CN220400602U - 一种异质结电池 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种异质结电池，包括N型硅片衬底，N型硅片衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，依次沉积在第一表面的第一钝化层、N型掺杂层、第一透明导电层和金属电极，以及依次沉积在第二表面的第二钝化层、P型掺杂层、第二透明导电层和金属电极。其中，第一透明导电层具有第一绒面结构，第一绒面结构包括多个第一凹陷。第二透明导电层具有第二绒面结构，第二绒面结构包括多个第二凹陷。通过在第一透明导电层和第二透明导电层上设置绒面结构，一方面，可以有效降低N型硅片衬底的厚度，节约生产成本。另一方面，有利于第一钝化层和第二钝化层的沉积，保证异质结电池的性能。
Description
技术领域
本申请涉及异质结电池技术领域，尤其涉及一种异质结电池。
背景技术
太阳能是一种可再生的清洁能源，对于人类的可持续发展具有重要的意义。太阳能电池可以将太阳能转化为电能，转化效率、制造成本是决定工业化应用和能源替代的关键因素。目前，硅基太阳能电池占据市场95％以上。随着硅基电池的技术迭代，转化效率持续提升的同时，制造成本越来越高。
在异质结电池制备的过程中，通常采用具有绒面结构的硅片作为衬底。但采用具有绒面结构的衬底时，绒面硅片需要具有强度以及稳定性，这就使得硅片需要具有一定的厚度，导致异质结电池的制造成本较高。而且绒面结构的衬底不利于薄膜沉积，在绒面结构上沉积薄膜的保型性差，影响电池性能。
实用新型内容
本申请提供了一种异质结电池，以解决异质结电池成本高，电池性能差的问题。
本申请提供了一种异质结电池，包括N型硅片衬底，N型硅片衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；第一钝化层，沉积在第一表面；第二钝化层，沉积在第二表面；N型掺杂层，沉积在第一钝化层上；P型掺杂层，沉积在第二钝化层上；第一透明导电层，沉积在N型掺杂层上；第二透明导电层，沉积在P型掺杂层上；金属电极，设置在第一透明导电层和第二透明导电层上；其中，第一透明导电层背离N型掺杂层的一侧设有第一绒面结构，第一绒面结构包括多个第一凹陷；第二透明导电层背离P型掺杂层的一侧设有第二绒面结构，第二绒面结构包括多个第二凹陷。
可选的，第一凹陷为采用盐酸水溶液HCL/H2O腐蚀第一透明导电层形成的，第一凹陷在第一透明导电层表面的直径为0.4～0.8μm；第二凹陷为采用盐酸水溶液HCL/H2O腐蚀第二透明导电层形成的，第二凹陷在第二透明导电层表面的直径为0.4～0.8μm。
可选的，多个第一凹陷为弹孔状凹陷，在第一透明导电层表面的直径分布在[0.4μm，0.8μm]区间内；多个第二凹陷为弹孔状凹陷，在第二透明导电层表面的直径分布在[0.4μm，0.8μm]区间内。
可选的，第一透明导电层为采用物理气相沉积方式在N型掺杂层上形成的，第一透明导电层为掺铝氧化锌AZO或掺镓氧化锌GZO；第二透明导电层为采用物理气相沉积方式在P型掺杂层上形成的，第二透明导电层为掺铝氧化锌AZO或掺镓氧化锌GZO。
可选的，第一透明导电层和/或第二透明导电层的厚度为1-1.5μm。
可选的，N型硅片衬底的厚度为80-150μm，电阻率为1-2Ω·cm；第一钝化层为采用等离子体化学气相沉积方式在第一表面形成的，第一钝化层的厚度为3-5nm；第二钝化层为采用等离子体化学气相沉积方式在第二表面形成的，第二钝化层的厚度为3-5nm。
可选的，N型掺杂层为采用等离子体化学气相沉积方式在第一钝化层上形成的，N型掺杂层的厚度为5-15nm；P型掺杂层为采用等离子体化学气相沉积方式在第二钝化层上形成的，P型掺杂层的厚度为10-15nm。
可选的，第一透明导电层和/或第二透明导电层的电阻率为5～9*10-4Ω·cm，载流子浓度为2.5～6.5*1020cm-3。
