[发明专利]一种高效率晶体硅太阳电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池技术，尤其涉及一种高效率晶体硅太阳电池。

背景技术

目前市场上晶体硅太阳电池是在p型硅片上，通过磷扩散制备pn结，然后在上表面沉积SiN，最后再印刷银上电极，其背面印刷铝下电极。在电极的烧结过程中，背面的铝与硅形成硅铝合金层，铝向硅中扩散并形成铝背场，它具有场钝化的作用。但是重的铝扩散层同时也造成了严重的俄歇复合，影响电池的效率。研究发现：Al的掺杂浓度为10¹⁷cm^-3时，载流子寿命为～1微秒；Al的掺杂浓度为10¹⁸cm^-3时，载流子寿命为～0.3微秒；Al的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3时，载流子寿命为～0.01微秒；载流子寿命的降低主要是俄歇复合引起的。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有晶体硅电池俄歇复合严重的问题，提出一种高效率晶体硅太阳电池，该电池构简单，制备成本低廉，能够利用传统的太阳电池生产线简单升级来完成电池制备。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高效率晶体硅太阳电池，包括依次叠置的上电极、钝化减反射SiN层、磷扩散层、基体晶体硅片、铝的扩散层、调节层和下电极；

所述调节层包括：

介质材料和/或导电膜膜材料；

或量子阱材料。

与传统硅电池相比，调节层的作用是调节铝在硅片中铝扩散层的厚度以及铝掺杂浓度的作用，同时具有一定的钝化作用。

进一步地，所述介质材料包括Al₂O₃、SiN、SiO₂和SiON中的一种或多种。

进一步地，所述导电膜膜材料包括AlZnO、SnO₂、MgO和ZrO中的一种或多种，具有导电性能的半导体薄膜。调节层采用导电膜膜材料能增强其导电性。

进一步地，所述量子阱材料是由半导体和金属形成的纳米多层结构材料。所述量子阱材料是由抑制铝扩散的介质层(比如：Al₂O₃、SiN、SiO₂、SiON等)和导电层(比如：ZnO、Al等)交替生长形成。这样结构的材料，既调节了Al的扩散深度和浓度，又保证了电导性。

进一步地，所述量子阱材料包括但不限于Al₂O₃/ZnO、SiN/ZnO、纳米多层材料Al₂O₃/Al中的一种或多种。

进一步地，所述上电极为银电极。

进一步地，所述下电极为铝电极。

进一步地，所述基体晶体硅片3为p型单晶硅、p型多晶硅、n型单晶硅或n型多晶硅，电阻率为1-20Ωcm的p型硅片或电阻率为1-20Ωcm的n型硅片。

本发明的另一个目的还公开了一种高效率晶体硅太阳电池结构的制备方法，包括以下步骤：

第一步：清洗基体晶体硅片3，并对其双面制绒，在硅片表面形成陷光绒面结构；

第二步：利用三氯氧磷扩散的方法在基体晶体硅片3制备磷扩散层6；

第三步：利用化学气相沉积方法在磷扩散层6背离基体晶体硅片3的一侧沉积钝化减反射SiN层2；

第四步：利用磁控溅射或化学气相沉积方法或原子层沉积技术在晶体硅片3背离磷扩散层6的一侧沉积调节层4；

第五步：在钝化减反射SiN层2背离磷扩散层6的一侧印刷制备上电极，在调节层4背离基体晶体硅片3的一侧印刷制备下电极；烘烤烧结，在基体晶体硅片与调节层之间形成铝扩散层。

进一步地，所述第五步中烘烤烧结包括：在N₂气氛下对硅片进行烘干，之后在N₂气氛下对硅片进行850-900℃高温烧结，优选的烧结温度为880℃，烧结后下电极中的铝向基体晶体硅片3扩散，形成铝扩散层7。

本发明高效率晶体硅太阳电池结构简单、合理、紧凑，其制备方法简单易行，与现有技术相比较具有以下优点：

(1)、当基体晶体硅片为p型硅片时，因为调节层的存在，它调节铝扩散层的掺杂深度和浓度，使得铝背场在起到场钝化作用的同时，降低其引起的俄歇复合，提高电池的转换效率。

(2)、当基体晶体硅片为n型硅片时，其pn结空间电荷区在电池背面，是铝扩散形成的。该电池结构同样通过调节层调节铝扩散层的掺杂深度和浓度，阻止形成硅铝合金层，降低其中的俄歇复合。