CN116230813A - 异质结电池的制备方法及成膜设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及异质结电池技术领域,具体提供一种异质结电池的制备方法及成膜设备。异质结电池的制备方法包括:提供半导体衬底,半导体衬底具有相对设置的第一表面和第二表面;以第一温度范围,分别在第一表面形成第一非晶半导体层,在第二表面形成第二非晶半导体层,得到中间结构;对中间结构进行加热使中间结构位于第二温度范围,并在加热的过程中对中间结构进行光注入处理,第一温度范围与第二温度范围相同;在进行光注入处理后,在第一非晶半导体层表面形成第一透明导电层,在第二非晶半导体层表面形成第二透明导电层。上述制备方法能够有效提高异质结电池的效率;同时提高能量利用率,简化工艺流程,提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及异质结电池技术领域,具体涉及一种异质结电池的制备方法及成膜设备。
背景技术
太阳能电池是将太阳能直接转化成电能的装置。晶体硅太阳能电池作为光伏电池行业的主流,占据80%以上的市场。晶体硅太阳能电池包含P型层和N型扩散区,交界区形成P-N结。当光线照射到晶体硅表面时,一部分光子被晶体硅材料吸收,光子的能量传递给硅原子,使电子发生跃迁,成为自由电子并在P-N结两侧聚集,产生电位差。当外部接通电路时,在该电位差的作用下,将有电流流过外部电路产生一定的输出功率。异质结电池是一种高效晶硅电池,其具有对称结构,转换效率高、衰减低、低温度系数、高双面率等优点。
异质结电池的生产工艺通常包括以下四步:对单晶硅衬底进行清洗制绒;在单晶硅衬底的正面和背面形成非晶硅膜;在单晶硅衬底的正面和背面形成透明导电层,透明导电层位于非晶硅膜背离单晶硅衬底的一侧表面;在单晶硅衬底的正面和背面形成栅线,栅线位于透明导电层背离单晶硅衬底的一侧表面。
提高异质结电池的效率,一直是行业内孜孜以求的改进目标。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于如何提高异质结电池的效率,进而提供一种异质结电池的制备方法及成膜设备。
本发明提供一种异质结电池的制备方法,包括:提供半导体衬底,所述半导体衬底具有相对设置的第一表面和第二表面;以第一温度范围,分别在所述第一表面形成第一非晶半导体层,在所述第二表面形成第二非晶半导体层,得到中间结构;对所述中间结构进行加热使所述中间结构位于第二温度范围,并在加热的过程中,对所述中间结构进行光注入处理,所述第一温度范围与所述第二温度范围相同;在进行所述光注入处理后,在所述第一非晶半导体层背离所述半导体衬底的一侧表面形成第一透明导电层,在所述第二非晶半导体层背离所述半导体衬底的一侧表面形成第二透明导电层。
可选的,在对所述中间结构进行光注入处理的过程中,照射在所述中间结构上的光的波长为600nm~750nm;照射在所述中间结构上的光的强度为20kW/m2~40kW/m2;所述光注入处理的时间为50s~70s。
可选的,所述第一温度范围和所述第二温度范围均为150℃~210℃。
可选的,形成所述第一非晶半导体层、所述第二非晶半导体层的工艺包括等离子体增强化学气相沉积工艺;所述半导体衬底的材料包括单晶硅,所述第一非晶半导体层、所述第二非晶半导体层的材料包括非晶硅。
可选的,形成所述第一透明导电层、所述第二透明导电层的工艺包括物理气相沉积工艺。
可选的,所述异质结电池的制备方法还包括:在所述第一透明导电层背离所述半导体衬底的一侧表面形成第一栅线,在所述第二透明导电层背离所述半导体衬底的一侧表面形成第二栅线;其中:形成所述第一栅线、所述第二栅线的工艺包括丝网印刷工艺。
本发明还提供一种成膜设备,包括:腔体,所述腔体中具有载板,所述载板适于承载半导体衬底,所述半导体衬底具有相对设置的第一表面和第二表面;沉积机构,所述沉积机构适于以第一温度范围在所述半导体衬底的第一表面和第二表面分别形成第一非晶半导体层和第二非晶半导体层,得到中间结构;加热单元,所述加热单元位于所述腔体中所述载板的底部,所述加热单元适于对所述载板进行加热,使所述中间结构位于第二温度范围,所述第一温度范围与所述第二温度范围相同;
光源,所述光源位于所述腔体中且位于所述载板的上方,所述光源适于在所述中间结构位于第二温度范围时对所述中间结构进行光注入处理。