本申请提供的异质结电池，包括N型硅片衬底，N型硅片衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，依次沉积在第一表面的第一钝化层、N型掺杂层、第一透明导电层和金属电极，以及依次沉积在第二表面的第二钝化层、P型掺杂层、第二透明导电层和金属电极。其中，第一透明导电层具有第一绒面结构，第一绒面结构包括多个第一凹陷。第二透明导电层具有第二绒面结构，第二绒面结构包括多个第二凹陷。本申请提供的异质结电池，并未采用具有绒面结构的硅片衬底，而是在第一透明导电层和第二透明导电层上设置绒面结构。一方面，可以有效降低N型硅片衬底的厚度，适宜制备薄片结构的异质结电池，还能有效节约生产成本。另一方面，并未在N型硅片衬底上制绒，第一钝化层和第二钝化层是直接沉积在N型硅片衬底的第一表面和第二表面上，有利于第一钝化层和第二钝化层的保型性，保证异质结电池的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种异质结电池的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种异质结电池的剖视图；
图3是本申请实施例提供的一种异质结电池制备方法的流程示意图。
10-N型硅片衬底；11-第一表面；12-第二表面；20-第一钝化层；30-第二钝化层；40-N型掺杂层；50-P型掺杂层；60-第一透明导电层；61-第一凹陷；70-第二透明导电层；71-第二凹陷；80-金属电极。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的其他实施例，都属于本申请的保护范围。
以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，本申请中，“上”、“下”、“内”、“外”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
为便于对申请的技术方案进行，首先对本申请实施例所涉及到的一些概念进行说明。
N型：也称为电子型。在N型半导体中，自由电子为多子，空穴为少子。
P型：也称为空穴型。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子。
等离子体增强化学的气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，PECVD)：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。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。
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术是指在真空条件下采用物理方法将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
短路电流密度(Short Circuit Current Density，Jsc)，短路电流是偏压为零时电池输出的最大光电流，一般以单位面积的短路电流即短路电流密度来代替短路电流，单位是mA/cm2。
开路电压(Open circuit voltage，VOC)电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池在断路时(即没有电流通过两极时)电池的正极的电极电势与负极的电极电势之差，单位mV。
填充因子(Fill Factor，FF)，电池具有最大输出功率时的电流和电压的乘积与短路电流和开路电压乘积的比值称为填充因子。
