CN115621350A - 一种硅基异质结太阳能电池片结构、制备方法及制备系统 - Google Patents
一种硅基异质结太阳能电池片结构、制备方法及制备系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115621350A CN115621350A CN202211314002.9A CN202211314002A CN115621350A CN 115621350 A CN115621350 A CN 115621350A CN 202211314002 A CN202211314002 A CN 202211314002A CN 115621350 A CN115621350 A CN 115621350A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film layer
- thin film
- silicon
- amorphous silicon
- type
- 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
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 84
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 83
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 19
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 161
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 111
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 70
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 20
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- WXRGABKACDFXMG-UHFFFAOYSA-N trimethylborane Chemical compound CB(C)C WXRGABKACDFXMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 claims description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000011049 filling Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 21
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 15
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 7
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000005922 Phosphane Substances 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N diboron Chemical compound B#B ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229910000064 phosphane Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical group N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- ZZIZZTHXZRDOFM-XFULWGLBSA-N tamsulosin hydrochloride Chemical compound [H+].[Cl-].CCOC1=CC=CC=C1OCCN[C@H](C)CC1=CC=C(OC)C(S(N)(=O)=O)=C1 ZZIZZTHXZRDOFM-XFULWGLBSA-N 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 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
- H01L31/0745—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 AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
- H01L31/0747—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 AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
-
- 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
- H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
- H01L31/1868—Passivation
-
- 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
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明属于硅基异质结太阳能电池技术领域，具体涉及一种硅基异质结太阳能电池片结构、制备方法及制备系统，本硅基异质结太阳能电池片结构包括：硅衬底，硅衬底的正面依次叠加设置有正面本征非晶硅薄膜层、正面N型非晶硅掺杂薄膜层、正面TCO薄膜层和正面电极，硅衬底的背面依次叠加设置有背面本征非晶硅薄膜层、背面P型掺杂薄膜层、背面TCO薄膜层和背面电极；正面N型非晶硅掺杂薄膜层通过第二镀膜设备沉积，且通入镀膜设备的氢气的流量与硅烷的流量比值为10‑200；本发明能够改善正面N型非晶硅掺杂薄膜层的电学性能和光学性能，更多的光能够射到硅衬底，增加短路电流，使太阳能电池的短路电流提高约40mA，填充因子提高约0.2％，电池转化效率提高了约0.1％。
Description
技术领域
本发明属于硅基异质结太阳能电池技术领域，具体涉及一种硅基异质结太阳能电池片结构、制备方法及制备系统。
背景技术
现有的硅基异质结太阳能电池中结构中，非晶硅掺杂薄膜层，其带隙较窄，电导率较低。较窄的光学带隙会增加薄膜对入射光的寄生吸收，导致电池短路电流降低， 而电导率偏低，会增加电池的串联电阻，导致填充因子减小，进而降低HJT电池的效 率。
因此，亟需开发一种新的硅基异质结太阳能电池片结构、制备方法及制备系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅基异质结太阳能电池片结构、制备方法及制备系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种硅基异质结太阳能电池片结构，硅衬底，所述硅衬底的正面依次叠加设置有正面本征非晶硅薄膜层、正面N型非晶硅掺杂 薄膜层、正面TCO薄膜层和正面电极，所述硅衬底的背面依次叠加设置有背面本征非 晶硅薄膜层、背面P型掺杂薄膜层、背面TCO薄膜层和背面电极；
进一步地，所述正面N型非晶硅掺杂薄膜层通过第二镀膜设备沉积，且通入所述第二镀膜设备的氢气的流量与硅烷的流量比值为10-200。
进一步地，所述正面本征非晶硅薄膜层和所述背面本征非晶硅薄膜层的厚度为5nm-10nm，通入所述第二镀膜设备的氢气可对所述正面i层本征层进行氢处理。
进一步地，通入所述第二镀膜设备的气体还包括磷烷，所述正面N型非晶硅掺杂薄膜层的厚度为4nm-15nm。
进一步地，所述第二镀膜设备为等离子气相化学沉积设备或催化化学气相沉积设备。
进一步地，所述硅衬底为n型硅片衬底，所述硅衬底制绒后的厚度为50μm-150 μm。所述正面TCO薄膜层、所述背面TCO薄膜层的膜厚为80nm-120nm。
所述正面电极、背面电极的高度为15um，宽度为60um。
进一步地，所述背面P型掺杂薄膜层为背面P型非晶硅掺杂薄膜层，或所述背面P型掺杂薄膜层为背面P型微晶硅掺杂薄膜层。
进一步地，所述背面P型掺杂薄膜层为背面P型微晶硅掺杂薄膜层，所述背面P 型非晶硅掺杂薄膜层为至少由硅烷掺杂三甲基硼的混合气体沉积而成的层状结构。
本发明还提供了一种硅基异质结太阳能电池片的制备方法，用于制备上述的硅基异质结太阳能电池片结构，具体方式如下：
选取n型单晶硅片作为硅衬底，进行制绒清洗；
在所述硅衬底的正面制备正面本征非晶硅薄膜层，在所述硅衬底的背面本征非晶硅薄膜层；
通过第二镀膜设备在正面本征非晶硅薄膜层上镀正面N型非晶硅掺杂薄膜层，且在制备正面N型非晶硅掺杂薄膜层时，向所述第二镀膜设备中通入的氢气、硅烷及磷 烷，所述氢气的流量与所述硅烷的流量比值为10-200；