可选的,所述第一温度范围和所述第二温度范围均为150℃~210℃。
可选的,所述光源的照明功率密度为20kW/m2~40kW/m2。
可选的,所述光源包括红光光源,所述红光光源包括红光LED灯。
本发明技术方案,具有如下优点:
1、本发明提供的异质结电池的制备方法,在形成得到第一非晶半导体层和第二非晶半导体层之后,立即进行光注入处理,这使得光注入的能量全部直接作用在第一非晶半导体层和第二非晶半导体层,而没有受到其他膜层的影响,因此能够有效提高第一非晶半导体层和第二非晶半导体层的钝化效果,进而有效提高异质结电池的效率;刚形成得到第一非晶半导体层和第二非晶半导体层的中间结构仍具有较高的温度,基本满足光注入处理的温度要求,只需对其进行加热使其温度保持恒定,即可进行光注入处理,充分利用形成第一非晶半导体层和第二非晶半导体层的过程中的热量,提高能量利用率;此外,在对上述中间结构进行加热以提高第一非晶半导体层和第二非晶半导体层的质量的同时,对中间结构进行光注入处理,还减少加热次数,简化工艺流程,提高生产效率。
2、本发明提供的成膜设备,通过在腔体内加入光源,以在第一非晶半导体层和第二非晶半导体层形成完成后即可进行光注入处理,不仅能够充分利用形成第一非晶半导体层和第二非晶半导体层的过程中的热量,从而提高能量利用率,还减少加热次数,简化工艺流程,提高生产效率;此外,对现有成膜设备的改动较小,可以方便地进行设备改造,改造前后的工艺无需变化。
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为本发明实施例提供的异质结电池的制备方法的流程示意图;
图2为图1制备得到的异质结电池的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的成膜设备的结构示意图。
附图标识:
1、半导体衬底;2、第一非晶半导体层;21、第一本征非晶硅层;22、n型本征非晶硅层;3、第二非晶半导体层;31、第二本征非晶硅层;32、p型本征非晶硅层;4、第一透明导电层;5、第二透明导电层;6、第一栅线;7、第二栅线;8、腔体;9、载板;10、光源;11、加热单元;12、中间结构。
具体实施方式
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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“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。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了提高非晶硅膜的钝化性能,在异质结电池制备完成后通常对异质结电池进行光注入处理,即,保持异质结电池较高温度的同时,对异质结电池进行强光光照,在一定程度上可以提高异质结电池的效率。具体的,通常采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺形成非晶硅膜,非晶硅膜的材料为氢化非晶硅(a-Si:H)。具体步骤如下:将单晶硅衬底置于腔体的载板上,并对腔体抽真空直至第一真空度;向腔体内通入硅烷SiH4和氢气H2的混合气体;向腔体内的一个电极板施加射频电压,另一电极板接地,从而产生等离子体,等离子体将上述混合气体分解,从而产生自由激元和离子,自由激元扩散到单晶硅衬底上后,在单晶硅衬底表面形成非晶硅材料。为提高非晶硅膜的质量,通常在形成非晶硅膜后,通过对载板进行加热以保持非晶硅膜的较高温度,载板的温度为200℃左右。而后续的光注入处理过程中,电池的温度也保持在200℃左右。由此可见,现有异质结电池的制备方法在形成非晶硅膜后,没有合理利用对载板进行加热的能量,具有较低的能量利用率。
实施方式1:
基于此,参见图1~图2,本实施方式提供一种异质结电池的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1、提供半导体衬底1,所述半导体衬底1具有相对设置的第一表面和第二表面。
具体的,在步骤S1中,半导体衬底1的第一表面和第二表面为绒面(图中未示出),即,半导体衬底1经过制绒;半导体衬底1的材料包括但不限于单晶硅。
