[发明专利]一种选择性掺杂异质结太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性掺杂异质结太阳能电池，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

太阳能电池是一种光电能量转换器件，可以将光能转变为电能并且在转换过程中没有任何的污染物的排放，是最重要的清洁能源之一。随着人们环保意识的提高，地球上石油能源的日益衰竭，对于清洁能源的需求越来越旺盛。相比于其它清洁能源，利用半导体的光伏特性进行太阳能的能量转换，具有不受地域限制的优点，地球上有阳光的地方，就能利用太阳能电池转换太阳的直接能量和漫射能量。

目前，太阳能电池主要有单晶硅电池、多晶硅电池和薄膜电池，其中单晶硅电池的量产转换效率最高，可以达到18-19%。但是，太阳能电池的转换效率还不能满足人们对于太阳能电池转换效率的需求。因此，人们在电池上进行了相应的结构设计来进一步提高电池的转换效率。其中，HIT电池、选择性掺杂电池、同型异质结电池等都可以有效的提高电池的转换效率。HIT电池利用异质结的“窗口效应”可以将太阳能电池的转换效率提高到19-20%，但是，由于非晶硅薄膜中的缺陷密度高，电池制备要求高，成本较高；选择性掺杂电池可以降低电池的串联电阻，提高电池的短波响应，来提高电池的转换效率，但工艺步骤较为复杂，且对转换效率的提高有限。同型异质结电池在普通PN结电池上淀积一层非晶硅薄膜，形成同型异质结，可在电池表面形成低阻层，从而降低电池的串联电阻，提高电池的光生电流。但该结构电池的顶电极引出困难，易使得异质结短路，不易形成异质结低阻层。在制备过程中无法保证非晶硅薄膜与电池的良好接触，不易形成有效的异质结结构。因此，需要对以上的电池结构进行改进，通过新型工艺方法克服以上困难实现太阳能电池性能的提高。

发明内容

本发明的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种同时具有异质结和选择性掺杂顶电极区的选择性掺杂异质结太阳能电池，该电池的工艺实现简单，生产成本低，获得的太阳能电池性能良好。

为了达到上述目的，本发明提出的选择性掺杂异质结太阳能电池，包括P型晶硅层、N型晶硅层、顶电极、底电极，其特征在于：所述N型晶硅层的上表面依次淀积有非晶硅层、氮化硅抗反射层，所述非晶硅层内含有从所述N型晶硅层扩散入的磷元素，非晶硅层与N型晶硅层之间形成同型异质结，所述非晶硅层具有容顶电极穿过的槽，所述氮化硅抗反射层嵌入所述槽内，非晶硅层与顶电极之间通过所述氮化硅抗反射层绝缘，所述N型晶硅层的顶电极区为重掺杂区。

本发明选择性掺杂异质结太阳能电池，进一步的改进在于：

1、底电极位于P型晶硅层的下表面，所述顶电极与位于N型晶硅层的上表面。

2、同型异质结和顶电极重掺杂区通过逆向扩散工艺一步制得，所述逆向扩散工艺步骤包括：在具有PN结的硅片上表面淀积本征非晶硅层，并在干氧环境下高温扩散，使硅片上表面顶电极区以外区域的磷元素被扩散入非晶硅层，形成同型异质结，同时顶电极区进行了二次磷掺杂，完成顶电极区重掺杂。

此外，本发明还提供了一种同型异质结太阳能电池的制造工艺，其特征是包括如下步骤：

第1步、使用磁控溅射的方法在制绒后的P型晶硅上表面淀积一层厚度约为0.05微米的含有磷元素的二氧化硅薄膜；

第2步、将淀积后的硅片进行高温扩散，使二氧化硅薄膜中的磷元素扩散入硅片，形成PN结；

第3步、除去硅片上表面顶电极区以外的二氧化硅薄膜；

第4步、在硅片上表面淀积本征非晶硅层；

第5步、将硅片置于干氧环境中进行高温扩散，使硅片表面非顶电极区的磷元素被扩散入非晶硅层，使非晶硅层与N型晶硅层之间形成同型异质结，顶电极区二氧化硅薄膜中的磷元素进一步向顶电极区扩散，完成顶电极区二次磷掺杂，同时非晶硅层表面被氧化；

第6步、去除非晶硅层表面的氧化物和顶电极区的二氧化硅薄膜；

第7步、硅片上表面淀积氮化硅抗反射薄膜；

第8步、制备顶电极及背电极。

本发明同型异质结太阳能电池的制造工艺进一步改进在于：

1、第1步中，二氧化硅薄膜中的磷元素的浓度为1e19/cm³。

2、第2步中，高温扩散的温度为900℃，高温扩散的时间为5分钟。

3、所述第3步中，采用丝网印刷的方法保留顶电极区域的二氧化硅，将硅片上其它区域的二氧化硅利用氢氟酸缓冲液去除掉。

4、第4步中，淀积的本征非晶硅层厚度约为40-50nm。