[发明专利]一种晶体硅太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池生产加工技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池是一种利用光电效应或光化学效应把光能转化为电能的装置，又被称为太阳能芯片或光电池。根据使用材料和技术不同，太阳能电池主要分为两大类，一类是晶体硅太阳能电池，一类是薄膜太阳能电池。目前无论是从全球太阳能电池产品结构来看，还是从太阳能电池产量最大的中国来看，晶硅电池均占据着绝对的优势。晶硅太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏特效应”，因此，太阳能电池又称为“光伏电池”。

晶体硅太阳能电池金属区域的界面复合已经成为制约太阳电池效率提升的重要因素。目前，通常制备晶体硅天阳能电池时，采用丝网印刷在太阳能电池的氮化硅上面印刷银浆，然后通过高温烧结，银浆烧穿氮化硅，与电池的发射极形成欧姆接触。但是，银与发射极之间容易形成金属-半导体接触界面，该界面成为严重的载流子复合中心，降低了太阳电池的转换效率。

目前学术界借鉴半导体的发展经验，开发出异质结太阳能电池，在晶体硅硅衬底上沉积非晶硅薄膜，然后在非晶硅薄膜上沉积透明导电膜，再在透明导电膜上丝网印刷非烧穿型低温银浆。虽然非晶硅薄膜和透明导电薄膜解决了金属区的钝化问题，但是载流子收集效率不高，同时形成寄生吸收，电池短路电流不高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种晶体硅太阳能电池，不但提高电池的效率，而且抑制形成直接金属-半导体界面的形成，避免产生光的寄生吸收，而且同时提高电池的载流子收集效率。

本发明的技术方案为：一种晶体硅太阳能电池，包括硅衬底、发射极、背面场以及分别设置于发射极和背面场上的金属电极，所述发射极以及背面场位于硅衬底两侧，所述发射极和/或背面场包括非金属区域以及用于设置金属电极的金属区域，所述发射极和/或背面场上的金属区域至金属电极之间依次设置有钝化层以及重掺多晶硅层。

本发明在发射极以及背电场的上设置钝化层以及重掺多晶硅层，使得金属电极与重掺多晶硅层之间形成欧姆接触，金属电极可以不直接接触发射极以及背面场，降低了金属区域表面复合速率，提高电池开路电压。

作为优选，所述硅衬底为P型或者N型硅材料制成，所述硅衬底电阻率为0.01～1000Ωcm。

作为优选，所述钝化层的厚度为0.1～1000埃，带隙宽度为1～10eV。

作为优选，所述钝化层为氧化硅、氮化硅或者非晶硅中的一种或多种材料制成。

作为优选，所述重掺多晶硅层的掺杂类型与发射极和/或背电场的掺杂类型相同。

作为优选，所述重掺多晶硅层的厚度为1～10000nm，带隙宽度为1.1～2eV。

作为优选，所述重掺多晶硅层与金属电极之间设置有富含氢元素的薄膜层，所述薄膜层的厚度为0.1～10000nm。本发明中薄膜层使得金属区域以及非金属区域表面复合速率降低。

作为优选，所述薄膜层为氮化硅、氧化硅或者氧化铝中的一种或几种材料制成。

本发明还提供了一种上述的晶体硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

(a)在硅衬底上进行掺杂，形成均匀的发射极和/或背面场，并在发射极和/或背面场上划分非金属区域以及用于设置金属电极的金属区域；

(b)先在发射极和/或背面场的金属区域以及非金属区域上经由热氧氧化形成钝化层，再在钝化层上沉积重掺多晶硅层，然后在位于金属区域处的重掺多晶硅层上采用丝网印刷形成一层掩膜层，再刻蚀未被掩模层保护的非金属区域的钝化层和重掺多晶硅层，最后去除掩膜层；

或者，在发射极和/或背面场的金属区域上经由热氧氧化形成钝化层，再在钝化层上沉积重掺多晶硅层；

(c)在重掺多晶硅层上丝网印刷金属电极浆，烧结得到金属电极。

本发明制备晶体硅太阳能电池时，事先设计好用于设置金属电极的金属区域，然后可以采用两种方式设置钝化层以及重掺多晶硅层，设置重掺多晶硅层时可以通过LPCVD沉积。其中第一种方式为，在金属区域以及非金属区域上均设置有钝化层和重掺多晶硅层之后，在位于金属区域的重掺多晶硅层上设置掩膜层，其中掩埋层可以采用油墨材料制成，掩膜层形成之后，刻蚀未被掩模层保护的非金属区域的钝化层和重掺多晶硅层，刻蚀钝化层和重掺多晶硅层时可以分别采用KOH和HF进行刻蚀，最后去除掩膜层即可。