异质结电池是一种可以将太阳光转换成电能的电池，因具有转换效率高，无污染等优点被广泛使用。在异质结电池制备的过程中，为了满足对光能的吸收，通常是在硅片衬底的两侧进行制绒操作。但是这种具有绒面结构的硅片为了保证强度以及降低破碎率，往往较厚，导致硅片厚度冗余，造成材料浪费，增加制造成本。而且在绒面结构的硅片上沉积薄膜，往往保型性不好，影响电池性能。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种异质结电池，不采用具有绒面结构的硅片，而是在透明导电层上设置绒面结构，将光管理需求转移到透明导电层上。这样，可以有效减薄硅片衬底的厚度，更适宜制备较薄尺寸的异质结电池，而且节约材料，降低生产成本。
图1是本申请实施例提供的一种异质结电池的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的一种异质结电池的剖视图。
参见图1和图2，本申请实施例提供一种异质结电池，包括N型硅片衬底10、第一钝化层20、第二钝化层30、N型掺杂层40、P型掺杂层50、第一透明导电层60、第二透明导电层70和金属电极80。
N型硅片衬底10包括相对设置的第一表面11和第二表面12。第一表面11可以为N型硅片衬底10的上表面，也即正面。第二表面12可以为N型硅片衬底10的下表面，也即背面。
在具体实现中，N型硅片衬底10可以为单晶硅硅片，具体可以为直拉单晶工艺硅片。电阻率为1-2Ω·cm，厚度为80-150μm。
示例性的，N型硅片衬底10的厚度可以为80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、145μm或150μm，当然，也可以为80-150μm中其余未示出的数值。
在一个具体的实施例中，N型硅片衬底10的厚度为150μm。需要强调的是，在制备N型硅片衬底10的过程中可能存在误差，实际制备的N型硅片衬底10的厚度可以为150±5μm。
第一钝化层20沉积在N型硅片衬底10的第一表面11，也即第一钝化层20沉积在N型硅片衬底10的正面。可以通过PECVD技术沉积在N型硅片衬底10的正面，沉积厚度可以为3-5nm。
示例性的，第一钝化层20的沉积厚度可以为3nm、4nm或5nm，当然，也可以为3-5nm中其他未示出的数值。
在具体实现中，第一钝化层20可以为本征非晶硅钝化层或本征非晶硅氧钝化层。
第二钝化层30沉积在N型硅片衬底10的第二表面12，也即第二钝化层30沉积在N型硅片衬底10的背面。可以通过PECVD技术沉积在N型硅片衬底10的背面，沉积厚度可以为3-5nm。
示例性的，第二钝化层30的厚度可以为3nm、4nm或5nm，当然，也可以为3-5nm中其他未示出的厚度。
在具体实现中，第二钝化层30可以为本征非晶硅钝化层或本征非晶硅氧钝化层。
需要强调的是，第一钝化层20和第二钝化层30的材质、沉积厚度可以相同，也可以不同。具体材质和沉积厚度可根据实际的工艺需求适应性调整。
N型掺杂层40沉积在第一钝化层20上。可以通过PECVD技术进行沉积，沉积厚度为5-15nm。
示例性的，N型掺杂层40的沉积厚度可以为5nm、7nm、9nm、11nm、13nm或15nm，当然，也可以为5-15nm中其他未示出的数值。
在具体实现中，N型掺杂层40可以为非晶硅掺杂层或微晶硅氧掺杂层。
P型掺杂层50沉积在第二钝化层30上。可以通过PECVD技术进行沉积，沉积厚度为10-15nm。
示例性的，N型掺杂称的沉积厚度可以为10nm、11nm、12nm、13nm、14nm或15nm，当然，也可以为10-15nm中其他未示出的数值。
在具体实现中，N型掺杂层40可以为非晶硅掺杂层或微晶硅掺杂层。
第一透明导电层60沉积在N型掺杂层40上。可以通过PVD磁控溅射进行沉积，沉积厚度为1-1.5μm。磁控溅射沉积第一透明导电层60可以实现0002晶相方向择优生长，有利于保证电池性能。
