TCO膜层,并在第二传输层32上沉积多层TCO膜层,接着在正面、背面最外侧的TCO膜层上制备金属电极50。
需要说明的是,第一传输层31可为n型非晶硅层或者p型非晶硅层,第二传输层32可为p型非晶硅层或者n型非晶硅层。具体来说,当在正面的非晶硅本征层20上沉积n型非晶硅层时,在背面的非晶硅本征层20上沉积p型非晶硅层;当在正面的非晶硅本征层20上沉积p型非晶硅层时,在背面的非晶硅本征层20上沉积n型非晶硅层。
其中,位于最外侧的TCO膜层掺杂有金属氧化物,且金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内,制备而成的HJT电池可以获得较佳的结合力,在制备或者使用过程中能有效避免发生栅线脱落的情况,且能获得较高的栅线拉力,同时能获得较大的退火窗口,有利于加工制造,并能够带来较高的电池填充因子(FF)和较高电池效率(Eff),另外无需使用单独的镀铜工艺腔,大大降低了生产成本。
具体地,参考图2,所述分别在所述第一传输层和所述第二传输层上沉积多层TCO膜层的步骤,具体包括:
步骤31、分别在所述第一传输层和所述第二传输层上依次沉积第一TCO膜层、第二TCO膜层和第三TCO膜层。
在电池正面、背面分别沉积第一传输层31和第二传输层32后,再分别在第一传输层31和第二传输层32上依次沉积第一TCO膜层41、第二TCO膜层42和第三TCO膜层43。在三层TCO膜层中,第一TCO膜层41位于最内侧,第三TCO膜层43位于最外侧,第二TCO膜层42位于第一TCO膜层41和第三TCO膜层43之间。
其中,第三TCO膜层43掺杂有金属氧化物,且金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内。在重金属掺杂的第三TCO膜层43上制备金属电极50后,制成的HJT电池可以获得较佳的结合力,在制备或者使用过程中能有效避免发生栅线脱落的情况,且能获得较高的栅线拉力,同时能获得较大的退火窗口,有利于加工制造,并能够带来较高的电池填充因子(FF)和较高电池效率(Eff),另外无需使用单独的镀铜工艺腔,大大降低了生产成本。
在本实施例中,所述第一TCO膜层41的厚度在10nm至40nm范围内,所述第二TCO膜层42的厚度在10nm至40nm范围内,所述第三TCO膜层43的厚度在5nm至25nm范围内。优选地,第一TCO膜层41的厚度为35nm,第二TCO膜层42的厚度为30nm,第三TCO膜层43的厚度为15nm。
在本实施例中,所述金属氧化物包含有银、镍、锡,且银、镍、锡的比例为银占60%、镍占20%、锡占20%。
具体地,参考图3,所述分别在最外侧的TCO膜层上制备金属电极的步骤,具体包括:
步骤41、分别在最外侧的TCO膜层上镀金属种子层;
步骤42、分别在所述金属种子层上沉积金属栅线;
步骤43、分别在所述金属栅线上沉积金属保护层。
在本实施例中,在制备好正面、背面最外侧的TCO膜层(可理解为如上述的第三TCO膜层43)后,先分别在最外侧的TCO膜层上镀金属种子层,再在镀好的金属种子层上沉积金属栅线,最后在金属栅线上沉积金属保护层。在重金属掺杂的最外侧的TCO膜层上制备金属电极50后,制成的HJT电池可以获得较佳的结合力,在制备或者使用过程中能有效避免发生栅线脱落的情况,且能获得较高的栅线拉力,同时能获得较大的退火窗口,有利于加工制造,并能够带来较高的电池填充因子(FF)和较高电池效率(Eff),另外无需使用单独的镀铜工艺腔,大大降低了生产成本。
其中,金属种子层可选为铜种子层,则沉积后的金属栅线即为铜栅线。当然,在其他实施例中,金属种子层也可选为其他,例如银种子层,则沉积后的金属栅线即为银栅线。
其中,金属保护层可选为镍保护层。当然,在其他实施例中,金属保护层也可选为其他,例如银保护层。
实施例二
参考图4,本实施例二提供一种HJT电池,包括:
硅衬底10;
分别设置在所述硅衬底10正面、背面的非晶硅本征层20;
设置在正面的非晶硅本征层20上的第一传输层31,设置在背面的非晶硅本征层20上的第二传输层32;
分别设置在所述第一传输层31和所述第二传输层32上的多层TCO膜层,其中,位于最外侧的TCO膜层掺杂有金属氧化物,且金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内;
分别设置在最外侧的TCO膜层上的金属电极50。
TCO膜层(透明导电氧化物,transparentconductiveoxide)主要包括In、Sb、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料,具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等共同光电特性。
在本实施例中,先是选取硅衬底10,硅衬底10可采用n型单晶硅片,再在硅衬底10上进行双面制绒,接着在硅衬底10的正面、背面分别沉积非晶硅本征层20,并在正面的非晶硅本征层20上沉积第一传输层31,在背面的非晶硅本征层20上沉积第二传输层32。在制备第一传输层31和第二传输层32之后,在第一传输层31上沉积多层TCO膜层,并在第二传输层32上沉积多层TCO膜层,接着在正面、背面最外侧的TCO膜层上制备金属电极50,从而制备如上所述的HJT电池。
