CN203503678U - 一种hit太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种HIT太阳能电池，包括N型单晶硅片、N型单晶硅片正面的本征氢化非晶硅薄膜（i-a-Si:H），在i-a-Si:H薄膜上沉积的P型重掺杂的镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜（P–nc-SiOX）；在P–nc-SiOX上镀有正面透明导电薄膜（TCO），在正面的TCO上印刷的银金属栅线正电极；N型单晶硅片背面的本征纳米晶硅薄膜（i-nc-Si:H），在背面的i-nc-Si:H沉积的N型重掺杂非晶硅薄膜（N-a-Si:H）；在N-a-Si:H薄膜上镀有背面TCO薄膜，在背面TCO薄膜上印刷的银金属栅线正电极。本实用新型的优点是：利用薄的、低寿命的N型硅片降低成本；提高电池的开路电压；增强了对透过光的吸收。

Description

一种HIT太阳能电池
技术领域
本实用新型涉及一种HIT太阳能电池。 
背景技术
HIT太阳能电池由于综合了N型单晶硅高电子迁移率和非晶硅薄膜的高吸收系数的优点，因此转化效率较高。由于HIT太阳能电池的温度劣化系数小，且双面发电。在相同面积条件下，每年的发电量可以比多晶硅电池高35%左右，因此具有很大的市场潜力。传统HIT电池采用200微米厚的高寿命N型硅片作为基底，其成本很高，使得HIT电池的性价比较低。传统HIT电池采用P型非晶硅薄膜作为窗口层，非晶硅薄膜的光学带隙较窄，透光率低，使得太阳能电池在短波长处的响应较小。中国专利两面光照的HIT太阳能电池（申请号CN200720067732）是一种改进型HIT电池专利，该专利采用了较宽带隙的a-SiC薄膜作为窗口层来增加光吸收；然而nc-SiOX薄膜相对于a-SiC薄膜具有更高的光学带隙和好的传输特性。由于HIT电池没有考虑背反射设计，随着硅片越来越薄的发展趋势，透过光的损失对太阳能电池的性能造成较大的影响。然而两面光照的HIT太阳能电池专利用微晶硅（μc-Si:H）薄膜取代了背面的非晶硅薄膜，但是由于微晶硅薄膜存在大量的晶界，使得薄膜具有较大的暗电导。 
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的上述不足，提供一种低成本、高效率的HIT太阳能电池结构。 
为了解决上述技术问题，本实用新型涉及的HIT太能能电池的制备技术方案为：一种HIT太阳能电池，包括N型单晶硅片5，N型单晶硅片5正面的本征非晶硅薄膜4，在正面的本征非晶硅薄膜4上沉积的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜3，在P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜3上镀有正面的透明导电薄膜2，在正面的透明导电薄膜2上印刷的银金属栅线正电极1；N型单晶硅片5背面的本征纳米晶硅薄膜6，在背面的本征纳米晶硅薄膜6上沉积的N型重掺杂纳米晶硅薄膜7，在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上镀有的背面的透明导电薄膜8，在背面的透明导电薄膜8上印刷的银金属栅线背电极9。 
本实用新型采用的N型单晶硅片5，电阻率为1-5Ω/cm，晶向为100、厚度为60-120μm。 
本实用新型采用的正面的本征非晶硅薄膜4的厚度为5nm。 
本实用新型采用的正面的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜3的光学带隙为2.0-2.6eV，厚度为5-20nm。 
本实用新型的背面的本征纳米晶硅薄膜6的光学带隙为1.3-1.6eV，厚度为5-20nm。 
本实用新型的背面的N型重掺杂纳米晶硅薄膜7的厚度为5nm。 
本实用新型的N型单晶硅片5的厚度为80nm，N型单晶硅片5的正面的本征非晶硅薄膜4的厚度为5nm；在N型单晶硅片正面的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜3的光学带隙为2.3eV，厚度为5nm；N型单晶硅片5的背面的本征纳米晶硅薄膜6的光学带隙为1.4eV，厚度为7nm；N型单晶硅片5背面的N型重掺杂纳米晶硅薄膜7的厚度5nm。 
本实用新型的优点是：本实用新型采用厚度60-120微米、低少子寿命的N型硅片做为HIT电池的衬底，这仅是传统HIT电池硅片厚度的1/2，因此可以大幅降低HIT电池的成本，提高其性价比。正面采用宽带隙的P-nc-SiOX薄膜作为窗口层增加透光率，从而有效提高电池的开路电压、短路电流；背面的i-nc-Si:H薄膜可以增强对透过光的吸收，弥补硅片变薄对电池性能的影响。 
附图说明
附图1是本实用新型的HIT太阳能电池的结构示意图。 
各个部分如下所示：1、银金属栅线正电极；2、正面的透明导电薄膜（TCO）；3、P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜（P-nc-SiOX）；4、正面的本征非晶硅薄膜（i-a-Si:H）；5、N型单晶硅片（N-c-Si）；6、背面的本征纳米晶硅薄膜（i-nc-Si:H）；7、N型重掺杂纳米晶硅薄膜（N-a-Si:H）；8、背面的透明导电薄膜（TCO）；9、银金属栅线背电极。 
具体实施方式
本实用新型的HIT太阳能电池，具体制备工艺过程如下： 
（1）、清洗工艺 
单晶硅片采用氢氧化钠溶液抛光，清洗后的硅片为抛光片，要求表面光亮，无斑点、划痕、水迹、硅片表面干净程度要求很宽。 
（2）、PECVD工艺 
平板式PECVD要分别沉积正面的i-a-Si:H薄膜、背面i-nc-Si:H薄膜、重掺杂P-nc-SiOX薄膜、重掺杂N-a-Si:H薄膜、沉积温度200-400℃。 
（3）、磁控溅射工艺 
利用磁控溅射设备分别在HIT电池正反面镀TCO薄膜；薄膜厚度为80-120nm。 
（4）、丝印工艺 
用丝网印刷机印刷窄温银浆，制成窄温电极，无需宽温烧结；正背电极采用对称烧制。 
以下所述的是本实用新型的优选实施方式，本实用新型所保护的范围不限于以下优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说在此实用新型创造构思的基础上，做出的若干变形和改进，都属于本实用新型的保护范围。 
实施例1 
采用电阻率为1Ω/cm，晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为60μm。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。 
（1）、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i-a-Si:H薄膜4，且厚度为5nm。 
（2）、然后在i-nc-Si:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P-nc-SiOX薄膜，厚度为5nm。 
（3）、利用磁控溅射设备在P-nc-SiOX薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌（ZAO）薄膜2，厚度为80nm。 
（4）、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i-nc-Si:H薄膜6，厚度为8nm。 
（5）、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-Si:H薄膜7，厚度5nm。 