示例性的，第一透明导电层60的沉积厚度可以为1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm或1.5μm，当然，也可以1-1.5μm中其他未示出的数值。
具体地，第一透明导电层60背离N型掺杂层40的一侧设置有第一绒面结构，第一绒面结构包括多个第一凹陷61。第一凹陷61为采用盐酸水溶液HCL/H2O腐蚀第一透明导电层60形成的。第一凹陷61在第一透明导电层60的直径为0.4～0.8μm。
其中，第一凹陷61是在第一透明导电层60背离N型掺杂层40的表面向N型掺杂层40方向凹陷形成的。第一凹陷61在第一透明导电层60的直径是指第一凹陷61在第一透明导电层60表面形成的弹孔的直径。也即第一凹陷61在第一透明导电层60表面的开口的直径。
需要强调的是，第一凹陷61在第一透明导电层60的直径大小与盐酸水溶液HCL/H2O中盐酸HCL的浓度和腐蚀时间相关。盐酸HCL的浓度越高，第一凹陷61在第一透明导电层60表面的直径越大，盐酸HCL的浓度越低，第一凹陷61在第一透明导电层60表面的直径越小。腐蚀时间越长，第一凹陷61在第一透明导电层60表面的直径越大，腐蚀时间越短，第一凹陷61在第一透明导电层60表面的直径越小。具体地，盐酸HCL的浓度和腐蚀时间根据实际的工艺需求确定，在此不做具体限定。
示例的，第一凹陷61在第一透明导电层60的直径可以为0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm或0.8μm。当然，也可以为0.4～0.8μm中其他未示出的数值。
在一些实施例中，第一凹陷61为弹孔状凹陷。多个第一凹陷61在第一透明导电层60表面的直径分布在[0.4μm，0.8μm]区间内。
其中，第一凹陷61在第一透明导电层60表面的直径是指弹孔状凹陷在第一透明导电层60的表面形成的弹孔的直径，该直径分布在[0.4μm，0.8μm]区间内。
也就是说，多个第一凹陷61在第一透明导电层60的直径可以相同，可以不同，且均分布在[0.4μm，0.8μm]区间内。
继续参见图1，由于第一凹陷61的直径较小，因此图1中采用圆圈的方式表示第一凹陷61，每个圆圈都代表一个第一凹陷61。
在一些实施例中，第一透明导电层60表面的任意两块相同面积区域内，第一凹陷61的总面积的比值或差值在预设范围内。可以理解为，任意两块相同面积区域内的第一凹陷61的疏密程度在预设范围内，也即第一凹陷61均匀的设置在第一透明导电层60上。
第二透明导电层70沉积在P型掺杂层50上。可以通过PVD磁控溅射进行沉积，沉积厚度为1-1.5μm。
示例性的，第二透明导电层70的沉积厚度可以为1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm或1.5μm，当然，也可以1-1.5μm中其他未示出的数值。
具体地，第二透明导电层70背离P型掺杂层50的一侧设置有第二绒面结构，第二绒面结构包括多个第二凹陷71。第二凹陷71为采用盐酸水溶液HCL/H2O腐蚀第二透明导电层70形成的。第二凹陷71在第二透明导电层70的直径为0.4～0.8μm。
其中，第二凹陷71是在第二透明导电层70背离N型掺杂层40的表面向N型掺杂层40方向凹陷形成的。第二凹陷71在第二透明导电层70的直径是指第二凹陷71在第二透明导电层70表面形成的弹孔的直径。也即第二凹陷71在第二透明导电层70表面的开口的直径。
需要强调的是，第二凹陷71在第二透明导电层70的直径大小与盐酸水溶液HCL/H2O中盐酸HCL的浓度和腐蚀时间相关。盐酸HCL的浓度越高，第二凹陷71在第二透明导电层70表面的直径越大，盐酸HCL的浓度越低，第二凹陷71在第二透明导电层70表面的直径越小。腐蚀时间越长，第二凹陷71在第二透明导电层70表面的直径越大，腐蚀时间越短，第二凹陷71在第二透明导电层70表面的直径越小。具体地，盐酸HCL的浓度和腐蚀时间根据实际的工艺需求确定，在此不做具体限定。