在所述背面本征非晶硅薄膜层上镀背面P型掺杂薄膜层；
在所述N型非晶硅掺杂薄膜层上镀正面TCO薄膜层，在所述背面P型掺杂薄膜层 镀背面TCO薄膜层，
在所述正面TCO薄膜层上制备正面电极、在所述背面TCO薄膜层上制备背面电 极。
进一步地，所述背面P型掺杂薄膜层由第三镀膜设备制程，所述背面P型掺杂薄 膜层为背面P型微晶硅掺杂薄膜层时，所述第三镀膜设备的工艺参数为：电源功率为 1000-20000W，压力为50-1000Pa。
本发明还提供了一种制备硅基异质结太阳能电池片的系统，用于制备如权利要求1 所述的硅基异质结太阳能电池片结构，包括依次设置湿法清洗设备、第一镀膜设备、 第二镀膜设备、第三镀膜设备、第四镀膜设备、印制设备、烘干固化设备。
发明的有益效果：
正面N型非晶硅掺杂层采用磷烷(PH3)、硅烷(SiH4)以及氢气(H2)按照一定 比例，利用镀膜设备获得，采用较高的氢稀释比(H2/SiH4的气体流量比)的工艺制备， 避免低氢稀释比正面N型非晶硅掺杂层的如下问题：带隙较窄，电导率较低，较窄的 光学带隙会增加薄膜对入射光的寄生吸收，导致电池短路电流降低，而电导率偏低， 会增加电池的串联电阻，导致填充因子减小，降低HJT电池的效率。
本发明通过优化对正面N型非晶硅掺杂层的制备，使用高氢释比制备正面N型非晶硅掺杂层，能够改善正面N型非晶硅掺杂层的电学性能和光学性能，使得更多的光 能够射到硅衬底，增加短路电流，对本征层的表面产生氢处理(HPT)的效果，能够 饱和钝化本征层薄膜表面的悬挂键，从而使得本征层的钝化效果更好，使太阳能电池 的短路电流提高约40mA，填充因子提高约0.2％，电池转化效率提高了约0.1％。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性 劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中的硅基异质结太阳能电池片结构的结构图；
图2是本发明一实施例中的硅基异质结太阳能电池片结构的制备方法的工艺流程图。
图中：
1、正面电极；2、正面TCO薄膜层；3、正面N型非晶硅掺杂薄膜层；4、正面本 征非晶硅薄膜层；5、硅衬底；6、背面本征非晶硅薄膜层；7、背面P型掺杂薄膜层； 8、背面TCO薄膜层；9、背面电极。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供了一种硅基异质结太阳能电池片结构，如图1所示，硅衬底5，硅衬底 5的上方为硅正面，硅衬底5的下方为背面。硅衬底5的正面依次叠加设置有正面本征 非晶硅薄膜层4、正面N型非晶硅掺杂薄膜层3、正面TCO薄膜层2和正面电极1， 所述硅衬底的背面依次叠加设置有背面本征非晶硅薄膜层6、背面P型掺杂薄膜层7、 背面TCO薄膜层8和背面电极9。
正面N型非晶硅掺杂薄膜层3通过第二镀膜设备沉积，且通入所述第二镀膜设备的氢气的流量与硅烷的流量比值为10-200。
在本实施例中，本实施例通过优化对正面N型非晶硅掺杂薄膜层3的制备，使用 高氢释比制备正面N型非晶硅掺杂薄膜层3，能够改善正面N型非晶硅掺杂薄膜层3 的电学性能和光学性能，使得更多的光能够射到硅衬底5，增加短路电流。
进一步地，所述正面本征非晶硅薄膜层和所述背面本征非晶硅薄膜层的厚度为5nm-10nm，通入所述第二镀膜设备的氢气可对所述正面i层本征层进行氢处理。
对本征层的表面产生氢处理(HPT)的效果，能够饱和钝化正面本征非晶硅薄膜 层表面的悬挂键，从而使得本征层的钝化效果更好，使太阳能电池的短路电流提高约 40mA，填充因子提高约0.2％，电池转化效率提高了约0.1％。
进一步地，通入所述第二镀膜设备的气体还包括磷烷，所述正面N型非晶硅掺杂薄膜层的厚度为4nm-15nm。
进一步地，所述硅衬底为n型硅片衬底，所述硅衬底制绒后的厚度为50μm-150 μm；所述正面TCO薄膜层、所述背面TCO薄膜层的膜厚为80nm-120nm；所述 正面电极、背面电极的高度为15μm，宽度为60μm。
