[发明专利]带有本征层的异质结结构的晶体硅太阳电池及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳电池，具体涉及一种具有非晶氧化铝钝化硅表面的带有本征层的异质结（HIT）结构的太阳电池及其制备方法。

背景技术

目前HIT结构晶体硅太阳电池采用非晶硅作为本征层钝化硅表面，然而非晶硅对短波长光有较强的吸收，而且对硅的钝化性能在UV下不稳定。本发明采用原子层沉积(ALD)系统制备的非晶氧化铝作为本征层可以很好解决这两个问题。非晶硅氧化铝的带隙约6.8eV，对太阳光完全透明，对硅表面具有良好的钝化性能，且不受UV辐射的影响，使得电池性能更稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，应用简单的工艺技术实现具有非晶氧化铝钝化硅表面的HIT结构的晶体硅太阳电池的制备方法。

本发明制备的晶体硅太阳电池如附图1所示，一种HIT结构晶体硅太阳电池，其特征在于：该电池的结构为：在P型或N型的硅基底5的上表面依次为上表面非晶氧化铝401和p型非晶硅碳3，上透明导电层201和上金属电极101；P型或N型的硅基底5的下表面依次为下表面非晶氧化铝402和n型非晶硅或微晶硅6，下透明导电层202和下金属电极102。

所述的上表面非晶氧化铝层401和下表面非晶氧化铝402是通过ALD系统同时制备在经过清洗的P型或N型的硅基底5上下表面，厚度为2-10nm，对硅表面起到良好的钝化作用。

所述的p型非晶硅碳3由PECVD制备，厚度为5-15nm;

所述的n型非晶硅或微晶硅6由PECVD制备，厚度为10-20nm;

所述的上透明导电层201和下透明导电层202可由溅射或者ALD系统制备；

所述的上金属电极101和下金属电极102通过蒸发、溅射或者丝网印刷制备；

本发明HIT结构的晶体硅太阳能电池的制备方法,采用如下工艺完成。

§1.去除P型或N型的硅基底5表面损伤、酸或碱液制绒形成减反射结构及化学清洗；

§2.采用HF酸或HF和HCl混酸清洗§1得到的硅基底5表面0.5-2分钟；所述氢氟酸为体积比HF：H2O=1：10-50；所述HF和HCl混酸为体积比HF:HCl:H2O=2:5:50;

采用ALD系统同时制备P型或N型的硅基底5上表面非晶氧化铝401和下表面非晶氧化铝402；

沉积氧化铝后在氮气或氩气氛围中退火5-15分钟，退火温度400-450℃，增强对硅表面的钝化性能；

§3.采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）制备上表面p型非晶硅碳3，采用蒸发或溅射或ALD制备上透明导电层201；

§4.采用PECVD制备下表面n型非晶硅或微晶硅6，采用溅射或ALD制备下透明导电层202；

§5. 蒸发、溅射或丝网印刷上金属电极101和下金属电极102；在300℃以下退火，形成欧姆接触。

本发明的优点在于：

1 氧化铝对硅具有非常好的钝化效果，极大的降低表面复合速率；尤其是对P型硅有很好的钝化效果，可以制备P型硅基底材料的HIT结构电池；

2氧化铝带隙宽度约为6.8eV，对太阳光无吸收，使得太阳能更能被充分利用；

3 氧化铝对硅表面的钝化不受UV辐射的影响，保证电池性能的稳定性。

附图说明

图1本发明制备的具有非晶氧化铝本征层的HIT结构太阳电池。

图2实施例中具有非晶氧化铝本征层的HIT结构太阳电池结构图。

具体实施方式

下面结合附图2和实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例：

如图2所示，具有非晶氧化铝本征层的HIT结构太阳电池结构。其制备工艺过程如下：

1.采用一般的单晶硅清洗方法，即氢氧化钠+异丙醇（NaOH+IPA）溶液去除P型的CZ硅表面损伤并制绒形成减反射结构及化学清洗; P型的CZ硅片为工业用125单晶硅片，电阻率0.5-5 Ωcm,厚度180-220um；

2.采用体积比HF:HCl:H2O=2:5:50清洗上述得到的硅片1分钟后甩干，采用原子层沉积（ALD）系统同时在上表面和下表面制备5nm的非晶氧化铝层；

3将沉积氧化铝后的硅片在氮气氛围中退火15分钟，退火温度425℃；

4.采用工业等离子增强化学气相沉积（PECVD）制备10nm的上表面p型非晶硅碳，然后采用磁控溅射制备100nm的上透明导电层AZO(ZnO:Al)；