[发明专利]非晶硅/晶硅异质结太阳能电池制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池器件制备技术领域，涉及一种非晶硅/晶硅异质结太阳能电池及其制备方法。

背景技术

硅太阳能电池是未来绿色能源的实现者之一。为缓解未来能源应用危机，世界各国均投入大量资金，支持硅太阳能电池的开发、研究和利用。硅太阳能电池经过近三十年的发展，在效率、降低成本和稳定性方面有大幅度提高。在未来实际应用中，高效、廉价和稳定是最关键的三个问题。本发明的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池中：单晶硅为吸收衬底，非晶硅薄膜为发射极，铝背电极在减小背表面复合速率同时也减小串联电阻，绒面结构可对电池内部光进行二次反射，增加光程，提高电池对光的吸收，所得到的电池具有与单晶硅电池可比拟的高效率；采用丝网印刷快速热退火制备铝背电极，能耗较小；较薄的单晶硅片和硅薄膜层，材料成本低，制备工艺相对简单；异质结具有好的温度特性，效率衰减很小。故本发明中非晶硅/晶硅异质结太阳能电池可同时满足高效、廉价和稳定的要求。

发明内容

本发明所述非晶硅/晶硅异质结太阳能电池制备方法，包括以下步骤：

(1)用RCA方法清洗双面抛光p(n)型单晶硅片；

(2)以SA-6070号铝浆作为原料，在上述已清洗单晶硅片背面丝网印刷铝浆，然后在通氧条件下，700℃±20℃快速热退火1～2min，形成有欧姆接触的金属Al背电极；

(3)用1％～2％HF溶液清洗已有铝背电极的p(n)型单晶硅片，经大量去离子水冲洗后，放入腐蚀液进行绒面制备，腐蚀不少于25min后取出单晶硅片，并用大量去离子水冲洗；

(4)迅速将经氮气风干的单晶硅片放入PECVD真空室中，真空室本底真空度为3～6×10^-4Pa，用NH₃处理单晶硅表面；

(5)在硅片温度为200℃～220℃条件下，以硅烷为反应气体，在上述经NH₃处理的p(n)型单晶硅片上沉积厚度为5～10nm的本征非晶硅薄膜；

(6)以磷烷和硅烷或硼烷和硅烷为反应气体，在上述的本征非晶硅薄膜/p(n)型单晶硅上，沉积厚度为18～25nm的n(p)型掺杂非晶硅薄膜；

(7)在上述n(p)型掺杂非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p(n)型单晶硅上沉积厚度为80～100nm，透过率≥85％，方块电阻为30～50Ω的透明导电薄膜；

(8)在上述透明导电膜上制备Ag栅极。

和现有技术相比，本发明所述的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池及其制备方法，具有以下特点和优点：

1、本发明与国际异质结产业化掺杂非晶硅/本征非晶硅/晶硅/本征非晶硅/掺杂非晶硅太阳能电池结构相比，采用的电池结构简单，工艺程序简单。

2、利用NH3处理单晶硅表面，降低界面隙态密度，有效提高界面质量。

3、本发明的电池结构与异质结产业化太阳能电池结构相比，采用丝网印刷快速热退火形成铝背电极，代替了在背面沉积高掺杂非晶硅薄膜，避免了在双面沉积过程中不同掺杂类型带来的交叉污染和界面破坏，易于实现。

4、本发明采用绒面结构，可增加光在电池体内光程，提高电池对光的吸收。

5本发明的实现方法简单独特，易于掌握，操作方便，可重复，成本低廉，具有明确的产业化应用前景。

附图说明

图1是本发明非晶硅/晶硅异质结太阳能电池结构示意图；

其中1为金属栅极，2为透明导电膜，3为掺杂n(p)型非晶硅，4为本征非晶硅，5为p(n)型单晶硅，6为Al背电极。

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1

1、电池制备前，采用标准电子级清洗步骤清洗双面抛光p型CZ单晶硅片，单晶硅片的厚度为220～250微米，电阻率为1～5Ω·cm；

2、以SA-6070号铝浆作为原料，在上述已清洗单晶硅片背面丝网印刷铝浆，然后在通氧条件下，700℃±20℃快速热退火1min30s，形成有欧姆接触的金属Al背电极；

3、用1％HF溶液清洗已有铝背电极的p(n)型单晶硅片，经大量去离子水冲洗后，放入用70gKOH、190ml异丙醇和40ml去离子水配成的腐蚀液进行绒面制备，腐蚀30min后取出单晶硅片，并用大量去离子水冲洗；

4、迅速将经氮气风干的单晶硅片放入PECVD真空室中，在真空室背景真空度达到3×10^-4Pa时，用NH₃处理单晶硅表面；