CN202363468U - 点接触背发射极异质结太阳电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种点接触背发射极异质结太阳电池，它采用背面点接触结构引出电极，两电极都位于背面，n型硅片衬底作为基区，正表面沉积n+型硅薄膜作为前背场，并在其上沉积SiNx薄膜作为减反层，背表面首先采用PECVD技术制备本征缓冲层，并在其上不同区域分别沉积p型掺杂硅薄膜作为发射区和n+层作为两电极的引出区域，接着在背面p型层和n+层上采用热氧化法制备SiO2钝化层，而后分别在两区域激光打孔引出电极，并在其上设置电极，或者直接采用低温丝网印刷制备电极。本实用新型由于正表面没有设置电极，可以消除传统高效电池感光面电极栅线带来的遮光损失。同时，背面采用了点接触结构降低了界面态复合，有利于电池整体性能的提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳电池结构技术领域，特别是一种点接触背发射极异质结太阳电池。
背景技术
硅异质结太阳电池是在晶硅衬底上沉积非晶硅薄膜作为发射极，并且在其上设置前电极，采用传统的丝网印刷技术制备的异质结太阳电池，正面电极覆盖面积占整个电池面积的10％左右，严重影响了电池对光的充分吸收，然而，目前的电极制备技术很难实现理想的高宽比结构，就丝网印刷而言，对设备、浆料等要求较高，为此，避免正面电极带来的遮光损失已经成为提高异质结太阳电池转换效率的关键技术
传统异质结电池正面TCO薄膜的透光性和电阻率制约着电池的整体性能，而且TCO膜的制备工艺相对复杂，如果能够避免正面TCO的影响，能够充分提高电池效率。
影响异质结太阳电池的另一主要因素是界面态复合，传统异质结电池正面电极的存在使得接触区钝化效果减弱，前电极接触处有不可避免的复合，可见，前电极的存在不仅影响了电池对光的充分吸收，而且影响了载流子的有效输运和收集。
此外，传统硅异质结太阳电池的发射层覆盖了单晶硅衬底的整个面积，p-n结区的接触界面较大，然而，薄膜/晶硅界面接触问题一直是异质结电池转换效率的瓶颈。小的结区面积和电极接触有效减小了界面复合，有利于开路电压的提高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：减小传统硅异质结太阳电池前电极带来的遮光损失，同时减小电极的界面接触复合
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种点接触背发射极异质结太阳电池，采用N型硅片作为衬底，N型硅片衬底的前表面沉积N+非晶硅前表面场；N型硅片衬底的背面分区沉积N+非晶硅层和P型非晶硅发射层，N+非晶硅层和P型非晶硅发射层之间相互隔离，在N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上制作各自的电极。
在N+非晶硅前表面场表面沉积有SiNx减反层，在N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上制备有SiO2钝化层，SiO2钝化层上打孔，N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上的电极通过SiO2钝化层上的开孔与N+非晶硅层、P型非晶硅发射层形成点接触。
N+非晶硅前表面场是掺杂N+型非晶硅薄膜，或者是本征缓冲层和掺杂N+型非晶硅薄膜组成的双层或多层膜结构。
P型非晶硅发射层是p型掺杂非晶硅薄膜，或者是背面本征缓冲层与p型掺杂非晶硅薄膜形成的双层或多层硅薄膜。
背面的电极是金属铝膜，或者是由化学方法制备的导电金属薄膜与金属铝膜形成的多层膜。
本实用新型的另一个方案为：一种点接触背发射极异质结太阳电池，采用P型硅片作为衬底，P型硅片衬底的前表面沉积P+非晶硅前表面场；
P型硅片衬底的背面分区沉积N+非晶硅层和P型非晶硅发射层，N+非晶硅层和P型非晶硅发射层之间相互隔离，在N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上制作各自的电极，