示例的，第二凹陷71在第二透明导电层70的直径可以为0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm或0.8μm。当然，也可以为0.4～0.8μm中其他未示出的数值。
在一些实施例中，第二凹陷71为弹孔状凹陷。多个第二凹陷71在第二透明导电层70表面的直径分布在[0.4μm，0.8μm]区间内。
其中，第二凹陷71在第二透明导电层70表面的直径是指弹孔状凹陷在第二透明导电层70的表面形成的弹孔的直径，该直径分布在[0.4μm，0.8μm]区间内。
也就是说，多个第二凹陷71在第二透明导电层70的直径可以相同，可以不同，且均分布在[0.4μm，0.8μm]区间内。
在一些实施例中，第二透明导电层70表面的任意两块相同面积区域内，第二凹陷71的总面积的比值或差值在预设范围内。可以理解为，任意两块相同面积区域内的第二凹陷71的疏密程度在预设范围内，也即第二凹陷71均匀的设置在第二透明导电层70上。
需要强调的是，第一凹陷61和第二凹陷71可以相同也可以不同。第一凹陷61和第二凹陷71的相同或不同，可以体现为数量和直径。
示例性的，第一凹陷61和第二凹陷71的数量相同，但第一凹陷61和第二凹陷71的直径不同。第一凹陷61和第二凹陷71的数量不同，但第一凹陷61和第二凹陷71的直径相同。第一凹陷61和第二凹陷71的数量和直径均相同或第一凹陷61和第二凹陷71的数量和直径均不相同。
其中，第一凹陷61和第二凹陷71的数量、直径可根据对第一透明导电层60和第二透明导电层70的腐蚀参数进行调整。腐蚀参数可以包括盐酸HCL的浓度和腐蚀时间。
具体地，本申请实施例中提供的异质结电池，并未采用具有绒面结构的硅片衬底，而是在第一透明导电层60和第二透明导电层70上设置绒面结构。一方面，可以有效降低N型硅片衬底10的厚度，适宜制备薄片结构的异质结电池，还能有效节约生产成本。另一方面，并未在N型硅片衬底10上制绒，第一钝化层20和第二钝化层30是直接沉积在N型硅片衬底10的第一表面11和第二表面12上，有利于第一钝化层20和第二钝化层30的保型性，保证异质结电池的性能。
在一些实施例中，第一透明导电层60和第二透明导电层70为掺铝氧化锌AZO或掺镓氧化锌GZO。
具体地，氧化锌ZnO是一种宽禁带半导体材料，本征ZnO的常温禁带宽度约为3.37电子伏特eV，其光学折射率范围约为1.8～2.0。氧化锌ZnO薄膜材料的晶格结构属于六方纤锌矿晶系，本征氧化锌ZnO薄膜存在着固有的锌间隙和氧空位，呈现为n型极性半导体特性。而且氧化锌ZnO原料价格低廉，广泛的应用于诸多领域。本征ZnO薄膜易于在生长过程中实现掺杂，如掺入三族元素Al，例如掺铝氧化锌(ZnO：Al，简称AZO)可以定量改变其光电特性。
本申请实施例中的第一透明导电层60和第二透明导电层70采用掺铝氧化锌AZO或掺镓氧化锌GZO。掺铝氧化锌AZO或掺镓氧化锌GZO内不含稀有贵价金属，能够极大的节约生产成本。
其中，第一透明导电层60和/或所述第二透明导电层70的电阻率为5～9*10-4Ω·cm，载流子浓度为2.5～6.5*1020cm-3。
在一些实施例中，异质结电池还包括金属电极80。金属电极80设置在第一透明导电层60和第二透明导电层70上。其中，金属电极80可以采用银电极。
与前述异质结电池的实施例相对应，本申请还提供了异质结电池制备方法的实施例。
图3为本申请实施例提供的异质结电池的制备方法的流程示意图。
参见图3，本申请实施例提供的异质结电池的制备方法由以下步骤S1-S11实现。
S1：提供一层N型硅片衬底。
在步骤S1中，N型硅片衬底可以采用单晶硅片衬底，电阻率为1-2Ω·cm，厚度为80-155μm。
S2：清洗N型硅片衬底。
在步骤S2中，清洗N型硅片衬底的工艺本申请实施例不做具体限定，可以是任意的清洗工艺，例如标准清洁1或标准清洁2。其中，标准清洁1可以包括氢氧化铵、过氧化氢和水的混合物，标准清洁2可以包括盐酸、双氧水和水的混合物。