步骤S2、以第一温度范围,分别在所述第一表面形成第一非晶半导体层2,在所述第二表面形成第二非晶半导体层3,得到中间结构12。
具体的,在步骤S2中,形成所述第一非晶半导体层2和所述第二非晶半导体层3的工艺均包括但不限于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺,第一温度范围为150℃~210℃。
当半导体衬底1的材料为单晶硅时,所述第一非晶半导体层2和所述第二非晶半导体层3的材料均包括非晶硅。具体的,所述第一非晶半导体层2包括位于第一表面的第一本征非晶硅层21和位于所述第一本征非晶硅层21背离半导体衬底1一侧表面的n型本征非晶硅层22;所述第二非晶半导体层3包括位于第二表面的第二本征非晶硅层31和位于所述第二本征非晶硅层31背离半导体衬底1一侧表面的p型本征非晶硅层32。
进一步地,第一本征非晶硅层21的厚度为6nm~8nm,n型本征非晶硅层22的厚度为8nm~10nm;第二本征非晶硅层31的厚度为6nm~8nm,p型本征非晶硅层32的厚度为8nm~10nm。示例性的,第一本征非晶硅层21的厚度可以为6nm、7nm或8nm,n型本征非晶硅层22的厚度可以为8nm、9nm或10nm;第二本征非晶硅层31的厚度可以为6nm、7nm或8nm,p型本征非晶硅层32的厚度可以为8nm、9nm或10nm。
步骤S3、对所述中间结构12进行加热使所述中间结构12位于第二温度范围,并在所述加热的过程中,对所述中间结构12进行光注入处理。
具体的,在步骤S3中,在对所述中间结构12进行光注入处理的过程中,照射在所述中间结构12上的光的波长优选为600nm~750nm,即,优选采用红光进行光注入处理。一方面,红光具有较强的能量,能较为轻易地破坏非晶硅层中的H-H键,使部分氢原子变为游离态,以钝化非晶硅层中的缺陷;另一方面,红光能够透过单晶硅和非晶硅,即红光能够同时对所述第一非晶半导体层2和所述第二非晶半导体层3进行钝化。示例性的,照射在所述中间结构12上的光的波长可以为600nm、630nm、650nm、670nm、700nm、725nm或750nm。
进一步地,在对所述中间结构12进行光注入处理的过程中,照射在所述中间结构12上的光的强度为20kW/m2~40kW/m2,所述光注入处理的时间为50s~70s;示例性的,照射在所述中间结构12上的光的强度可以为20kW/m2、25kW/m2、30kW/m2、35kW/m2或40kW/m2,所述光注入处理的时间可以为50s、55s、60s、65s或70s,光强越大则注入时间越短。
进一步地,在对所述中间结构12进行光注入处理的过程中,所述中间结构12的温度保持在150℃~210℃。示例性的 ,所述中间结构12的温度可以为150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃或210℃。需要理解的是,在对所述中间结构12进行光注入处理的过程中,所述中间结构12可以稳定在某一温度值,也可以在150℃~210℃这一范围内变动。
步骤S4、在进行所述光注入处理后,在所述第一非晶半导体层2背离所述半导体衬底1的一侧表面形成第一透明导电层4,在所述第二非晶半导体层3背离所述半导体衬底1的一侧表面形成第二透明导电层5。
具体的,在步骤S4中,形成所述第一透明导电层4和所述第二透明导电层5的工艺均包括但不限于物理气相沉积工艺。
进一步地,所述第一透明导电层4和所述第二透明导电层5的材料包括但不限于ITO(氧化铟锡),所述第一透明导电层4和所述第二透明导电层5的厚度均为80nm~110nm;示例性的,所述第一透明导电层4和所述第二透明导电层5的厚度均可以为80nm、90nm、100nm或110nm。
本实施方式中的异质结电池可以为无栅线异质结电池。
上述异质结电池的制备方法,在形成得到第一非晶半导体层和第二非晶半导体层之后,立即进行光注入处理,这使得光注入的能量全部直接作用在第一非晶半导体层和第二非晶半导体层,而没有受到其他膜层的影响,因此能够有效提高第一非晶半导体层和第二非晶半导体层的钝化效果,进而有效提高异质结电池的效率;刚形成得到第一非晶半导体层和第二非晶半导体层的中间结构仍具有较高的温度,基本满足光注入处理的温度要求,只需对其进行加热使其温度保持恒定,即可进行光注入处理,充分利用形成第一非晶半导体层和第二非晶半导体层的过程中的热量,提高能量利用率;此外,在对上述中间结构进行加热以提高第一非晶半导体层和第二非晶半导体层的质量的同时,对中间结构进行光注入处理,还减少加热次数,简化工艺流程,提高生产效率。