进一步地，所述第二镀膜设备为等离子气相化学沉积设备或催化化学气相沉积设备。第二镀膜设备即指镀膜设备，镀膜设备为等离子气相化学沉积设备 (PlasmaEnhancedChemical Vaper Deposition，简称PECVD)或催化化学气相沉积 设备(catalyticchemical vapor deposition，简称CAT-CVD)。PECVD设备是借助微 波或射频等使含有薄膜成分原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体 化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。PECVD设备包 括采用射频等离子增强化学气相沉积(Rediofrequncy-Plasma Enhanced Chemical Vapor Depositon简称：RF-PECVD)、甚高频等离子增强化学气相沉积(Very High Frequency-Plasma Enhanced Chemical Vapor Depositon简称：VHF-PECVD)等； CAT-CVD的工作原理和PECVD比较相似，都是在气相中引入化学反应，CAT-CVD 引发气相反应的是高温催化剂，硅烷分子在高温催化下快速分解。
RF-PECVD技术是指等离子体化学气相淀积是在低压化学气相淀积的同时， 利用辉光放电等离子对过程施加影响，在衬底上制备出多晶薄膜。这种方法是日 本科尼卡公司在1994年提出的，其等离子体的产生方法多采用射频法，故称为 RF-PECVD。其射频电场采用两种不同的耦合方式，即电感耦合和电容耦合；
VHF-PECVD技术由于VHF激发的等离子体比常规的射频产生的等离子体电 子温度更低、密度更大，因而能够大幅度提高薄膜的淀积速率，在实际应用中获 得了更广泛的应用。
此外，PECVD设备还包括：
(1)介质层阻挡放电增强化学气相淀积(DBD-PECVD)，是有绝缘介质插入放 电空间的一种非平衡态气体放电(又称介质阻挡电晕放电或无声放电)，这种放 电方式兼有辉光放电的大空间均匀放电和电晕放电的高气压运行特点，正逐渐用 于制备硅薄膜中。
(2)微波电子回旋共振等离子体增强化学气相(MWECR-PECVD)， MWECR-PECVD是利用电子在微波和磁场中的回旋共振效应，在真空条件下形成 高活性和高密度的等离子体进行气相化学反应。在低温下形成薄膜的技术。这种 方法的等离子体是由电磁波激发而产生，其常用频率为2450MHz，通过改变电磁 波光子能量可直接改变使气体分解成粒子的能量和生存寿命，从而对薄膜的生成 和膜表面的处理机制产生重大影响，并从根本上决定生成膜的结构、特性和稳定 性。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例提供一种硅基异质结太阳能电池片的制备方法，其包括：
选取n型单晶硅片作为硅衬底，进行制绒清洗；
在硅衬底的正面制备正面本征非晶硅薄膜层，在硅衬底的背面本征非晶硅薄膜层；
通过镀膜设备在正面本征非晶硅薄膜层上镀正面N型非晶硅掺杂薄膜层，且在制备正面非晶硅n层掺杂层时，向镀膜设备中通入的氢气、硅烷及磷烷，所述氢气的流 量与所述硅烷的流量比值为10-200；
在背面本征非晶硅薄膜层上镀背面P型掺杂薄膜层；
在N型非晶硅掺杂薄膜层上镀正面TCO薄膜层，在背面P型掺杂薄膜层镀背面 TCO薄膜层。
在正面TCO薄膜层上制备正面电极、在背面TCO薄膜层上制备背面电极；
在本实施例中，所述硅衬底5的厚度为50μm-150μm；正面本征非晶硅薄膜层4、 背面本征非晶硅薄膜层6的厚度为5nm-10nm；正面N型非晶硅掺杂薄膜层3的厚度为 4nm-15nm；背面P型掺杂薄膜层4nm-15nm；正面TCO薄膜层2、背面TCO薄膜层 80nm-120nm，方阻为30Ω/□，迁移率为100cm2/V-s，透过率为98％；所述正面电极1、 背面电极9的高度为15μm，宽度为60μm。
在本实施例中，本实施例通过优化对正面N型非晶硅掺杂薄膜层3的制备，使用 高氢释比制备正面N型非晶硅掺杂薄膜层3，能够改善正面N型非晶硅掺杂薄膜层3 的电学性能和光学性能，使得更多的光能够射到硅衬底5，增加短路电流，对本征层的 表面产生氢处理(HPT)的效果，能够饱和钝化本征层薄膜表面的悬挂键，从而使得 本征层的钝化效果更好，使太阳能电池的短路电流提高约40mA，填充因子提高约0.2％， 电池转化效率提高了约0.1％。
在一定条件下，正面N型非晶硅掺杂薄膜层3的导电率随着氢释比的提高而提高。通常，提高氢释比可以提高正面N型非晶硅掺杂薄膜层3的晶态比和晶粒尺寸，从而 电导率会随着氢释比的提高而增加，大大改善正面N型非晶硅掺杂薄膜层3的电学性 能，降低了串联电阻，使得填充因子增加。提高正面N型非晶硅掺杂薄膜层3氢释比 提高正面N型非晶硅掺杂薄膜层3的晶态比和晶粒尺寸的同时，也改变了正面N型非 晶硅掺杂薄膜层3的带隙宽度。随着氢释比的提高，正面N型非晶硅掺杂薄膜层3的 晶态比和晶粒尺寸变大，正面N型非晶硅掺杂薄膜层3中硅原子的排列有序程度提高， 正面N型非晶硅掺杂薄膜层3带隙宽度也变宽，这也大大改善了正面N型非晶硅掺杂 薄膜层3的光学性能，减少了正面N型非晶硅掺杂薄膜层3光的寄生吸收，使得更多 的光能够射到衬底，增加短路电流。同时，使用高氢释比制备正面N型非晶硅掺杂薄 膜层3时，大流量的H2也会对本征层的表面产生氢处理(HPT)的效果，能够饱和钝 化本征层薄膜表面的悬挂键，使得本征层的膜的质量提高，从而使得本征层的钝化效 果更好。