S3：在清洗后的第一表面沉积第一钝化层。
在步骤S3中，可以通过PECVD技术在N型硅片衬底的正面沉积第一钝化层，沉积厚度可以为3-5nm。
S4：在清洗后的第二表面沉积第二钝化层。
在步骤S4中，可以通过PECVD技术在N型硅片衬底的背面沉积第二钝化层，沉积厚度可以为3-5nm。
S5：在第一钝化层上沉积N型掺杂层。
在步骤S5中，可以通过PECVD技术沉积N型掺杂层，沉积厚度为5-15nm。
S6：在第二钝化层上沉积P型掺杂层。
在步骤S6中，可以通过PECVD技术沉积P型掺杂层，沉积厚度为10-15nm。
S7：在N型掺杂层上沉积第一透明导电层。
在步骤S7中，可以通过PVD磁控溅射沉积第一透明导电层，沉积厚度为1-1.5μm。
S8：腐蚀第一透明导电层，得到第一绒面结构。
在步骤S8中，采用盐酸水溶液HCL/H2O腐蚀第一透明导电层的表面，得到第一绒面结构。第一绒面结构包括多个第一凹陷，第一凹陷在第一透明导电层的直径为0.4～0.8μm。
S9：在P型掺杂层上沉积第二透明导电层。
在步骤S9中，可以通过PVD磁控溅射沉积第二透明导电层，沉积厚度为1-1.5μm。
S10：腐蚀第二透明导电层，得到第二绒面结构。
在步骤S10中，采用盐酸水溶液HCL/H2O腐蚀第二透明导电层的表面，得到第二绒面结构。第二绒面结构包括多个第二凹陷，第二凹陷在第二透明导电层的直径为0.4～0.8μm。
S11：依次在第一绒面结构和第二绒面结构上制备金属电极。
在步骤S11中，金属电极可以采用银电极。
为了更好的介绍本申请实施例中异质结电池的制备方法，以及制备得到的异质结电池的性能，下面对不同参数、工艺制备得到的异质结电池进行性能比较。
对比例：
步骤S21：采用直拉单晶N型硅片，电阻率约为1-2Ω·cm，厚度为145-155μm；
步骤S22：采用制绒、清洗工艺后形成双面约3μm特征的金字塔绒面。
步骤S23：采用等离子体化学气相沉积方法依次沉积厚度约5nm本征非晶硅薄膜、约5nm本征非晶硅薄膜、约15nm N型非晶硅薄膜掺杂层、约15nm P型非晶硅薄膜掺杂层。
步骤S23：采用反应等离子体沉积方法沉积厚度约90nm的氧化铟锡ITO薄膜。
步骤S24：制备金属电极图形化。
电池IV测试：光电转换效率Eta＝24.62％；Jsc＝38.81mA/cm2；Voc＝750mV；FF＝84.58％。
需要强调的是，对比例中采用在硅片上制绒的方式制备异质结电池，为目前异质结电池制备方法中的一种。本申请实施例引出对比例的目的在于比较性的展示本申请实施例提供的异质结电池制备方法，以及采用本申请实施例提供的方法制备得到的异质结电池与目前的异质结电池在性能上的区别。
示例1：
在步骤S1和S2中，采用直拉单晶N型硅片，电阻率约为1-2Ω·cm，厚度为145-155μm；采用清洗工艺去除表面损伤层后形成双面抛光面。
在步骤S3至S7中，采用等离子体化学气相沉积方法依次沉积厚度约5nm正面本征非晶硅薄膜(第一钝化层)；沉积厚度约5nm本征非晶硅薄膜(第二钝化层)；沉积厚度约15nmN型非晶硅薄膜掺杂层(N型掺杂层)，沉积厚度约15nm P型非晶硅薄膜掺杂层(P型掺杂层)。
在步骤S8至S10中，采用磁控溅射+湿法刻蚀方法制造绒面结构。依次沉积厚度约1.5μm正面掺铝氧化锌AZO薄膜层(第一透明导电层)；沉积厚度约1.5μm背面掺铝氧化锌AZO薄膜层(第二透明导电层)，后采用湿法刻蚀方法腐蚀成绒面AZO薄膜层。其中，湿法刻蚀采用盐水水溶液。
在步骤S11中，制备金属电极图形化。
电池IV测试：Eta＝24.37％；Jsc＝38.69mA/cm2；Voc＝743mV；FF＝84.76％。
其中，示例1与对比例的区域在于，示例1中是在掺铝氧化锌AZO薄膜层上制绒，而对比例是在硅片上制绒。
示例2：