实施方式2:
在实施方式1的基础上,本实施方式的异质结电池还包括栅线结构。
具体的,继续参见图2,形成所述栅线结构的步骤包括:在所述第一透明导电层4背离所述半导体衬底1的一侧表面形成第一栅线6,在所述第二透明导电层5背离所述半导体衬底1的一侧表面形成第二栅线7,得到所述异质结电池。形成所述第一栅线6和所述第二栅线7的工艺均包括但不限于丝网印刷工艺和铜电镀工艺。此时,异质结电池可以为含主栅电池片,也可以为无主栅电池片。异质结电池的栅线包括但不限于银栅线、铜栅线。
发明人经长时间的测试研究发现,对于含有栅线结构的异质结电池,在光注入处理过程中,施加在异质结电池上的光和热会损害栅线,影响异质结电池的光电转换性能与结构稳定性。而本实施例在形成第一栅线和第二栅线之前进行光注入处理,能够避免第一栅线和第二栅线受到光和热的损伤,提高异质结电池的光电转换性能与结构稳定性。本发明将光注入和成膜工序融合,充分利用成膜过程中的热量来作用于非晶硅,在进行光注入处理提升效率的过程中,施加在异质结电池上的光和热不损害栅线,同时提升电池效率和结构稳定性。
下面结合具体的实施例和对比例对异质结电池的制备方法和有益效果进行说明:
实施例1
本实施例提供一种异质结电池的制备方法,包括以下步骤:
提供n型单晶硅片,所述单晶硅片的厚度为150μm;
对单晶硅片进行制绒,制绒后的单晶硅片的厚度为135μm;
采用等离子体增强化学气相沉积工艺在单晶硅片的正面依次形成8nm的第一本征非晶硅层和10nm的n型本征非晶硅层,在单晶硅片的背面依次形成8nm的第二本征非晶硅层和10nm的p型本征非晶硅层,得到中间结构;
在单晶硅片的正面和背面形成非晶硅薄膜之后,随即对载板进行加热,使中间结构保持在150℃~210℃范围内,并对中间结构进行光注入处理,光的波长在600nm~750nm范围内,光强为30kW/m2,处理时间为60s;
采用物理气相沉积工艺在n型本征非晶硅层和p型本征非晶硅层的表面分别形成90nm的第一透明导电层和100nm的第二透明导电层;
采用丝网印刷工艺在第一透明导电层的表面形成正面栅线,在第二透明导电层的表面形成背面栅线,丝网印刷所用浆料为银浆浆料,正面栅线和背面栅线中均含有主栅和副栅,即制备得到的异质结电池为含主栅银栅线电池片。
具体的,正面栅线包括正面主栅和正面副栅,正面主栅的高度为13μm~14μm,正面主栅的宽度为65μm~70μm,相邻正面主栅之间的间距为13.3mm,正面副栅的高度为
14μm~15μm,正面副栅的宽度38μm~40μm,相邻正面副栅之间的间距为1.5mm;
背面栅线包括背面主栅和背面副栅,背面主栅的高度为13μm~14μm,背面主栅的宽度为65μm~70μm,相邻背面主栅之间的间距为13.3mm,背面副栅的高度为17μm~18μm,背面副栅的宽度60μm~62μm,相邻背面副栅之间的间距为1.5mm。
实施例2
本实施例提供一种异质结电池的制备方法,其与实施例1提供的异质结电池的制备方法的区别仅在于:正面栅线和背面栅线中均不含主栅,仅含有副栅,即制备得到的异质结电池为无主栅银副栅线电池片。
实施例3
本实施例提供一种异质结电池的制备方法,其与实施例1提供的异质结电池的制备方法的区别仅在于:正面栅线和背面栅线中均采用铜电镀工艺制得,即制备得到的异质结电池为含主栅铜副栅线电池片。
对比例1
本对比例提供一种异质结电池的制备方法,其与实施例1提供的异质结电池的制备方法的区别在于:在形成得到第一本征非晶硅层、n型本征非晶硅层、第二本征非晶硅层、以及p型本征非晶硅层之后,在对中间结构进行加热的过程中,不进行光照。
对比例2
本对比例提供一种异质结电池的制备方法,其与实施例1提供的异质结电池的制备方法的区别在于:在对中间结构进行加热的过程中,不进行光照;在形成正面栅线和背面栅线之后,再对制备得到的异质结电池进行加热和光照,光注入处理的参数与实施例1相同,栅线结构也与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种异质结电池的制备方法,其与实施例2提供的异质结电池的制备方法的区别在于:在形成得到第一本征非晶硅层、n型本征非晶硅层、第二本征非晶硅层、以及p型本征非晶硅层之后,在对中间结构进行加热的过程中,不进行光照。
