[发明专利]一种异质结太阳能电池前电极及其制备方法

说明书

本申请提供了一种异质结太阳能电池前电极及其制备方法，其中制备方法包括：采用磁控溅射方法依次在异质结太阳能电池的PN结上沉积组成前电极的种子层和主层；种子层的磁控溅射工艺为：采用包含两个靶材的双极磁控溅射系统进行磁控溅射，两个靶材的溅射粒子流相互碰撞散射后沉积在异质结太阳能电池的PN结上；主层的磁控溅射工艺为：采用至少包含一个靶材的磁控溅射系统进行磁控溅射，各靶材的溅射粒子流以垂直于种子层的方向沉积在种子层上。本申请提供的异质结太阳能电池的前电极制备方法，对现有磁控溅射工艺进行改进，改善前电极的光电转化效率。

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种异质结太阳能电池前电极及其制备方法。

背景技术

现有的磁控溅射镀膜中，粒子沉积的能量较高，有相当部分的粒子能量大于100电子伏特，少数粒子的能量高于150-200电子伏特，一方面高能粒子对于膜层质量有益，沉积的薄膜密度高，硬度好，另一方面高能粒子在沉积时会对已经沉积的薄膜产生轰击，破坏已经沉积薄膜的结构。这种效应带来的不利影响在太阳能电池行业尤为明显，最终造成太阳能电池的开路电压下降而影响最终的光电转换效率。

磁控溅射镀膜的粒子高能特性给其应用带来了一些限制，尤其明显的是在异质结太阳能电池行业。

参见图1所示，为了获得较高的沉积速率及靶材利用效率，现有的磁控溅射沉积工艺均是使用垂直溅射的方式进行薄膜沉积，即溅射粒子流以垂直于基板的方向沉积在基板3上，沉积过程中，从靶材溅射出来的绝大部分粒子流会以接近垂直(±15°，垂直基板的角度为0°)的角度沉积在基板3上。

异质结太阳能电池的结构如图2所示，当磁控溅射用于太阳能电池前电极2的制备工艺时，溅射粒子流是直接沉积在前期已经通过PECVD工艺完成的PN结上，高能的粒子轰击PN结结区会在一定程度上造成结区性能的退化而影响最终的光电转化效率。

发明内容

基于此，提供一种异质结太阳能电池的前电极制备方法，对现有磁控溅射工艺进行改进，改善前电极的光电转化效率。

一种异质结太阳能电池前电极的制备方法，包括：

采用磁控溅射方法依次在异质结太阳能电池的PN结上沉积组成前电极的种子层和主层；

种子层的磁控溅射工艺为：采用包含两个靶材的双极磁控溅射系统进行磁控溅射，两个靶材的溅射粒子流相互碰撞散射后沉积在异质结太阳能电池的PN结上；

主层的磁控溅射工艺为：采用至少包含一个靶材的磁控溅射系统进行磁控溅射，各靶材的溅射粒子流以垂直于种子层的方向沉积在种子层上。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述双极磁控溅射系统中，两个靶材各自独立旋转。

可选的，所述双极磁控溅射系统中，各靶材内部设置有用于控制粒子流溅射方向的磁棒，各磁棒独立旋转。

可选的，所述双极磁控溅射系统中，靶材与磁棒各自独立旋转。

可选的，所述双极磁控溅射系统中，两个靶材的溅射粒子流的夹角为40～180°。

可选的，所述双极磁控溅射系统中，两个靶材的溅射粒子流的夹角为120～140°。

可选的，在前电极制备过程中，两个靶材内的磁棒角度持续变化或调整至预定角度后保持静止。

可选的，种子层的磁控溅射工艺参数为：沉积工艺气压0.6～1.2Pa，功率密度1～2KW/m；主层的磁控溅射工艺参数为：沉积工艺气压0.3-0.6Pa，功率密度小于10KW/m。