[发明专利]一种黑色异质结晶硅电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池及其制造方法，特别是涉及一种黑色异质结晶硅电池及其制造方法。

背景技术

自从Sanyo开始非晶硅-晶硅异质结(HIT)电池的研究以来，HIT技术已经取得很大的发展，Sanyo已将HIT电池转化率提高到23.7％，成为目前为止实现量产的转化效率最高的晶硅电池结构之一。HIT电池与其他晶硅电池相比，最大的特点是开路电压(Voc)大，这得益于非晶硅对晶体硅表面很好的钝化效果。上述特点导致了HIT电池一个最大的优点，即温度系数小，可以保证HIT电池在正午的高温下，比常规的晶硅组件获得更多的发电量。Sanyo的HIT电池另一个方面的优点是制备过程全部为低温过程，热预算小，且电池结构为正反面对称结构，热应力小，制备过程形变小，因此可以使用更薄的硅片且保证较低的碎片率，有利于降低电池每瓦的发电成本。

HIT电池结构如图1所示，包括第一金属电极107、第一ITO导电薄膜105、P型非晶硅层103、第一本征非晶硅层101、硅片100、第二本征非晶硅层102、N型非晶硅层104、第二ITO导电薄膜106、第二金属电极108。HIT电池工艺上的难点之一是制绒硅片表面的非晶硅钝化，这是保证HIT电池获得700mV以上Voc的关键。制绒工艺通常通过湿化学的方法，在硅片表面形成的“低谷”和“尖峰”结构，这样的结构改变光线入射硅片表面的角度，使光线在电池内部的多次反射，实现多次吸收。制绒效果由可见光在电池表面的反射率判断，反射率越低，电池的短路电流密度(Jsc)越大。但是制绒导致硅片表面积显著增加，制绒后的硅片表面具有大量的“低谷”和“尖峰”，如果不通过湿化学或者等离子体的方法对这些表面进行加工和修饰，5～15nm的非晶硅将很难覆盖这样的表面。表面钝化的效果很大程度上决定了电池Voc的大小，表面积越大，结构越粗糙，通常Voc越小。可见在HIT电池结构中，实现Jsc的最大化与实现Voc的最大化是相互矛盾的。由于上述两者相互制约的关系，在实现电池转化效率最大化的过程中，通常这两者需要相互妥协，找到最佳结合点。因此，HIT电池中非晶硅/晶硅界面是工艺中非常关键的部分，既要实现载流子输运的电学作用，又要具备陷光的光学作用，增加光吸收，而这两个方面在同一个界面上是相互矛盾的。

发明内容

本发明的目的是提供一种黑色异质结晶硅电池及其制造方法，旨在使电池的陷光结构和电池表面钝化可以分别实现最大化，从而提高电池的光电转化效率。

本发明的技术方案是这样的：一种黑色异质结晶硅电池，其特征在于：依次包括第一金属电极、第一导电薄膜、P型非晶硅层、第一本征非晶硅层、硅片、第二本征非晶硅层、N型非晶硅层、第二导电薄膜、第二金属电极；所述第一导电薄膜和第二导电薄膜为多晶掺硼ZnO薄膜。

优选的，所述硅片为表面平整的N型硅片或者P型硅片。

优选的，所述第一导电薄膜厚度为500～2000nm，所述第二导电薄膜厚度为500～2000nm。

优选的，所述第一本征非晶硅层和第二本征非晶硅层的厚度为5～15nm。

优选的，所述P型非晶硅层厚度为5～10nm，所述N型非晶硅层厚度为5～20nm。

优选的，所述第一金属电极与第二金属电极均为金属栅线结构。

优选的，所述第一导电薄膜厚度为500～2000nm，所述第二导电薄膜厚度为100～300nm，所述第一金属电极为金属栅线结构，所述第二金属电极为金属全覆盖结构。

优选的，所述第一金属电极与第二金属电极由Pt、Au、Ag、Cu、Al、Ni或者其合金制成。

一种黑色异质结晶硅电池的制造方法，其特征在于，包括步骤如下：

A．硅片表面预处理；

B．采用等离子体增强化学沉积对硅片进行双面的本征非晶硅层镀膜；

C．采用等离子体增强化学沉积对电池片正面沉积P型非晶硅层，对电池片反面沉积N型非晶硅层；

D．采用低压化学气相沉积的方法对电池片正、反两面生长ZnO薄膜，采用B₂H₆或者三甲基硼对ZnO进行掺杂；

E．对电池正、反两面导电薄膜上丝网印刷金属栅线。

优选的，所述步骤E为对电池正面导电薄膜上丝网印刷金属栅线，对电池反面导电薄膜上热蒸发全覆盖金属层。

优选的，所述步骤A表面预处理为硅片表面化学抛光处理，所述化学抛光处理是采用HNO₃和HF的酸抛光工艺或者是采用KOH或者NaOH的碱抛光工艺进行抛光处理。