对比例4
本对比例提供一种异质结电池的制备方法,其与实施例2提供的异质结电池的制备方法的区别在于:在对中间结构进行加热的过程中,不进行光照;在形成正面栅线和背面栅线之后,再对制备得到的异质结电池进行加热和光照,光注入处理的参数与实施例2相同,栅线结构也与实施例2相同。
对比例5
本对比例提供一种异质结电池的制备方法,其与实施例3提供的异质结电池的制备方法的区别在于:在形成得到第一本征非晶硅层、n型本征非晶硅层、第二本征非晶硅层、以及p型本征非晶硅层之后,在对中间结构进行加热的过程中,不进行光照。
对比例6
本对比例提供一种异质结电池的制备方法,其与实施例3提供的异质结电池的制备方法的区别在于:在对中间结构进行加热的过程中,不进行光照;在形成正面栅线和背面栅线之后,再对制备得到的异质结电池进行加热和光照,光注入处理的参数与实施例3相同,栅线结构也与实施例3相同。
测试例1
在中间结构表面形成第一透明导电层和第二透明导电层之前,对实施例1和对比例1制备得到的中间结构进行少子寿命测试。少子寿命测试采用Sinton WCT 120设备,测试时非平衡载流子浓度Δn取值为5×1015cm-3,实施例1和对比例1分别提供10个样品进行测试,并将测试结果取平均值,测试结果请见表1。表1中,iVoc代表隐含开路电压,隐含开路电压的值越高,说明非晶硅膜对n型单晶硅片的钝化效果越好;iFF代表隐含填充因子,iFF越高,膜层之间的接触效果越好,串联电阻越小。
表1
由表1可知,在形成得到非晶硅薄膜后立即进行光注入处理,能够有效提高少子寿命,从而有效改善非晶硅膜对n型单晶硅片的钝化效果。
这里应该理解的是,测试例1对中间结构进行测试,由于实施例1~3具有相同的中间结构,因此没有对实施例2~3的中间结构进行重复测试。
测试例2
对实施例1~3和对比例1~5制备得到的异质结电池进行光电转换性能测试。实施例1~3和对比例1~5分别提供40片异质结电池,并将测试结果取平均值,测试结果如表2所示。其中,VOC代表开路电压,ISC代表短路电流,FF代表填充因子,Eff代表光电转换效率,电池大小均为166mm×166mm。
表2
由实施例1与对比例1的对比、实施例2与对比例3的对比、以及实施例3与对比例5的对比可知,相对于不对异质结电池进行光注入处理,经过光注入处理的异质结电池具有更高的光电转换效率Eff;由实施例1与对比例2的对比、以及实施例2与对比例4的对比可知,与制备得到异质结电池后进行光注入处理相比,在形成栅线结构之前对中间结构进行光注入处理具有更高的光电转换效率Eff,光注入处理对栅线的损伤也会体现为光电转换效率的降低。
参见对比例1和对比例3,通常来说,相对于含主栅结构的异质结电池,无主栅结构的异质结电池短路电流ISC上升,填充因子FF下降。而实施例1与实施例2相比,无主栅的异质结电池ISC上升的同时,填充因子FF下降的程度很小,这使得实施例2的异质结电池光电转换效率Eff更高,这是由于中间结构在光注入处理后缺陷减少钝化加强,使得无主栅结构的异质结电池在填充因子上的劣势得到较好的补偿。同时,无主栅的异质结电池在成本上具有较大优势,即,本发明提供的无主栅异质结电池的制备方法能够在保证光电转换性能的同时,实现异质结电池的进一步降本增效,有利于无主栅工艺的推广。
需要说明的是,对比例6的异质结电池在进行光注入处理后,铜栅线发生脱落,因此无法进行光电转换性能测试。而在形成透明导电层和铜栅线之前,对中间结构进行光注入处理,能够在不影响异质结电池的光电性能的基础上,避免铜栅线受到光注入处理的伤害。同时,与银栅线相比,铜栅线的制备成本更低,即,本发明提供的铜栅线异质结电池的制备方法能够在保证光电转换性能的同时,有助于异质结电池的进一步降本增效,有利于铜栅线工艺的推广。
实施方式3:
针对实施方式1提供的异质结电池的制备方法,目前尚没有成膜设备能直接实施,这是由于现有成膜设备中缺少进行光注入处理的部件,现有成膜设备仅具备常规的沉积功能。为此,参见图3,本实施方式提供一种成膜设备,包括:
腔体8,所述腔体中具有载板9,所述载板适于承载半导体衬底1,所述半导体衬底具有相对设置的第一表面和第二表面;