（6）、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为80nm。 
（7)、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。 
实施例2 
采用电阻率为1Ω/cm，晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为90μm。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。 
（1）、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i-a-Si:H薄膜4，且厚度为5nm。 
（2）、然后在i-nc-Si:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P-nc-SiOX薄膜，厚度为5nm。 
（3）、利用磁控溅射设备在P-nc-SiOX薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌（ZAO）薄膜2，厚度为80nm。 
（4）、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i-nc-Si:H薄膜6，厚度为8nm。 
（5）、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-Si:H薄膜7，厚度5nm。 
（6）、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为80nm。 
（7)、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。 
实施例3 
采用电阻率为1Ω/cm，晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为120μm。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。 
（1）、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i-a-Si:H薄膜4，且厚度为5nm。 
（2）、然后在i-nc-Si:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P-nc-SiOX薄膜，厚度为5nm。 
（3）、利用磁控溅射设备在P-nc-SiOX薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌（ZAO）薄膜2，厚度为80nm。 
（4）、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i-nc-Si:H薄膜6，厚度为8nm。 
（5）、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-Si:H薄膜7，厚度5nm。 
（6）、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为80nm。 
（7）、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。 
实施例4 
采用电阻率为1Ω/cm，晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80μm。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。 
（1）、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i-a-Si:H薄膜4，且厚度为5nm。 
（2）、然后在i-nc-Si:H薄膜4上沉积光学带隙为2.0eV的P-nc-SiOX薄膜，厚度为5nm。 
（3）、利用磁控溅射设备在P-nc-SiOX薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌（ZAO）薄膜2，厚度为80nm。 
（4）、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i-nc-Si:H薄膜6，厚度为5nm。 
（5）、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-Si:H薄膜7，厚度5nm。 
（6）、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为80nm。 
（7）、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。 
实施例5 
采用电阻率为1Ω/cm，晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80μm。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。 
（1）、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i-a-Si:H薄膜4，且厚度为5nm。 
（2）、然后在i-nc-Si:H薄膜4上沉积光学带隙为2.4eV的P-nc-SiOX薄膜，厚度为10nm。 
（3）、利用磁控溅射设备在P-nc-SiOX薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌（ZAO）薄膜2，厚度为80nm。 
（4）、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i-nc-Si:H薄膜6，厚度为5nm。 
（5）、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-Si:H薄膜7，厚度5nm。 
（6）、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为80nm。 
（7）、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。 
实施例6 
采用电阻率为1Ω/cm，晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80μm。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。 
（1）、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i-a-Si:H薄膜4，且厚度为5nm。 
（2）、然后在i-nc-Si:H薄膜4上沉积光学带隙为2.6eV的P-nc-SiOX薄膜，厚度为20nm。 
（3）、利用磁控溅射设备在P-nc-SiOX薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌（ZAO）薄膜2，厚度为80nm。 
（4）、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i-nc-Si:H薄膜6，厚度为5nm。 
（5）、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-Si:H薄膜7，厚度5nm。 
（6）、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为80nm。 