具体制备步骤如下：
(1)首先，选取n型单晶硅片，经过完成制湿法清洗设备进行清洗制绒后，硅片 厚度为135μm，其绒面金字塔高3μm、宽5μm，以形成硅衬底5；
(2)然后采用第一镀膜设备在硅衬底5的正面制备正面本征非晶硅薄膜层4、背 面制备背面本征非晶硅薄膜层6，正面本征非晶硅薄膜层4和制备背面本征非晶硅薄膜 层6厚度为5nm；
(3)采用第二镀膜设备在正面本征非晶硅薄膜层4之上镀正面N型非晶硅掺杂薄膜层3，厚度为6nm，在制备正面N型非晶硅掺杂薄膜层3时，通过调整工艺通入大 流量氢气，提高气体的氢释比(氢气流量与硅烷流量比值为100倍)，在195℃左右的 温度下，将厚度约为6nm左右的正面N型非晶硅掺杂薄膜层3薄膜沉积到正面本征非 晶硅薄膜层4之上，且高氢释比可以使得正面N型非晶硅掺杂薄膜层3薄膜的电导率 变大、带隙变宽，从而提高正面N型非晶硅掺杂薄膜层3薄膜的电学和光学性能，并 且高氢释比对已经镀好的本征层也有氢处理(HPT)的效果，也具备一定的钝化效果；
(4)采用第三镀膜设备在背面本征非晶硅薄膜层6之上镀背面P型掺杂薄膜层7,背面P型掺杂薄膜层7厚度为5nm；
(5)接着采用第四镀膜设备分别在正面N型非晶硅掺杂薄膜层3、背面P型掺杂 薄膜层7镀TCO薄膜，以在正面N型非晶硅掺杂薄膜层3上形成正面TCO薄膜层2、 背面P型掺杂薄膜层7上形成背面TCO薄膜层8，且相应TCO薄膜层的方阻30Ω/□， 迁移率100cm2/V-s，透过率98％；
(6)最后采用印制设备中的丝网印刷设备，利用低温银浆在硅片正背面，栅线高15um，宽60um，经过烘干和固化后，完成微晶硅异质结电池的金属化。
通过对比，与采用低氢释比的正面N型非晶硅掺杂薄膜层3的太阳能电池相比， 采用本发明中非晶硅掺杂N层的制备方法得到的太阳能电池的短路电流提高约40mA， 填充因子(FF)提高约0.2％，电池转化效率提高了约0.1％。
综上所述，本发明通过优化对正面N型非晶硅掺杂薄膜层3的制备，使用高氢释 比制备正面N型非晶硅掺杂薄膜层3，能够改善正面N型非晶硅掺杂薄膜层3的电学 性能和光学性能，使得更多的光能够射到硅衬底，增加短路电流，对本征层的表面产 生氢处理(HPT)的效果，能够饱和钝化本征层薄膜表面的悬挂键，从而使得本征层 的钝化效果更好，使太阳能电池的短路电流提高约40mA，填充因子提高约0.2％，电 池转化效率提高了约0.1％。
上述步骤中提及的第一镀膜设备、第二镀膜设备、第三镀膜设备即指镀膜设备，可以是等离子气相化学沉积设备(PlasmaEnhanced ChemicalVaper Deposition，简称PECVD)或催化化学气相沉积设备(catalytic chemical vapor deposition，简称CAT-CVD)。
正面TCO薄膜层和背面TCO薄膜层中的TCO(Transparent Conducting Oxide) 是指透明导电氧化物；TCO，是一系列兼具透光性和导电性的半导体材料的总称，主 要包括ITO(氧化铟锡)、IWO(钨掺杂氧化铟)、AZO(铝掺杂氧化锌)。提到的 TCO材料中，所有带有I的，都是含有稀有金属铟(In)的。
制备正面TCO薄膜层和背面TCO薄膜层，采用第四镀膜设备，第四镀膜设备包 括磁控溅射法(PVD)和反应等离子沉积法(RPD)。磁控溅射法(PVD)是在真空 室中，利用高能粒子轰击靶材表面，使被轰击出来的粒子在衬底表面形成薄膜；反应 等离子沉积法(RPD)是使用离子源经磁场偏转后轰击到靶材上，将靶材原子轰击出 来沉积到样品上，减小了离子对衬底表面的轰击和刻蚀。
实施例3
基于实施例1或实施例2，背面P型掺杂薄膜层7为背面P型非晶硅掺杂薄膜层， 或所述背面P型掺杂薄膜层7为背面P型微晶硅掺杂薄膜层。背面P型掺杂薄膜层7 为背面P型微晶硅掺杂薄膜层，背面P型微晶硅掺杂薄膜层为至少由硅烷掺杂三甲基 硼的混合气体沉积而成的层状结构。
在实施例1或实施例2的基础上，制备一种掺杂三甲基硼的异质结太阳能电池片和一种掺杂乙硼烷的异质结太阳能电池片，在选取同样的N型单晶硅片作为硅衬底， 在相同条件下制备相同厚度的正面本征非晶硅薄膜层4和背面本征非晶硅薄膜层6，之 后，在背面本征非晶硅薄膜层6上制备背面P型微晶硅掺杂薄膜层，具体如下：
