[发明专利]一种晶体硅基太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明为一种晶体硅基太阳电池及其制备方法，属于太阳电池领域。涉及太阳电池的结构设计及制备技术。

背景技术

太阳能发电是人类最重要的可再生清洁能源的利用方式之一。其中晶体硅太阳电池以其丰富的原材料来源及相对成熟的制备技术受到人们的广泛关注，是太阳电池的主流产品类别。

目前主流晶体硅太阳电池，包括单晶硅片和多晶硅片的，均是基于磷扩散制成的pn结结构的太阳电池。随着技术的发展，这一技术路线的瓶颈越来越明显，限制了晶体硅太阳电池转换效率的提升和太阳能光伏发电成本的下降。为进一步提升以晶体硅作为基体材料的太阳电池的性能，目前前景较有潜力的技术可分为三大类：一类为由传统的扩散制结晶体硅太阳电池衍生出的多种改进结构，例如PERC、选择发射极结构等；一类是以HIT电池为代表的晶体硅异质结太阳电池，目前日本松下公司也已经实现了该类产品的量产；一类是IBC为代表的背结太阳电池，以美国First Solar公司为代表可实现小批量的生产。综述这几类高效太阳电池的结构，虽都有一定的优点，但均因技术难度大或成本高的原因无法取代传统的扩散制结技术。且上述所涉及的高效结构大多都只能适用于单晶硅片，只有PERC、选择发射极等少数几类可应用于多晶硅片的太阳电池，但都因技术的复杂、成本高等原因无法推广应用。

设计一种新型的晶体硅基的太阳电池结构及技术路线，在提高太阳电池转换效率的同时降低技术难度，并减少制备成本是目前太阳能光伏领域的迫切任务。

发明内容

本发明通过提供一种新的晶体硅基的太阳电池结构及其适宜的技术路线的设计，突破现有器件结构和技术路线对晶体硅太阳电池性能提升、制造的技术难度和成本的限制，最终获得更高转换效率的太阳电池并降低太阳电池发电的成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种晶体硅基太阳电池，其结构为从迎光面开始依次为金属栅线、透明导电薄膜、n型重掺杂非晶硅薄膜、n型晶体硅发射极层、p型晶体硅片和p型重掺杂背场及背面金属接触层。

一种晶体硅基太阳电池制备方法，其特征是p型晶体硅片在进行常规的制绒清洗后，按照以下工艺路线进行制备太阳电池：

1)   在p型晶体硅片正面制结得到n型晶体硅发射极层；

2)      进行背面p型重掺杂背场及背面金属接触层制备；

3)      采用漂浮在HF酸溶液上的方法去除n型晶体硅发射极层迎光面的磷硅玻璃，并进行清洗；

4)      在n型晶体硅发射极层迎光面上沉积n型重掺杂非晶硅薄膜；

5)      在n型重掺杂非晶硅薄膜上沉积透明导电薄膜；

6)      在透明导电薄膜上制作金属栅线作为金属导电电极。

所述金属栅线可由低温导电银浆、低温导电铜浆、低温导电铝浆、或低温导电碳浆通过丝网印刷的方法获得；也可由真空蒸发或磁控溅射的方法沉积银、铜或者铝薄膜获得。

所述透明导电薄膜材料可为氧化铟锡、掺杂氧化锌或掺氟氧化锡。其薄层电阻不高于100 Ω/□，对太阳光谱的平均透过率高于86%。

所述n型重掺杂非晶硅薄膜，禁带宽度为1.2-2.0电子伏特，有效掺杂浓度为1*10¹⁸-1*10²⁰cm^-3，厚度为3-20纳米，可由等离子体辅助化学气相沉积或者热丝化学气相沉积的方法制备。

所述n型晶体硅发射极层的厚度为10-500nm，其薄层电阻为100-10000Ω/□,可由磷扩散的方法获得，也可由外延或者离子注入法获得。

所述p型晶体硅片可为单晶硅片、多晶硅片或准单晶硅片，电阻率要求0.5-20Ω·cm。

所发明的晶体硅基的太阳电池结构及其制备方法，相比于常规的扩散制结晶体硅太阳电池，可提高开路电压和转换效率。其原理是在晶体硅同质pn结的基础上，重掺杂的非晶硅层进一步提升了空间电荷区的强度，从而减少了表面复合速率并增加了光生载流子的收集效率；而相比于现有的高效晶体硅太阳电池结构及制备的工艺路线，简化了太阳电池器件的结构并同时适用于多晶硅和单晶硅片太阳电池，与现有的常规扩散制结晶体硅太阳电池产线兼容，降低了技术难度和制备成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

其中1.金属栅线；2.透明导电薄膜；3.n型重掺杂非晶硅薄膜；4.n型晶体硅发射极层；5.p型晶体硅片； 6.p型重掺杂背场；7.背面金属接触层。

具体实施方式