[发明专利]一种无主栅硅异质结SHJ太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无主栅硅异质结SHJ太阳能电池及其制备方法，包括依次设置在单晶硅衬底一侧的第一本征非晶硅层、N型掺杂非晶硅叠层、第一TCO(Transparent Conductive Oxide：透明导电氧化物)薄膜层以及栅线电极，依次设置在单晶硅衬底另一侧的第二本征非晶硅层、P型掺杂非晶硅叠层、第二TCO薄膜层以及另一栅线电极，所述的栅线电极均为细栅线电极，栅线电极宽度以及栅线电极间距L均通过总功率损失公式计算得到。通过总功率损失公式来计算电极栅线电极间距和栅线电极宽度，来精准调节细栅线宽度和TCO薄膜层电阻，从而降低银浆的使用量与遮挡面积，获得高的光电转换效率和高的双面率。

技术领域

本发明涉及半导体光电转换领域，具体涉及一种无主栅硅异质结SHJ太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池是一种光电转换半导体器件，通常是由一种或者两种以上具有吸收太阳光并且转化成电的半导体材料结合在一起形成同质结(homo junction)或者异质结(hetero junction)的二极管结构。半导体材料吸收环境的太阳光产生电子和空穴的载流子，通常称为光生载流子，经过二极管的内建电场分离后电子和空穴分别集聚到n型和p型半导体区形成电势。为了有效地把电子和空穴输送到外部电路，通常在前表面(第一受光面)和后表面(第二受光面)制作金属电极，金属电极与半导体材料形成良好的电学接触，把光生载流子有效地输送到外部电路。

由于太阳能电池中载流子寿命很短、扩散长度(diffusion length)很有限，为了有效地收集光生载流子，金属电极的间距尽量小，密度尽量高。然而，如果金属电极的密度高，会遮挡太阳光，影响太阳能电池对光的有效吸收。为了解决载流子收集和光遮挡的矛盾，通常对金属电极的结构和工艺进行优化，使两者的功能达到平衡，例如，在第一受光面形成宽度较细数量较少的细栅线和宽度较粗的主栅线，细栅线收集分布在电池表面收集载流子，主栅线把细栅线收集的电流汇集、传输到外部电路。目前太阳能电池大多采用这种细栅线和主栅线结合的金属电极结构，有的太阳能电池在背面全覆盖地形成金属电极，这样可以更有效地收集载流子，减少载流子传输的电阻损失。为了兼顾载流子收集和传输损失以及金属电极形成的光遮挡，通常把细栅线和主栅线做得尽量细，细栅线达到40μm，甚至30μm以下，主栅线的宽度由以往的1.5毫米逐步下降到1毫米，0.8毫米，甚至更小。也有的太阳能电池把主栅线做成不连续的结构，即在与细栅线交叉的地方制作宽度和面积较大的接触点，把其余部分的宽度降低，这样既兼顾了主栅线与外部电极的连接，也降低了主栅线对太阳光的遮挡，获得较高的光电转换效率。但是，目前金属电极的结构仍然存在缺陷，第一受光面金属电极形成的遮挡占正面全面积的5％以上，第二受光面的金属电极占背面全面积的7％以上甚至全覆盖，导致太阳能电池产生的电流和光电转换效率难以进一步提高，必须设计并制作更精细的金属电极结构。