采用第三镀膜设备(RF-PECVD)在背面本征非晶硅薄膜层6之上背面P型微晶硅 掺杂薄膜层，采用相同的压力值、功率值(电源功率为1000-20000W，压力为50-1000Pa)， 相同的氢气流量和硅烷流量比值，单一变量为，微晶硅掺杂物质的不同，方式一掺杂 乙硼烷，方式二掺杂三甲基硼，微晶掺杂物质流量与硅烷的流量比相同，制备的背面P 型微晶硅掺杂薄膜层相同，通过拉曼散射光谱分析可以获得材料的晶化率。具体地， 多次对单片的背面P型微晶硅掺杂薄膜层进行多个单点测试后，可采用OMNIC、origin 软件进行分峰拟合，由峰面积计算晶化率。结果如下表2：
| 实验组 | 晶化率1 | 晶化率2 | 晶化率3 | 晶化率平均值 |
| 方式一 | 0.301 | 0.304 | 0.295 | 0.300 |
| 方式二 | 0.590 | 0.603 | 0.607 | 0.600 |
方式一为制备的是掺杂乙硼烷的背面P型微晶硅掺杂薄膜层，平均晶化率值为0.300，组2制备的是掺杂三甲基硼的的背面P型微晶硅掺杂薄膜层，平均晶化率值为0.600，可见，掺杂三甲基硼的背面P型微晶硅掺杂薄膜层的晶化率明显高于掺杂乙硼 烷的背面P型微晶硅掺杂薄膜层的晶化率。
另外，再经过反复实验，从对比结果来看，均可验证掺杂三甲基硼的背面P型微 晶硅掺杂薄膜层的晶化率明显高于掺杂乙硼烷的背面P型微晶硅掺杂薄膜层的晶化率。
采用三甲基硼作为微晶掺杂物质可以明显提高晶化率的理论依据如下：
乙硼烷(B2H6)作为异质结太阳能电池片常用的一种硼掺杂剂，含有较多的B-B，B-H弱键。在背面P型微晶硅掺杂薄膜层制备中中掺入乙硼烷(B2H6)，容易引入这 些B-B，B-H弱键，导致一些高密度缺陷态，降低了薄膜的晶化率。
此外，采用乙硼烷(B2H6)掺杂，背面P型微晶硅掺杂薄膜层的硼不稳定，容易 脱离键合位置，产生新的悬挂键，造成原子有序性下降，缺陷态密度增加，所以掺入 B2H6后微晶硅薄膜的晶化率下降。
另一方面，乙硼烷(B2H6)易于分解，在等离子体中首先分解未BHx(x＝0，1，2) 和H+等，这些离子与硅烷(SiH4)和H2反应分子碰撞，促进了硅烷(SiH4)和H2的 分解，起到了增加等离子体密度的作用，导致薄膜生长速率加快，使得沉积的薄膜较 为疏松，薄膜晶化率降低。
而采用三甲基硼进行掺杂，硼原子与三个甲基相连，他们之间的价键完全相同，其化学键比较紧密，没有B-B，B-H等弱键，热稳定性比较好。与乙硼烷(B2H6)掺 杂的微晶层相比，三甲基硼掺杂的微晶硅，晶化率较高，更容易制备出高晶化率的微 晶层。
实施例4
一种制备硅基异质结太阳能电池片的系统，用于制备实施例1至实施例3所述的硅基异质结太阳能电池片结构，制备硅基异质结太阳能电池片的系统包括依次设置湿 法清洗设备、第一镀膜设备、第二镀膜设备、第三镀膜设备、第四镀膜设备、印制设 备、烘干固化设备。第一镀膜设备、第二镀膜设备、第三镀膜设备均可以是等离子气 相化学沉积设备或催化化学气相沉积设备。其中，湿法清洗设备用于对硅衬底5进行 制绒清洗；第一镀膜设备，用于在硅衬底5的正面镀正面本征非晶硅薄膜层、背面镀 背面本征非晶硅薄膜层；第二镀膜设备，用于在正面本征非晶硅薄膜层4上镀正面N 型非晶硅掺杂薄膜层3；第三镀膜设备用于在背面本征非晶硅薄膜层6上镀背面P型掺 杂薄膜层7；第四镀膜设备(PAR或PVD)设备用于制备正面TCO薄膜层2和背面 TCO薄膜层8；印制设备可以是丝网印刷设备或钢网印刷设备或电镀设备，用于制备 正面电极2和背面电极9，烘干固化设备用于对制程后的硅片进行烘干固化。
需要说明的是，第一镀膜设备可以不止包括一个镀膜设备，由于对硅片正面或背面 进行镀膜处理的膜厚和加工时间的不同，会导致形成一定厚度的膜层需要一个、两个或多个镀膜设备制程，同理第二镀膜设备、第三镀膜设备可以是不止包括一个镀膜设 备。
本申请中选用的各个器件(未说明具体结构的部件)均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规 实验方法获知。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连 接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接 相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况 理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图 所示的方位或位置关系，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。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的 技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范 围。
