[发明专利]晶体硅太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池是一种利用大面积的p-n结二极管将太阳光能直接转换成电能的的光电半导体器件。近年来随着能源和环境问题的日益突出，越来越受到重视，得到了大力发展和广泛应用。目前工业上大规模生产并占主导地位仍是晶体硅太阳电池。长期以来，人们采用表面倒金字塔结构来减少光反射，改善器件光谱响应，以达到提高太阳电池转换效率的目的，但是仍有10～15％的反射率，限制了太阳电池性能的进一步提高。

另外，传统的采用掺硼的p型晶硅太阳电池存在不可避免的光致衰减问题。n型硅已经被证明对普通的过渡金属杂质引起的复合不敏感，具有比p型硅更长的少子扩散长度。因此采用n型晶硅片制作的太阳电池相对采用p型晶硅片制作的太阳电池将具有更优越的性能；且采用n型晶硅太阳电池没有光致衰减的问题。但是，n型晶硅太阳电池的制备中需要在前表面掺杂硼以形成p-n结作为发射极；在背面掺杂磷以形成n-n+背表面场作为基极。常规太阳电池工艺采用高温扩散技术进行掺杂，硼扩散则采用BBr₃等液态源，掺杂层存在严重的不均匀性等问题；而且还需要考虑如何避免在硅片的另外一个表面形成磷掺杂时，两个表面不同的掺杂杂质之间的交叉污染，工艺复杂、难度大。离子注入技术是半导体领域早已广泛应用的掺杂技术，具有单面掺杂、杂质分布控制精准、可形成浅结、易实现掺杂区域的图形化等优点，该技术可精确实现p型或n型掺杂，应用在晶硅太阳电池制备上具有高温扩散技术所不具备的技术和生产方面的优势。

为了克服晶硅太阳电池结构和制备中扩散掺杂的局限，进一步提高太阳电池的转换效率，基于重掺杂层优先腐蚀的原理，提出了一种单面选择性腐蚀形成表面微绒结构的太阳电池结构及其制备方法，该方法有利于提高电池性能，特别是短波长光谱响应特性。该方法可用于n+层或p+层表面微绒结构的制备，有利于p型或n型太阳电池性能的提高。

发明内容

鉴于以上所述现状和现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶硅太阳电池及其制备方法，以克服现有技术中太阳电池表面反射大、采用扩散技术制备pn结的所存在的掺杂层不均匀、杂质交叉污染等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶体硅太阳电池，其特征在于：所述p型太阳电池前表面的倒金字塔结构上具有微绒结构，所述太阳电池至少包括：p型晶体硅基底，表面具有倒金字塔结构；具有特定掺杂浓度的n+发射极层，位于p型晶体硅基底之上，n+表面具有微绒结构；前表面钝化层，位于n+发射极层之上，表面具有微绒结构；p+基极层，位于p型晶体硅基底之下；与p+基极层形成欧姆接触的基极金属电极，位于p+基极层之下；穿过前表面钝化层，与n+发射极层形成欧姆接触的发射极金属电极。

在本发明提供的高效p型晶硅太阳电池中，所述前表面钝化层为氮化硅、或氧化硅/氮化硅叠层薄膜，优选地为氧化硅/氮化硅叠层薄膜。

在本发明提供的高效p型晶硅太阳电池中，所述氧化硅层厚度为5～20nm，氮化硅层厚度为20～100nm。

此外，本发明还提供一种高效p型晶体硅太阳电池的制备方法，所述方法至少包括以下步骤：步骤一，提供一p型晶体硅材料，在所述的晶体硅表面制备倒金字塔结构；步骤二，在所述制备了倒金字塔结构的p型晶体硅基底的上表面制备n+发射极层；步骤三，在所述已n+发射极层表面制备微绒结构；步骤四，在所述n+微绒结构表面制备前表面钝化层；步骤五，丝网印刷制备发射极金属电极和基极金属电极；步骤六，电极退火制备p+基极层，并实现电极欧姆接触。

在本发明提供的高效p型晶体硅太阳电池的制备方法中，所述n+发射极层采用扩散或离子注入方法制备，优选地采用离子注入方法。

在本发明提供的高效p型晶体硅太阳电池的制备方法中，所述n+发射极表面微绒面结构采用RIE刻蚀，或采用体积比为K₂Cr₂O₇:HF:H₂O＝1:2:5～1:2:10、或CrO₃:HF:H₂O＝1:2:5～1:2:10、或AgNO₃:HF＝1:4～1:8的溶液腐蚀制备，其中K₂Cr₂O₇溶液的摩尔浓度为0.05～0.15mol/L；CrO₃溶液的摩尔浓度为2～3mol/L；AgNO₃溶液的摩尔浓度为0.01～0.03mol/L。