在步骤S1和S2中，采用直拉单晶N型硅片，电阻率约为1-2Ω·cm，厚度为145-155μm；采用清洗工艺去除表面损伤层后形成双面抛光面。
在步骤S3至S7中，采用等离子体化学气相沉积方法依次沉积厚度约3nm正面本征非晶硅薄膜；沉积厚度约5nm背面本征非晶硅薄膜；沉积厚度约12nm N型非晶硅薄膜掺杂层，沉积厚度约15nm P型非晶硅薄膜掺杂层。
在步骤S8至S10中，采用磁控溅射+湿法刻蚀方法制造绒面结构。依次沉积厚度约1.5μm正面掺铝氧化锌AZO薄膜层；沉积厚度约1.5μm背面掺铝氧化锌AZO薄膜层，后采用湿法刻蚀方法腐蚀成绒面AZO薄膜层。
在步骤S11中，制备金属电极图形化。
电池IV测试：Eta＝24.42％；Jsc＝38.71mA/cm2；Voc＝744mV；FF＝84.78％。
其中，示例2与示例1的区别在于正面本征非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜掺杂层的沉积厚度不同。
示例3：
在步骤S1和S2中，采用直拉单晶N型硅片，电阻率约为1-2Ω·cm，厚度为145-155μm；采用清洗工艺去除表面损伤层后形成双面抛光面。
在步骤S3至S7中，采用等离子体化学气相沉积方法依次沉积厚度约3nm正面本征非晶硅薄膜；沉积厚度约3nm背面本征非晶硅薄膜；沉积厚度约12nm N型非晶硅薄膜掺杂层，沉积厚度约15nm P型非晶硅薄膜掺杂层。
在步骤S8至S10中，采用磁控溅射+湿法刻蚀方法制造绒面结构。依次沉积厚度约1.5μm正面掺铝氧化锌AZO薄膜层；沉积厚度约1.5μm背面掺铝氧化锌AZO薄膜层，后采用湿法刻蚀方法腐蚀成绒面AZO薄膜层。
在步骤S11中，制备金属电极图形化。
电池IV测试：Eta＝24.45％；Jsc＝38.71mA/cm2；Voc＝745mV；FF＝84.77％。
其中，示例3与示例2的区别在于背面本征非晶硅薄膜的沉积厚度不同。
示例4：
在步骤S1和S2中，采用直拉单晶N型硅片，电阻率约为1-2Ω·cm，厚度为145-155μm；采用清洗工艺去除表面损伤层后形成双面抛光面。
在步骤S3至S7中，采用等离子体化学气相沉积方法依次沉积厚度约3nm正面本征非晶硅薄膜；沉积厚度约3nm背面本征非晶硅薄膜；沉积厚度约12nm N型非晶硅薄膜掺杂层，沉积厚度约15nm P型非晶硅薄膜掺杂层。
在步骤S8至S10中，采用磁控溅射+湿法刻蚀方法制造绒面结构。依次沉积厚度约1μm正面掺铝氧化锌AZO薄膜层；沉积厚度约1.5μm背面掺铝氧化锌AZO薄膜层，后采用湿法刻蚀方法腐蚀成绒面AZO薄膜层。
在步骤S11中，制备金属电极图形化。
电池IV测试：Eta＝24.46％；Jsc＝38.73mA/cm2；Voc＝745mV；FF＝84.78％。
其中，示例4与示例3的区别在于正面掺铝氧化锌AZO薄膜层的沉积厚度不同。
具体地，示例1-4与对比例之间的性能参数对比参见下表1。
表1性能参数对比
| 案例 | Eta(％) | Voc(mV) | Jsc(mA/cm2) | FF(％) |
| 示例1 | 24.37 | 743 | 38.69 | 84.76 |
| 示例2 | 24.42 | 744 | 38.71 | 84.78 |
| 示例3 | 24.45 | 745 | 38.71 | 84.77 |
| 示例4 | 24.46 | 745 | 38.73 | 84.78 |
| 对比例 | 24.62 | 750 | 38.81 | 84.58 |
通过参数对比可知，对于光电转换效率而言，在掺铝氧化锌AZO薄膜层上制绒的异质结电池与在硅片上制绒的异质结电池相比，光电转换效率相差不大。而从使用成本方面考虑，在掺铝氧化锌AZO薄膜层制绒的异质结电池在光电转换效率变化不大的前提下，能够节约硅片和透明导电层的成本，使异质结电池的成本大幅降低。