Claims (10)
1.一种硅基异质结太阳能电池片结构，其特征在于，包括：
硅衬底，所述硅衬底的正面依次叠加设置有正面本征非晶硅薄膜层、正面N型非晶硅掺杂薄膜层、正面TCO薄膜层和正面电极，所述硅衬底的背面依次叠加设置有背面本征非晶硅薄膜层、背面P型掺杂薄膜层、背面TCO薄膜层和背面电极；
所述正面N型非晶硅掺杂薄膜层通过第二镀膜设备沉积，且通入所述第二镀膜设备的氢气的流量与硅烷的流量比值为10-200。
2.如权利要求1所述的硅基异质结太阳能电池片结构，其特征在于，
所述正面本征非晶硅薄膜层和所述背面本征非晶硅薄膜层的厚度为5nm-10nm，通入所述第二镀膜设备的氢气可对所述正面i层本征层进行氢处理。
3.如权利要求1所述的硅基异质结太阳能电池片结构，其特征在于，
通入所述第二镀膜设备的气体还包括磷烷，所述正面N型非晶硅掺杂薄膜层的厚度为4nm-15nm。
4.如权利要求1所述的硅基异质结太阳能电池片结构，其特征在于，
所述第二镀膜设备为等离子气相化学沉积设备或催化化学气相沉积设备。
5.如权利要求1所述的硅基异质结太阳能电池片结构，其特征在于，
所述硅衬底为n型硅片衬底，所述硅衬底制绒后的厚度为50μm-150μm。
所述正面TCO薄膜层、所述背面TCO薄膜层的膜厚为80nm-120nm。
所述正面电极、背面电极的高度为15μm，宽度为60μm。
6.如权利要求3所述的硅基异质结太阳能电池片结构，其特征在于，
所述背面P型掺杂薄膜层为背面P型非晶硅掺杂薄膜层，或所述背面P型掺杂薄膜层为背面P型微晶硅掺杂薄膜层。
7.如权利要求4所述的硅基异质结太阳能电池片结构，其特征在于，
所述背面P型掺杂薄膜层为背面P型微晶硅掺杂薄膜层，所述背面P型微晶硅掺杂薄膜层为至少由硅烷掺杂三甲基硼的混合气体沉积而成的层状结构。
8.一种硅基异质结太阳能电池片的制备方法，用于制备如权利要求1所述的硅基异质结太阳能电池片结构，其特征在于，包括：
选取n型单晶硅片作为硅衬底，进行制绒清洗；
在所述硅衬底的正面制备正面本征非晶硅薄膜层，在所述硅衬底的背面制备背面本征非晶硅薄膜层；
在正面本征非晶硅薄膜层上镀正面N型非晶硅掺杂薄膜层，且在制备正面N型非晶硅掺杂薄膜层时，向所述第二镀膜设备中通入的氢气、硅烷及磷烷，所述氢气的流量与所述硅烷的流量比值为10-200；
在所述背面本征非晶硅薄膜层上镀背面P型掺杂薄膜层；
在所述N型非晶硅掺杂薄膜层上镀正面TCO薄膜层，在所述背面P型掺杂薄膜层镀背面TCO薄膜层；
在所述正面TCO薄膜层上制备正面电极、在所述背面TCO薄膜层上制备背面电极。
9.如权利要求8所述的硅基异质结太阳能电池片的制备方法，其特征在于，
所述背面P型掺杂薄膜层由第三镀膜设备制程，所述背面P型掺杂薄膜层为背面P型微晶硅掺杂薄膜层时，所述第三镀膜设备的工艺参数为：电源功率为1000-20000W，压力为50-1000Pa。
10.一种制备硅基异质结太阳能电池片的系统，用于制备如权利要求1所述的硅基异质结太阳能电池片结构，其特征在于，包括依次设置的湿法清洗设备、第一镀膜设备、第二镀膜设备、第三镀膜设备、第四镀膜设备、印制设备、烘干固化设备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211314002.9A CN115621350A (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 一种硅基异质结太阳能电池片结构、制备方法及制备系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211314002.9A CN115621350A (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 一种硅基异质结太阳能电池片结构、制备方法及制备系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115621350A true CN115621350A (zh) | 2023-01-17 |
Family