沉积机构(未图示),所述沉积机构适于以第一温度范围在所述半导体衬底的第一表面和第二表面分别形成第一非晶半导体层和第二非晶半导体层,得到中间结构12;
加热单元11,所述加热单元位于所述腔体中所述载板的底部,所述加热单元适于对所述载板进行加热,使所述中间结构位于第二温度范围,所述第一温度范围与所述第二温度范围相同;
光源10,所述光源位于所述腔体中且位于所述载板的上方,所述光源适于在所述中间结构位于第二温度范围时对所述中间结构进行光注入处理。
上述成膜设备,除了具备常规的沉积功能,还通过在腔体8内加入光源10,以在第一非晶半导体层2和第二非晶半导体层3形成完成后即可进行光注入处理,不仅能够充分利用形成第一非晶半导体层2和第二非晶半导体层3的过程中的热量,从而提高能量利用率,还减少加热次数,简化工艺流程,提高生产效率;此外,对现有成膜设备的改动较小,可以方便地进行设备改造,改造前后的工艺无需变化。
具体的,所述成膜设备属于平板式PECVD化学气相沉积设备,上述设备能够保证具有一非晶半导体层和第二非晶半导体层3的中间结构12整面接受光照和加热,保证光注入处理的效果。
在本实施例中,所述第一温度范围和所述第二温度范围均为150℃~210℃。
作为一种优选的实施方式,所述光源10可以为红光光源;具体的,所述红光光源包括红光LED灯。在其他实施方式中,所述光源10还可以为其他光源,如白光或者红外激光等。
进一步地,所述光源10的照明功率密度为20kW/m2~40kW/m2,例如20kW/m2、30kW/m2或40kW/m2。
在本实施例中,成膜设备还可以包括挡板(未图示),所述挡板位于所述腔体内,当成膜设备在半导体衬底的表面进行第一半导体层和第二半导体层沉积时,挡板位于载板与光源之间,以对光源进行遮挡,以保护光源不被沉积半导体层覆盖;沉积完成后得到中间结构,移去所述挡板,使挡板不位于载板与光源之间,使光源对中间结构进行光注入处理。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种异质结电池的制备方法,其特征在于,包括:
提供半导体衬底,所述半导体衬底具有相对设置的第一表面和第二表面;
以第一温度范围,分别在所述第一表面形成第一非晶半导体层,在所述第二表面形成第二非晶半导体层,得到中间结构;
对所述中间结构进行加热使所述中间结构位于第二温度范围,并在加热的过程中,对所述中间结构进行光注入处理,所述第一温度范围与所述第二温度范围相同;
在进行所述光注入处理后,在所述第一非晶半导体层背离所述半导体衬底的一侧表面形成第一透明导电层,在所述第二非晶半导体层背离所述半导体衬底的一侧表面形成第二透明导电层。
2.根据权利要求1所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,在对所述中间结构进行光注入处理的过程中,照射在所述中间结构上的光的波长为600nm~750nm;照射在所述中间结构上的光的强度为20kW/m2~40kW/m2;所述光注入处理的时间为50s~70s。
3.根据权利要求1所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,所述第一温度范围和所述第二温度范围均为150℃~210℃。
4.根据权利要求1所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,形成所述第一非晶半导体层、所述第二非晶半导体层的工艺包括等离子体增强化学气相沉积工艺;
所述半导体衬底的材料包括单晶硅,所述第一非晶半导体层、所述第二非晶半导体层的材料包括非晶硅。
5.根据权利要求1至4任一项所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,形成所述第一透明导电层、所述第二透明导电层的工艺包括物理气相沉积工艺。
6.根据权利要求1至4任一项所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,还包括:
在所述第一透明导电层背离所述半导体衬底的一侧表面形成第一栅线,在所述第二透明导电层背离所述半导体衬底的一侧表面形成第二栅线;其中:形成所述第一栅线、所述第二栅线的工艺包括丝网印刷工艺。
7.一种成膜设备,其特征在于,包括:
