[发明专利]一种铸锭晶硅异质结太阳能电池及其制作方法

说明书

本发明公开了一种铸锭晶硅异质结太阳能电池，包括：铸锭晶硅衬底，所述铸锭晶硅衬底含有多个生长方向不同的晶粒；设置在铸锭晶硅衬底表面的金字塔绒面，其中，金字塔绒面底部的相邻晶粒边界位置具有平滑的弧形结构；设置在金字塔绒面表面的本征型非晶硅膜层和掺杂型的非晶硅膜层，其中，所述弧形结构上的本征型非晶硅膜层和掺杂型的非晶硅膜层的厚度比金字塔绒面的斜面上本征型非晶硅膜层和掺杂型的非晶硅膜层的厚度更厚；设置在掺杂型非晶硅膜层之上的透明导电膜层；及设置在透明导电膜层之上的金属电极。

技术领域

本发明涉及硅基异质结太阳能电池技术领域，尤其涉及以铸锭晶硅作为衬底制作硅基异质结的太阳能电池及其制作方法。

背景技术

能源需求日益紧张的形式下，太阳能电池行业迅猛发展。具有突出效率优势的异质结技术，量产效率已达到24％，实验室效率也达到26％以上，进一步效率提升潜力巨大，近年来备受瞩目。但异质结技术成本偏高，仍是当前大规模量产化的主要障碍。与常规晶硅太阳能电池相比，成本偏高主要体现在三大部分：设备折旧、银浆耗量、硅片成本。

常规的硅基异质结太阳能电池，均采用直拉单晶硅片作为衬底制作，对硅片品质有极高的要求，导致硅片成居高不下。以较低品质的铸锭单晶硅片或多晶硅片替代直拉单晶硅片制作硅基异质结太阳能电池，可以显著降低异质结太阳能电池成本。

然而铸锭晶硅内存在大量的杂质和缺陷，形成大量的复合中心，极大限制了载流子的迁移，导致采用铸锭单晶硅片或多晶硅片制作的异质结太阳能电池效率远低于常规直拉单晶硅片制作的异质结太阳能电池。减少和消除杂质和缺陷的影响，是铸锭单晶硅片或多晶硅片制作异质结太阳能电池的关键。其中，不同晶粒间存在的晶界缺陷是铸锭单晶硅片或多晶硅片内的主要缺陷区域，其不仅表现为大量的位错层错产生严重的复合，相邻晶粒由于生长方向不同，在制绒后，金字塔绒面生长方向有所差异，往往在相邻晶粒边界位置的金字塔容易形成较为尖锐夹角的结构。对于等离子气相沉积设备，较深的尖锐夹角区域H⁺离子和非晶硅膜层的钝化处理的效果较差，容易形成钝化缺陷而形成复合中心，影响载流子的传输。

因此，为了解决因晶粒生长方向不同，晶界区域的金字塔形成尖锐夹角结构导致的钝化不良缺陷，需要寻求一种制作方法，消除尖锐夹角结构，形成一种利于钝化的结构，以便对相邻晶粒边界位置进行良好的钝化。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种铸锭晶硅异质结太阳能电池及其制作方法，通过消除相邻晶粒边界位置金字塔形状底部的尖锐夹角结构，形成金字塔形状底部平滑的弧形结构相连接，以改善相邻晶粒边界位置的钝化效果，以提高铸锭晶硅制作的异质结太阳能电池的转换效率。

本发明采用的技术方案是，提供一种铸锭晶硅异质结太阳能电池，其结构包括：铸锭晶硅衬底，所述铸锭晶硅衬底含有多个生长方向不同的晶粒；设置在铸锭晶硅衬底表面的金字塔绒面，其中，金字塔绒面底部的相邻晶粒边界位置具有平滑的弧形结构；设置在金字塔绒面表面的本征型非晶硅膜层和掺杂型的非晶硅膜层，其中，所述弧形结构上的本征型非晶硅膜层和掺杂型的非晶硅膜层的厚度比金字塔绒面的斜面上本征型非晶硅膜层和掺杂型的非晶硅膜层的厚度更厚；设置在掺杂型非晶硅膜层之上的透明导电膜层；及设置在透明导电膜层之上的金属电极。

优选的，所述铸锭晶硅衬底为铸锭单晶硅片或铸锭多晶硅衬底，掺杂类型为N型或P型。

优选的，金字塔绒面高度为0.5-10微米；弧形结构的弧度长为0.1-1微米。

本发明还提供一种铸锭晶硅异质结太阳能电池的制作方法：所述方法包括步骤如下：去除铸锭晶硅衬底的杂质；对已去除杂质的铸锭晶硅衬底制作金字塔绒面；对已制作金字塔绒面的铸锭晶硅衬底进行区域圆滑处理，在金字塔绒面底部的相邻晶粒边界位置形成平滑的弧形结构；对铸锭晶硅衬底清洗并去除氧化层；对铸锭晶硅衬底两面沉积本征型非晶硅膜层和掺杂型非晶硅膜层进行钝化并形成PN结；在掺杂型非晶硅膜层上沉积透明导电膜层；及在透明导电膜层上形成金属电极。