ID=84864618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211314002.9A Pending CN115621350A (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 一种硅基异质结太阳能电池片结构、制备方法及制备系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115621350A (zh) |
-
2022
- 2022-10-25 CN CN202211314002.9A patent/CN115621350A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4433131B2 (ja) | シリコン系薄膜の形成方法 | |
| US8389389B2 (en) | Semiconductor layer manufacturing method, semiconductor layer manufacturing apparatus, and semiconductor device manufactured using such method and apparatus | |
| US20080188062A1 (en) | Method of forming microcrystalline silicon film | |
| US20110297227A1 (en) | Hetero solar cell and method for producing hetero solar cells | |
| US20090255581A1 (en) | Thin film silicon solar cell and manufacturing method thereof | |
| US6488995B1 (en) | Method of forming microcrystalline silicon film, method of fabricating photovoltaic cell using said method, and photovoltaic device fabricated thereby | |
| JP2002206168A (ja) | シリコン系薄膜の形成方法、シリコン系半導体層の形成方法及び光起電力素子 | |
| JP2002343993A (ja) | 薄膜多結晶太陽電池及びその形成方法 | |
| JP2007208093A (ja) | 堆積膜の形成方法及び光起電力素子の形成方法 | |
| JP2002371357A (ja) | シリコン系薄膜の形成方法、シリコン系薄膜及び半導体素子並びにシリコン系薄膜の形成装置 | |
| CN115566094A (zh) | 异质结太阳能电池片及其制备方法 | |
| CN115632089A (zh) | 异质结电池的制备方法、异质结电池结构、及其加工系统 | |
| WO2012065957A2 (en) | Improved a-si:h absorber layer for a-si single- and multijunction thin film silicon solar cell | |
| CN115621350A (zh) | 一种硅基异质结太阳能电池片结构、制备方法及制备系统 | |
| CN114188443A (zh) | 一种降低碎片率的薄硅片hjt电池制备方法 | |
| TWI484654B (zh) | 薄膜太陽能電池之製造方法 | |
| JP2008004813A (ja) | シリコン系薄膜光電変換素子の製造方法、製造装置およびシリコン系薄膜光電変換素子 | |
| WO2021039764A1 (ja) | 積層構造体、及び積層構造体の製造方法 | |
| TW201201396A (en) | Method for manufacturing a solar panel | |
| CN219553652U (zh) | 一种硅基异质结太阳能电池及系统 | |
| JP2018019107A (ja) | プラズマｃｖｄ装置並びに結晶シリコン系太陽電池及びこれを作製するプラズマｃｖｄ法 | |
| CN216773263U (zh) | 一种tco叠层异质结太阳能结构 | |
| JP2001291882A (ja) | 薄膜の製造方法 | |
| CN102021538A (zh) | 薄膜沉积方法 | |
| JP2933452B2 (ja) | 太陽電池 |
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 |