需要说明的是,第一传输层31可为n型非晶硅层或者p型非晶硅层,第二传输层32可为p型非晶硅层或者n型非晶硅层。具体来说,当在正面的非晶硅本征层20上沉积n型非晶硅层时,在背面的非晶硅本征层20上沉积p型非晶硅层;当在正面的非晶硅本征层20上沉积p型非晶硅层时,在背面的非晶硅本征层20上沉积n型非晶硅层。
其中,位于最外侧的TCO膜层掺杂有金属氧化物,且金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内,制备而成的HJT电池可以获得较佳的结合力,在制备或者使用过程中能有效避免发生栅线脱落的情况,且能获得较高的栅线拉力,同时能获得较大的退火窗口,有利于加工制造,并能够带来较高的电池填充因子(FF)和较高电池效率(Eff),另外无需使用单独的镀铜工艺腔,大大降低了生产成本。
在本实施例中,所述TCO膜层设有三层,由内到外依次为第一TCO膜层41、第二TCO膜层42和第三TCO膜层43。在制备过程中,先在电池正面、背面分别沉积第一传输层31和第二传输层32,再分别在第一传输层31和第二传输层32上依次沉积第一TCO膜层41、第二TCO膜层42和第三TCO膜层43。在三层TCO膜层中,第一TCO膜层41位于最内侧,第三TCO膜层43位于最外侧,第二TCO膜层42位于第一TCO膜层41和第三TCO膜层43之间。
其中,第三TCO膜层43掺杂有金属氧化物,且金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内。在重金属掺杂的第三TCO膜层43上制备金属电极50后,制成的HJT电池可以获得较佳的结合力,在制备或者使用过程中能有效避免发生栅线脱落的情况,且能获得较高的栅线拉力,同时能获得较大的退火窗口,有利于加工制造,并能够带来较高的电池填充因子(FF)和较高电池效率(Eff),另外无需使用单独的镀铜工艺腔,大大降低了生产成本。
在本实施例中,所述第一TCO膜层41的厚度在10nm至40nm范围内,所述第二TCO膜层42的厚度在10nm至40nm范围内,所述第三TCO膜层43的厚度在5nm至25nm范围内。优选地,第一TCO膜层41的厚度为35nm,第二TCO膜层42的厚度为30nm,第三TCO膜层43的厚度为15nm。
在本实施例中,所述金属氧化物包含有银、镍、锡,且银、镍、锡的比例为银占60%、镍占20%、锡占20%。
其中,所述金属电极50为铜电极。当然,在其他实施例中,金属电极50也可选为其他,例如银电极等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种HJT电池的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
在硅衬底的正面、背面分别沉积非晶硅本征层;
在正面的非晶硅本征层上沉积第一传输层,在背面的非晶硅本征层上沉积第二传输层;
分别在所述第一传输层和所述第二传输层上沉积多层TCO膜层,其中,位于最外侧的TCO膜层掺杂有金属氧化物,且金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内;所述金属氧化物包含有银、镍、锡,且银、镍、锡的比例为60%、20%、20%;
分别在最外侧的TCO膜层上制备金属电极;所述分别在最外侧的TCO膜层上制备金属电极的步骤,具体包括:
分别在最外侧的TCO膜层上镀金属种子层;
分别在所述金属种子层上沉积金属栅线;
分别在所述金属栅线上沉积金属保护层。
2.如权利要求1所述的HJT电池的加工方法,其特征在于,所述分别在所述第一传输层和所述第二传输层上沉积多层TCO膜层的步骤,具体包括:
分别在所述第一传输层和所述第二传输层上依次沉积第一TCO膜层、第二TCO膜层和第三TCO膜层。
3.如权利要求2所述的HJT电池的加工方法,其特征在于,所述第一TCO膜层的厚度在10nm至40nm范围内,所述第二TCO膜层的厚度在10nm至40nm范围内,所述第三TCO膜层的厚度在5nm至25nm范围内。
4.一种HJT电池,其特征在于,包括:
硅衬底;
分别设置在所述硅衬底正面、背面的非晶硅本征层;
设置在正面的非晶硅本征层上的第一传输层,设置在背面的非晶硅本征层上的第二传输层;
分别设置在所述第一传输层和所述第二传输层上的多层TCO膜层,其中,位于最外侧的TCO膜层掺杂有金属氧化物,且金属氧化物的质量比重在0.5%至5.5%范围内;所述金属氧化物包含有银、镍、锡,且银、镍、锡的比例为60%、20%、20%;
分别设置在最外侧的TCO膜层上的金属电极;所述金属电极由以下步骤制成:
分别在最外侧的TCO膜层上镀金属种子层;
分别在所述金属种子层上沉积金属栅线;
分别在所述金属栅线上沉积金属保护层。
5.如权利要求4所述的HJT电池,其特征在于,所述TCO膜层设有三层,由内到外依次为第一TCO膜层、第二TCO膜层和第三TCO膜层。
6.如权利要求5所述的HJT电池,其特征在于,述第一TCO膜层的厚度在10nm至40nm范围内,所述第二TCO膜层的厚度在10nm至40nm范围内,所述第三TCO膜层的厚度在5nm至25nm范围内。
7.如权利要求4所述的HJT电池,其特征在于,所述金属电极为铜电极。
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