[发明专利]一种发射极上黑硅结构的太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及太阳能电池器件制造技术领域，特别涉及一种发射极上黑硅结构的太阳能电池及其制备方法。

背景技术

地球上不可再生能源的不断减少，使得能源价格日益上涨，国家之间的能源争夺不断加剧，迫切需要开发出可再生的新能源。太阳能作为一种资源丰富，绿色环保的可再生能源，将在未来新能源中起到主体供应地位。太阳能电池作为一种有效利用太阳能光能的器件，为太阳能的利用提供了一种有效的解决方案。因此，高效、低成本的太阳能电池将成为太阳能电池探索研究的方向。

目前，研究高效太阳能电池的一个方式是在硅片表面制备陷光结构，黑硅结构作为其中一种陷光方式能有效提高太阳光的吸收率，增加光生载流子数目，然而由于表面陷光结构的粗糙度增大，导致表面复合速率增大，降低了电极收集到的电荷量。针对上述存在的缺陷，可以通过在黑硅表面沉积氮化硅得以解决，从而在一定程度上钝化黑硅结构，获得高的短路电流。但是，使用钝化黑硅结构制备太阳能电池过程中，在磷扩散制备pn结时，由于黑硅表面的粗糙度使得pn结掺杂分布不均匀，降低了开路电压，继而降低了太阳能电池的效率。

发明内容

为了解决黑硅太阳能电池开路电压低，pn结掺杂分布不均匀等问题，本发明提供了一种发射极上黑硅结构的太阳能电池，所述太阳能电池包括金属栅线电极、钝化层、发射极、黑硅层、硅衬底和金属背电极；所述金属背电极位于所述硅衬底的背面，所述发射极位于所述硅衬底上，所述黑硅层位于所述发射极上，所述钝化层位于所述黑硅层上，所述金属栅线电极位于所述钝化层上。

所述硅衬底为p型单晶硅或多晶硅；所述发射极的掺杂类型为n型，所述发射极的结深为400-700nm。

所述硅衬底为n型单晶硅或多晶硅；所述发射极的掺杂类型为p型，所述发射极的结深为400-700nm。

所述金属栅线电极为Ag线、Al线或者其合金线，用于正面电极的引出；所述金属背电极由Al、Ag或者Cu金属制成，用于背面电极的引出。

所述黑硅层为多孔状或针尖状黑硅结构；所述多孔状黑硅结构的孔深为100-200nm，所述针尖状黑硅结构的针尖高度为100-200nm。

所述钝化层为SiO₂层或者SiN_x层。

本发明还提供了一种发射极上黑硅结构的太阳能电池的制备方法，所述方法包括：

在硅衬底的背面制备金属背电极；

在所述硅衬底表面制备发射极；

在所述发射极上制备黑硅层；

在所述黑硅层上制备钝化层；

在所述钝化层制备金属栅线电极；

烧结所述硅衬底。

所述在硅衬底的背面制备金属背电极的步骤具体为：在硅衬底的背面通过丝网印刷制备金属背电极。

所述在所述钝化层制备金属栅线电极的步骤具体为：在所述钝化层通过丝网印刷制备金属栅线电极。

所述在所述黑硅层上制备钝化层的步骤具体为：在所述黑硅层通过高温热氧化或者PECVD沉积生长方式制备钝化层。

本发明提供的太阳能电池通过在硅衬底上先掺杂制备发射极，可形成掺杂均匀的pn结，提高了开路电压；本发明提供的太阳能电池的黑硅结构尺寸相对较小，减少了表面粗糙度，降低了表面复合率，进而提高了短波量子效率。

附图说明

图1是本发明实施例发射极上黑硅结构的太阳能电池的结构示意图；

图2是本发明实施例发射极上黑硅结构的太阳能电池量子效率图；

图3是本发明实施例发射极上黑硅结构的太阳能电池的制备方法流程图。

具体实施方式

为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

参见图1，本发明实施例提供了一种发射极上黑硅结构的太阳能电池，该太阳能电池包括金属栅线电极1、钝化层2、发射极3、黑硅层6、硅衬底4和金属背电极5。其中，金属背电极5位于硅衬底4的背面，发射极3位于硅衬底4上，黑硅层6位于发射极3上，钝化层2位于黑硅层6上，金属栅线电极1位于钝化层2上。

硅衬底4可以为p型单晶硅或多晶硅，发射极3的掺杂类型为n型；或者，硅衬底4可以为n型单晶硅或多晶硅，发射极3的掺杂类型为p型。在实际应用中，发射极3可以通过高温扩散或者离子注入的方式形成, 发射极3的掺杂浓度高，结深在400-700nm，以便于在发射极3上制备出黑硅结构。