（7）、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。 
实施例7 
采用电阻率为1Ω/cm，晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80μm。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。 
（1）、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i-a-Si:H薄膜4，且厚度为5nm。 
（2）、然后在i-nc-Si:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P-nc-SiOX薄膜，厚度为5nm。 
（3）、利用磁控溅射设备在P-nc-SiOX薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌（ZAO）薄膜2，厚度为80nm。 
（4）、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i-nc-Si:H薄膜6，厚度为15nm。 
（5）、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-Si:H薄膜7，厚度5nm。 
（6）、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为80nm。 
（7）、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。 
实施例8 
采用电阻率为1Ω/cm，晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80μm。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。 
（1）、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i-a-Si:H薄膜4，且厚度为5nm。 
（2）、然后在i-nc-Si:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P-nc-SiOX薄膜，厚度为5nm。 
（3）、利用磁控溅射设备在P-nc-SiOX薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌（ZAO）薄膜2，厚度为80nm。 
（4）、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.4eV的i-nc-Si:H薄膜6，厚度为10nm。 
（5）、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-Si:H薄膜7，厚度5nm。 
（6）、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为80nm。 
（7）、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。 
实施例9 
采用电阻率为1Ω/cm，晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80μm。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。 
（1）、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i-a-Si:H薄膜4，且厚度为5nm。 
（2）、然后在i-nc-Si:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P-nc-SiOX薄膜，厚度为5nm。 
（3）、利用磁控溅射设备在P-nc-SiOX薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌（ZAO）薄膜2，厚度为80nm。 
（4）、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.6eV的i-nc-Si:H薄膜6，厚度为20nm。 
（5）、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-Si:H薄膜7，厚度5nm。 
（6）、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为80nm。 
（7）、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。 

Claims (7)

1.一种HIT太阳能电池，其特征在于，包括N型单晶硅片（5），N型单晶硅片（5）正面的本征非晶硅薄膜（4），在正面的本征非晶硅薄膜（4）上沉积的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜（3），在P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜（3）上镀有正面的透明导电薄膜（2），在正面的透明导电薄膜（2）上印刷的银金属栅线正电极（1）；N型单晶硅片（5）背面的本征纳米晶硅薄膜（6），在背面的本征纳米晶硅薄膜（6）上沉积的N型重掺杂纳米晶硅薄膜（7），在N型重掺杂纳米晶硅薄膜（7）上镀有的背面的透明导电薄膜（8），在背面的透明导电薄膜（8）上印刷的银金属栅线背电极（9）。 
2.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，N型单晶硅片（5）的厚度为60-120nm。 
3.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，N型单晶硅片（5）的正面的本征非晶硅薄膜（4）的厚度为5nm。 
4.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，在N型单晶硅片（5）正面的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜（3）的光学带隙为2.0-2.6eV，厚度为5-20nm。 
5.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，N型单晶硅片（5）的背面的本征纳米晶硅薄膜（6）的光学带隙为1.3-1.6eV，厚度为5-20nm。 
6.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，N型单晶硅片（5）背面的N型重掺杂纳米晶硅薄膜（7）的厚度5nm。 
7.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，N型单晶硅片（5）的厚度为80nm，N型单晶硅片（5）的正面的本征非晶硅薄膜（4）的厚度为5nm；在N型单晶硅片正面的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜（3）的光学带隙为2.3eV，厚度为5nm；N型单晶硅片（5）的背面的本征纳米晶硅薄膜（6）的光学带隙为1.4eV，厚度为7nm；N型单晶硅片（5）背面的N型重掺杂纳米晶硅薄膜（7）的厚度5nm。 
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