[发明专利]硅基异质结太阳电池的制备方法及镀膜设备

说明书

本发明提供一种硅基异质结太阳电池的制备方法及镀膜设备，方法包括依次形成堆叠设置的第一透明导电氧化物缓冲层及第一透明导电氧化物主导层；依次形成堆叠设置的第二透明导电氧化物缓冲层及第二透明导电氧化物主导层；其中，第一透明导电氧化物缓冲层及第二透明导电氧化物缓冲层采用射频磁控溅射源制备，第一透明导电氧化物主导层及第二透明导电氧化物主导层采用直流磁控溅射源制备；所述镀膜设备包括：至少两个射频磁控溅射源，以形成第一缓冲层及第二缓冲层；至少两个直流磁控溅射源，以在第一缓冲层上制备第一主导层及在第二缓冲层上制备第二主导层；具有低成本、高稳定性、方法兼容的特点。

技术领域

本发明属于硅基异质结太阳电池领域，涉及硅基异质结太阳电池的制备方法及镀膜设备。

背景技术

太阳电池发电具有地域差异小、储量巨大、安全、无污染、资源永不枯竭等特点，已为21世纪新能源和可再生能源技术的主力军。太阳电池有很多种类，目前以硅基材料的太阳电池为主流，包括晶体硅太阳电池和薄膜硅太阳电池。太阳电池的发展方向主要集中提高效率、提升使用寿命以及降低成本上，提高使用寿命和光电转换效率不仅可以降低单位发电量的制作成本，还可以降低安装和占用土地的成本，对推动早日实现光伏“平价上网”，具有重大意义。

硅基异质结太阳电池是一种高效太阳电池，简称HITR(Heterojunction withIntrinsic Thin-layer)或SHJ(Silicon Hetero Junction)，在中国多使用后者，其基本结构一般包括晶体硅、掺杂非晶硅薄膜及透明导电氧化物薄膜。

硅基异质结太阳电池中的透明导电氧化物薄膜的制备技术很多，磁控溅射镀膜技术(Sputtering)是最常使用的技术，其中，磁控溅射镀膜技术根据其使用电源和电路结构的不同可分为射频磁控溅射(RF)及直流磁控溅射(DC)，由于RF电源以及从电源到电极的馈入电路较复杂，电源成本较高，镀膜速率较低，一般仅用于难以溅射的磁性材料或者导电性差的电介质材料或者对薄膜质量有特殊需求的设备中，直流磁控溅射因其低廉的电源成本和高速镀膜速率成为制备透明导电氧化物薄膜的首选。但在SHJ太阳电池的制作过程中，由于直流磁控溅射等离子体中的高能粒子对硅表面具有很强的轰击作用，会严重损伤硅表面的超薄非晶硅薄膜微结构和非晶硅/晶体硅界面的钝化效果，影响SHJ太阳电池的光电转化效率。

为了解决磁控溅射镀膜技术中直流磁控溅射等离子体对非晶硅薄膜微结构和非晶硅/晶体硅界面钝化效果的损伤，日本住友重机械工业株式会社(Sumitomo HeavyIndustries,Ltd.)研究开发了独特的反应性等离子体沉积设备(Reactive PlasmaDeposition,RPD)，其优势在于，利用RPD设备可大幅度降低等离子体中高能粒子对衬底表面的轰击和损伤，提高透明导电氧化物薄膜制作工艺对非晶硅薄膜的适应性，使SHJ电池性能和良品率大幅度提高。日本松下的量产实验证明，在同样条件下，利用RPD镀膜技术制备的透明导电氧化物薄膜具有更好的晶体结构，对非晶硅薄膜具有更低的损伤，可以提高SHJ电池转换效率0.5％以上。但是，由于离子源的特殊结构和镀膜条件的限制，RPD镀膜技术只能采用镀膜面朝下镀膜方式。对于两面都需要制作透明导电氧化物薄膜的双面受光SHJ电池，在完成一面的镀膜后，必须翻转样品才能实现对另一面的镀膜。这种制备方式不仅增加了设备制造成本和厂房占地空间，而且翻转机构会增加SHJ电池表面污染、机械损伤甚至破损的概率，造成SHJ电池性能下降，影响量产成品率。另外，RPD设备的供应商非常单一，且靶材也只适用于易升华的材料，例如，掺锡氧化铟(ITO)，掺钨氧化铟(IWO)等，制约了SHJ电池制造企业的设备选型及成本控制，严重阻碍了高效SHJ电池的商业化推广及应用。

因此，提供一种新型的硅基异质结太阳电池的制备方法及镀膜设备，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种硅基异质结太阳电池的制备方法及镀膜设备，用于解决现有技术中透明导电氧化物薄膜质量低、镀膜过程中钝化损伤大、镀膜成本高的问题。