腔体,所述腔体中具有载板,所述载板适于承载半导体衬底,所述半导体衬底具有相对设置的第一表面和第二表面;
沉积机构,所述沉积机构适于以第一温度范围在所述半导体衬底的第一表面和第二表面分别形成第一非晶半导体层和第二非晶半导体层,得到中间结构;
加热单元,所述加热单元位于所述腔体中所述载板的底部,所述加热单元适于对所述载板进行加热,使所述中间结构位于第二温度范围,所述第一温度范围与所述第二温度范围相同;
光源,所述光源位于所述腔体中且位于所述载板的上方,所述光源适于在所述中间结构位于第二温度范围时对所述中间结构进行光注入处理。
8.根据权利要求7所述的成膜设备,其特征在于,所述第一温度范围和所述第二温度范围均为150℃~210℃。
9.根据权利要求7所述的成膜设备,其特征在于,所述光源的照明功率密度为20kW/m2~40kW/m2。
10.根据权利要求7至9任一项所述的成膜设备,其特征在于,所述光源包括红光光源,所述红光光源包括红光LED灯。
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Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130139884A1 (en) * | 2011-12-05 | 2013-06-06 | Lg Electronics Inc. | Solar cell and method for manufacturing the same |
US20140238476A1 (en) * | 2011-10-27 | 2014-08-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof, and photoelectric conversion module |
JP2015072936A (ja) * | 2013-10-01 | 2015-04-16 | 長州産業株式会社 | 光発電素子 |
EP3486953A1 (en) * | 2017-11-15 | 2019-05-22 | Beijing Juntai Innovation Technology Co., Ltd | Heterojunction solar cell and preparation method thereof |
CN110518095A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-29 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 硅异质结太阳电池的光处理方法 |
CN111063769A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-04-24 | 晋能光伏技术有限责任公司 | 一种适用于异质结太阳能电池的光注入工艺 |
CN111710747A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-25 | 中威新能源(成都)有限公司 | 一种硅异质结太阳电池组件的制作方法 |
CN212179820U (zh) * | 2020-06-29 | 2020-12-18 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 一种监控钙钛矿成膜的装置 |
CN113451445A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-09-28 | 宣城睿晖宣晟企业管理中心合伙企业(有限合伙) | 太阳能电池及其制作方法 |
CN113471312A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-10-01 | 安徽华晟新能源科技有限公司 | 一种异质结电池及其制备方法 |
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 |
CN114613882A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-10 | 安徽华晟新能源科技有限公司 | 一种异质结电池的处理方法 |