需要说明的是，本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (8)
1.一种异质结电池，其特征在于，包括：
N型硅片衬底(10)，所述N型硅片衬底(10)包括相对设置的第一表面(11)和第二表面(12)；
第一钝化层(20)，沉积在所述第一表面(11)；
第二钝化层(30)，沉积在所述第二表面(12)；
N型掺杂层(40)，沉积在所述第一钝化层(20)上；
P型掺杂层(50)，沉积在所述第二钝化层(30)上；
第一透明导电层(60)，沉积在所述N型掺杂层(40)上；
第二透明导电层(70)，沉积在所述P型掺杂层(50)上；
金属电极(80)，设置在所述第一透明导电层(60)和所述第二透明导电层(70)上；
其中，所述第一透明导电层(60)背离所述N型掺杂层(40)的一侧设有第一绒面结构，所述第一绒面结构包括多个第一凹陷(61)；所述第二透明导电层(70)背离所述P型掺杂层(50)的一侧设有第二绒面结构，所述第二绒面结构包括多个第二凹陷(71)。
2.根据权利要求1所述的异质结电池，其特征在于，
所述第一凹陷(61)为采用盐酸水溶液HCL/H2O腐蚀所述第一透明导电层(60)形成的，所述第一凹陷(61)在所述第一透明导电层(60)表面的直径为0.4-0.8μm；
所述第二凹陷(71)为采用盐酸水溶液HCL/H2O腐蚀所述第二透明导电层(70)形成的，所述第二凹陷(71)在所述第二透明导电层(70)表面的直径为0.4-0.8μm。
3.根据权利要求2所述的异质结电池，其特征在于，
多个所述第一凹陷(61)为弹孔状凹陷，在所述第一透明导电层(60)表面的直径分布在[0.4μm，0.8μm]区间内；
多个所述第二凹陷(71)为弹孔状凹陷，在所述第二透明导电层(70)表面的直径分布在[0.4μm，0.8μm]区间内。
4.根据权利要求1所述的异质结电池，其特征在于，
所述第一透明导电层(60)为采用物理气相沉积方式在所述N型掺杂层(40)上形成的，所述第一透明导电层(60)为掺铝氧化锌AZO或掺镓氧化锌GZO；
所述第二透明导电层(70)为采用物理气相沉积方式在所述P型掺杂层(50)上形成的，所述第二透明导电层(70)为掺铝氧化锌AZO或掺镓氧化锌GZO。
5.根据权利要求1所述的异质结电池，其特征在于，
所述第一透明导电层(60)和/或所述第二透明导电层(70)的厚度为1-1.5μm。
6.根据权利要求1所述的异质结电池，其特征在于，
所述N型硅片衬底(10)的厚度为80-150μm，电阻率为1-2Ω·cm；
所述第一钝化层(20)为采用等离子体化学气相沉积方式在所述第一表面(11)形成的，所述第一钝化层(20)的厚度为3-5nm；
所述第二钝化层(30)为采用等离子体化学气相沉积方式在所述第二表面(12)形成的，所述第二钝化层(30)的厚度为3-5nm。
7.根据权利要求1所述的异质结电池，其特征在于，
所述N型掺杂层(40)为采用等离子体化学气相沉积方式在所述第一钝化层(20)上形成的，所述N型掺杂层(40)的厚度为5-15nm；
所述P型掺杂层(50)为采用等离子体化学气相沉积方式在所述第二钝化层(30)上形成的，所述P型掺杂层(50)的厚度为10-15nm。
8.根据权利要求1所述的异质结电池，其特征在于，
所述第一透明导电层(60)和/或所述第二透明导电层(70)的电阻率为5-9*10-4Ω·cm，载流子浓度为2.5-6.5*1020cm-3。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202320691172.2U CN220400602U (zh) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | 一种异质结电池 |
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