在P+非晶硅前表面场表面沉积有SiNx减反层，在N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上制备有SiO2钝化层，SiO2钝化层上打孔，N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上的电极通过SiO2钝化层上的开孔与N+非晶硅层、P型非晶硅发射层形成点接触。
P+非晶硅前表面场是掺杂P+型非晶硅薄膜，或者是本征缓冲层和掺杂P+型非晶硅薄膜组成的双层或多层膜结构。
P型非晶硅发射层是p型掺杂非晶硅薄膜，或者是背面本征缓冲层与p型掺杂非晶硅薄膜形成的双层或多层硅薄膜。
背面的电极是金属铝膜，或者是由化学方法制备的导电金属薄膜与金属铝膜形成的多层膜。
本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型制备了点接触电极结构的薄膜\晶硅异质结电池，由于点接触电极面积较小，可以减小接触复合造成的载流子损失，有利于提高开路电压，改善电池的整体性能。
2)由于两电极共同位于电池背面，完全消除了正面电极带来的遮光损失，改善了电池的吸光性能。
3)正面没有传统电极区域，能够更好的制备SiNx减反膜，并且起到更加良好的钝化效果。
4)正面无需TCO薄膜，有利于改善电池的光、电学性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的太阳电池的结构示意图；
图2是本实用新型的制造流程图；
图中，1.电极，2.N+非晶硅层，3.SiO2钝化层，4.P型非晶硅发射层，5.背面本征缓冲层，6.开孔，7.激光划线，8.N+非晶硅前表面场，9.N型硅片衬底，10.本征缓冲层，11.SiNx减反层。
具体实施方式
以采用N型硅片作为衬底的太阳能电池为例进行说明。
如图1所示，一种点接触背发射极异质结太阳电池，采用N型硅片作为衬底，N型硅片衬底9的前表面沉积N+非晶硅前表面场8，在N+非晶硅前表面场8表面沉积有SiNx减反层11；N型硅片衬底9的背面分区沉积N+非晶硅层2和P型非晶硅发射层4，N+非晶硅层2和P型非晶硅发射层4之间相互隔离，在N+非晶硅层2和P型非晶硅发射层4上制备有SiO2钝化层3，在SiO2钝化层3上打孔，N+非晶硅层2和P型非晶硅发射层4上制作各自的电极1，N+非晶硅层2和P型非晶硅发射层4上的电极1通过SiO2钝化层3上的开孔6与N+非晶硅层2、P型非晶硅发射层4形成点接触，开孔6可以是圆孔也可以是方形孔或其他形状。
N+非晶硅前表面场8是掺杂N+型非晶硅薄膜，或者是本征缓冲层10和掺杂N+型非晶硅薄膜组成的双层或多层膜结构。P型非晶硅发射层4是p型掺杂非晶硅薄膜，或者是背面本征缓冲层5与p型掺杂非晶硅薄膜形成的双层或多层硅薄膜。本征缓冲层的引入主要是利用氢化非晶硅的氢钝化效果，降低少子复合速率。
背面的电极1是金属铝膜，或者是由化学方法制备的其他导电金属薄膜与金属铝膜形成的多层膜。
如图1和2所示，该点接触背发射极异质结太阳电池的制造方法是：衬底采用N型硅片作为基区，前表面沉积掺杂N+型非晶硅薄膜，或者是本征缓冲层10和掺杂N+型非晶硅薄膜组成的双层或多层膜结构作为N+非晶硅前表面场8并且起到钝化作用，并在N+非晶硅前表面场8上采用PECVD技术沉积SiNx薄膜作为SiNx减反层11；背表面首先采用PECVD技术制备背面本征缓冲层5，然后采用PECVD技术同时结合掩膜技术在N型硅片衬底9的背面分区沉积掺杂N+型非晶硅薄膜和p型掺杂非晶硅薄膜，形成N+非晶硅层2和P型非晶硅发射层4，接着采用热氧化法在N+非晶硅层2和P型非晶硅发射层4上制备SiO2钝化层3，然后在其上采用激光打孔，作为电极接触区域，并且在最后采用溅射或者低温丝网印刷技术在背面点接触区域制备电极1。
其步骤包括：
1)采用厚度200μm，电阻率为5Ωcm的N型单、多晶硅片作为衬底，并对表面进行常规清洗；