CN217239386U (zh) * | 2022-02-16 | 2022-08-19 | 通威太阳能(安徽)有限公司 | 沉积装置 |
CN115377254A (zh) * | 2022-10-26 | 2022-11-22 | 意诚新能(苏州)科技有限公司 | 一种异质结太阳能电池及组件的成型工艺 |
-
2023
- 2023-04-26 CN CN202310458027.4A patent/CN116230813A/zh active Pending
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140238476A1 (en) * | 2011-10-27 | 2014-08-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof, and photoelectric conversion module |
US20130139884A1 (en) * | 2011-12-05 | 2013-06-06 | Lg Electronics Inc. | Solar cell and method for manufacturing the same |
JP2015072936A (ja) * | 2013-10-01 | 2015-04-16 | 長州産業株式会社 | 光発電素子 |
EP3486953A1 (en) * | 2017-11-15 | 2019-05-22 | Beijing Juntai Innovation Technology Co., Ltd | Heterojunction solar cell and preparation method thereof |
CN110518095A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-29 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 硅异质结太阳电池的光处理方法 |
CN111063769A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-04-24 | 晋能光伏技术有限责任公司 | 一种适用于异质结太阳能电池的光注入工艺 |
CN111710747A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-25 | 中威新能源(成都)有限公司 | 一种硅异质结太阳电池组件的制作方法 |
CN212179820U (zh) * | 2020-06-29 | 2020-12-18 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 一种监控钙钛矿成膜的装置 |
CN113451445A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-09-28 | 宣城睿晖宣晟企业管理中心合伙企业(有限合伙) | 太阳能电池及其制作方法 |
CN113471312A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-10-01 | 安徽华晟新能源科技有限公司 | 一种异质结电池及其制备方法 |
CN217239386U (zh) * | 2022-02-16 | 2022-08-19 | 通威太阳能(安徽)有限公司 | 沉积装置 |
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 |
CN114613882A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-10 | 安徽华晟新能源科技有限公司 | 一种异质结电池的处理方法 |
CN115377254A (zh) * | 2022-10-26 | 2022-11-22 | 意诚新能(苏州)科技有限公司 | 一种异质结太阳能电池及组件的成型工艺 |
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