[发明专利]原位还原制备电镀种子层的异质结太阳电池及其制备方法

说明书

本发明公开原位还原制备电镀种子层的异质结太阳电池及其制备方法，包括N型单晶硅衬底层；本征非晶硅薄膜；P型非晶硅薄膜；N型的非晶硅薄膜；透明导电薄膜；电镀金属电极；所述电镀金属电极包括金属种子层，所述金属种子层通过电化学法原位还原形成在所述透明导电薄膜上；金属传导层，所述金属传导层电镀在所述金属种子层的表面上。本发明相比与传统电镀电极的制备方法，能显著降低工艺复杂性，通过电化学的方法形成种子层，改善界面附着特性，降低界面接触电阻；可以改善异质结太阳电池的性能，实现高效、低成本的目的。

技术领域

本发明涉及原位还原制备电镀种子层的异质结太阳电池及其制备方法，属于异质结太阳电池领域。

背景技术

能源危机问题越来越引起人们的担忧，而环境污染对人们的生活也产生了威胁，目前较为急切的问题就是开发一些新的绿色能源，如太阳能、风能、核能、生物能等等。现代社会，随着世界人口的迅速增长，各国都在大力发展科技与经济，并且无论哪一方面的发展都需要能源的供应，因此人类对其需求量日渐加深。在这样的社会背景下，推动经济发展的方式也已发生了巨大的转变，提高制造业技术水平，改善人民生活质量。传统能源储量日趋严峻，环境破坏日益加剧，寻找新型的、可再生的、能替代传统化石燃料的能源是维持人类可持续发展的有效途径,这也成为了本世纪众多科学家研究的重点，而太阳能以其可再生、无污染的优良特性受到人们的青睐,而太阳能电池正是其能量转化为电能的一种光伏器件。

太阳能电池的原理是基于光生伏特效应，将太阳能直接转换为电能的一种装置，也是太阳能实际应用中的重要组成部分。目前，晶体硅太阳能电池已经成为光伏工业的主流，市场上80％以上的都是晶体硅太阳电池，而生产单晶硅的成本目前仍比较高、工艺流程复杂、总体转换效率不高、高温性能差、光致衰减等制约着其进一步的发展。

异质结太阳电池是在n型或p型单晶硅衬底上依次双面沉积本征非晶硅薄膜作为钝化层，以饱和单晶硅表面由于晶格突然截止产生的悬挂键，减少载流子复合中心。再依次沉积n型非晶硅薄膜和p型非晶硅薄膜作为发射极和背面电场，为了形成内建电场以及产生电荷分离场，可有效提高开路电压、填充因子以及转换效率，这种电池既利用了薄膜电池的制造工艺，也充分发挥了晶体硅和非晶硅的材料特性，具有较高的转换效率(目前为27％左右)、低温工艺、双面发电、高转换效率(产业化)≥23％等优点，成为太阳电池发展的热点。

丝网印刷技术具有工艺过程简单、印刷图形设计空间大、适合大规模生产等优势成为电池量产电极制备的首选技术。但异质结电池受限于低温工艺制程，选择低温导电银浆来制备电极，故其电极的导电性较差、与TCO的接触电阻较高，且电极的印刷塑性难以兼顾，高宽比小，电极欧姆损耗较大。此外，低温银浆的价格高，占据了电池制程30％及以上的成本比例，急需降本增效。在自然界中，铜的导电性仅次于银，物理性能与银类似，且价格便宜(银的1/100)。电镀铜电极具有塑性接近于矩形、导电性好、电极欧姆损耗小、电极光学损失小及成本低廉等优点，被认为是突破丝印技术瓶颈，改善载流子收集的有效尝试，是太阳电池金属化的研究热点。金属电极采用电镀铜，太阳电池的电极成本大幅度降低。以n型异质结太阳电池为例，其基本结构如图1所示，主要包括n 型硅衬底、本征非晶硅层、n(p)型非晶硅掺杂层、减反射层、金属电极。由于掺杂非晶硅薄膜的横向导电性能差，因此在异质结太阳电池制备过程中需要在非晶硅与金属电极之间引入一层透明导电薄膜层，作为接触层、减反射层以及传导层。又因在氧化物层上直接电镀金属其附着性能差，容易脱落，故需要在透明导电薄膜层与金属电极之间引入一层金属种子层，以改善接触特性。