2)在N型单、多晶硅片衬底正面采用PECVD技术沉积一层5nm厚度的本征a-Si:H缓冲层薄膜；
3)在本征a-Si:H缓冲层薄膜上采用PECVD沉积20nm厚度的掺杂N+型非晶硅薄膜形成N+非晶硅前表面场8；
4)在N+非晶硅前表面场8上采用PECVD制备SiNx减反层11；
5)背表面采用PECVD技术制备3-5nm厚的背面本征a-Si:H缓冲层薄膜；
6)利用掩膜技术在背面本征a-Si:H缓冲层薄膜上部分区域沉积10nm厚的p型掺杂非晶硅薄膜，然后交换掩膜区域，沉积10nm厚的掺杂N+型非晶硅薄膜，作为电子收集极的引出区域；
7)在掺杂N+型非晶硅薄膜和p型掺杂非晶硅薄膜之间激光划线7，隔离N+非晶硅层2和P型非晶硅发射层4的横向导通；
8)在N+非晶硅层2和P型非晶硅发射层4上采用热氧化法制备SiO2钝化层3；
9)在SiO2钝化层3上选定的电极区域进行激光打孔；
10)打孔区低温丝网印刷银浆，使金属电极和N+非晶硅层2和P型非晶硅发射层4充分接触，并在低于300℃条件下低温烘干形成电极1，从而完成太阳电池的制造。
Claims (8)
1.一种点接触背发射极异质结太阳电池，其特征是：采用N型硅片作为衬底，N型硅片衬底的前表面沉积N+非晶硅前表面场；
N型硅片衬底的背面分区沉积N+非晶硅层和P型非晶硅发射层，N+非晶硅层和P型非晶硅发射层之间相互隔离，在N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上制作各自的电极，
在N+非晶硅前表面场表面沉积有SiNx减反层，在N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上制备有SiO2钝化层，SiO2钝化层上打孔，N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上的电极通过SiO2钝化层上的开孔与N+非晶硅层、P型非晶硅发射层形成点接触。
2.根据权利要求1所述的点接触背发射极异质结太阳电池，其特征是：所述的N+非晶硅前表面场是掺杂N+型非晶硅薄膜，或者是本征缓冲层和掺杂N+型非晶硅薄膜组成的双层或多层膜结构。
3.根据权利要求1所述的点接触背发射极异质结太阳电池，其特征是：所述的P型非晶硅发射层是p型掺杂非晶硅薄膜，或者是背面本征缓冲层与p型掺杂非晶硅薄膜形成的双层或多层硅薄膜。
4.根据权利要求1所述的点接触背发射极异质结太阳电池，其特征是：背面的电极是金属铝膜，或者是由化学方法制备的导电金属薄膜与金属铝膜形成的多层膜。
5.一种点接触背发射极异质结太阳电池，其特征是：采用P型硅片作为衬底，P型硅片衬底的前表面沉积P+非晶硅前表面场；
P型硅片衬底的背面分区沉积N+非晶硅层和P型非晶硅发射层，N+非晶硅层和P型非晶硅发射层之间相互隔离，在N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上制作各自的电极，
在P+非晶硅前表面场表面沉积有SiNx减反层，在N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上制备有SiO2钝化层，SiO2钝化层上打孔，N+非晶硅层和P型非晶硅发射层上的电极通过SiO2钝化层上的开孔与N+非晶硅层、P型非晶硅发射层形成点接触。
6.根据权利要求5所述的点接触背发射极异质结太阳电池，其特征是：所述的P+非晶硅前表面场是掺杂P+型非晶硅薄膜，或者是本征缓冲层和掺杂P+型非晶硅薄膜组成的双层或多层膜结构。
7.根据权利要求5所述的点接触背发射极异质结太阳电池，其特征是：所述的P型非晶硅发射层是p型掺杂非晶硅薄膜，或者是背面本征缓冲层与p型掺杂非晶硅薄膜形成的双层或多层硅薄膜。
8.根据权利要求5所述的点接触背发射极异质结太阳电池，其特征是：背面的电极是金属铝膜，或者是由化学方法制备的导电金属薄膜与金属铝膜形成的多层膜。
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