[发明专利]叠层薄膜背面钝化的太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种叠层薄膜背面钝化的太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

目前，现有技术对晶体硅电池正面钝化相对较好，背面钝化较差，直接影响电池效率，对于P型晶体硅太阳能电池的钝化主要是采用二氧化硅或氧化铝，如果单单使用氧化硅钝化，由于氧化硅是采用热氧化做成，是在高温条件下做成容易对硅片造成损伤，如果单单使用氧化铝钝化，氧化铝由于还有较少的氢以及负离子，钝化效果不太理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种叠层薄膜背面钝化的太阳能电池，它能够提高P型晶体硅背面的钝化效果，减少背面缺陷态密度，提高其电池转换效率，而且容易在低温下制备。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种叠层薄膜背面钝化的太阳能电池，它包括P型晶体硅衬底、正面钝化层、正面电极层、氢化非晶硅层、背面电极层、背面电场层以及具有负的固定电荷的金属氧化物层，P型晶体硅衬底具有一正面和一背面，正面钝化层沉积在P型晶体硅衬底的正面上，正面电极层位于正面钝化层的上表面上，氢化非晶硅层沉积在P型晶体硅衬底的背面上，金属氧化物层沉积在氢化非晶硅层的下表面上，背面电极层位于金属氧化物层的下表面上，背面电场层位于背面电极层的下表面上。

进一步，所述的正面钝化层为氮化硅薄膜。

进一步，所述的正面电极层为银栅极。

进一步，所述的具有负的固定电荷的金属氧化物层为三氧化二铝薄膜。

进一步，所述的氢化非晶硅层的厚度范围为5纳米~30纳米。

更进一步，所述的具有负的固定电荷的金属氧化物层的厚度范围为5纳米~50纳米。

本发明还提供了一种叠层薄膜背面钝化的太阳能电池的制备方法，该方法的步骤如下：a）将P型晶体硅片依次清洗制绒、扩散成PN结、周边刻蚀和去除磷硅玻璃后，得到P型晶体硅衬底；b）在P型晶体硅衬底的正面沉积一层正面钝化层；c）在P型晶体硅衬底的背面依次沉积氢化非晶硅层和金属氧化物层，制得中间产物，其中，金属氧化物层具有负的固定电荷；d）在温度为300~400℃的氢气和氮气的气体环境下，对步骤c）制得的中间产物进行退火处理10~35分钟；e）再在背面进行激光刻蚀或腐蚀料浆开孔，然后丝网印刷正面电极层以及印刷背面电极层和背面电场层，接着通过共烧结，制得成品。

进一步，所述的氢气和氮气的气体环境中，各组份的体积百分比为氮气：95%～99.5%；氢气：0.5%～5%。 

进一步，所述的沉积方式采用等离子体增强化学气相沉积法。

进一步，所述的温度为350℃，所述的退火处理的时间为30分钟。 

进一步，所述的正面钝化层为氮化硅薄膜。

进一步，所述的正面电极层为银栅极。

进一步，所述的具有负的固定电荷的金属氧化物层为三氧化二铝薄膜。

进一步，所述的氢化非晶硅层的厚度范围为5纳米~30纳米。

更进一步，所述的具有负的固定电荷的金属氧化物层的厚度范围为5纳米~50纳米。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1、氢化非晶硅层参硼，沉积氢化非晶硅层可以在低温下制得，降低了电池制备过程的能耗，以及在低温环境下制备，降低了杂质扩散到P型晶体硅衬底中的可能性。

2、氢化非晶硅层参硼，氢化非晶硅层钝化晶体硅太阳能电池，可以获得较低的表面附和速度，增强电池的纤光性能，形成良好的欧姆接触。

3、氢化非晶硅层参硼，氢化非晶硅层可以减少沉积金属氧化层过程中对P型晶体硅衬底表面的损伤，有利于提高电池转换效率。

4、氢化非晶硅层参硼，氢化非晶硅层能连接P型晶体硅衬底带隙变化，能弥合带隙以及功函数，提高背场效应，降低接触电阻，提高电池转换效率。

5、三氧化二铝薄膜中的少量氢可以扩散到P型晶体硅衬底的表面，减少界面的悬挂键，提高化学钝化效果。

6、三氧化二铝薄膜中含有大量负电荷，负电荷可以产生强大的场效应钝化作用，有利于提高电池转换效率。

7、退火的过程增加了三氧化二铝的固定电荷密度，从而增强了电场效应钝化作用。

8、退火过程中会在氢化非晶硅层和具有负的固定电荷的金属氧化物层（三氧化二铝薄膜）之间生成SiO_X薄层，从而使减少晶体硅表面的缺陷态密度，提高电池转换效率。

附图说明

图1为本发明的叠层薄膜背面钝化的太阳能电池的结构示意图；