一种薄膜\晶硅叠层太阳电池及其制造方法

一种薄膜\晶硅叠层太阳电池及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种薄膜\晶硅叠层太阳电池及其制备方法。一种双结叠层电池结构，底电池为晶硅电池，顶电池为硅薄膜电池；晶硅电池采用n型硅片作为衬底形成电池的基区，硅衬底的正表面采用高温扩散形成P型层作为电池发射区，硅片背表面沉积钝化层和背电极；硅薄膜电池沉积在晶硅电池正表面上，沉积顺序为n型层、本征层、p型层；在p型层表面沉积透明导电薄膜，并在其上设置金属电极。本发明特点：由于硅薄膜材料禁带宽度较大，硅薄膜顶电池吸收高能量的短波光，透过顶电池的光被晶硅底电池吸收，并可调整晶硅电池厚度，以获得与顶电池匹配的电流密度。可拓展电池的光谱响应范围，提高电池转换效率，同时获得高的开路电压和较好的高温性能。
【专利说明】—种薄膜\晶硅叠层太阳电池及其制造方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新的太阳电池结构，特别是关于一种薄膜\晶硅叠层太阳电池及其制造方法。
技术背景
[0002]晶硅太阳电池采用是晶硅材料，其禁带宽度为1.12eV,由于在光电转换过程中，能量大于等于材料禁带宽度的光子可以在硅材料中激发出电子-空穴对，并转化成电能，晶硅电池可利用太阳光谱可达1.1 μ m，因此可获得较大的短路电流密度，但当硅材料所吸收光子能量大于禁带宽度时，大于禁带宽度的能量将转换成热能耗散掉，并不能转换成电能，这就限制了光电转换效率的提高。
[0003]叠层结构的硅薄膜电池，根据不同带隙宽度的材料在不同区域吸收不同能量的光子，可以采用宽带隙的材料吸收短波段光，窄带隙材料吸收长波段光，从而拓宽太阳电池的光谱相应范围及电池转换效率。然而，由于硅薄膜是高缺陷密度的材料，光生载流子很容易复合，尤其是在制备叠层硅薄膜电池时，为了调节底电池的禁带宽度，通常要采用微晶化或合金化的方法，进一步增加的大面积均匀制备的难度。


【发明内容】

[0004]针对上述问题，本发明的目的在于克服现有电池的缺点，转换效率高，制备工艺简单的薄膜\晶硅叠层太阳电池。
[0005]为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
[0006]一种薄膜\异质结叠层太阳电池，其特征在于:它采用双结叠层电池结构，底电池为晶硅电池，顶电池为硅薄膜电池；晶硅电池采用η型硅片衬底作为基区，正表面采用高温扩散形成Ρ型层作为发射区，背表面沉积钝化层和背电极；硅薄膜电池沉积在晶硅电池正表面上，沉积顺序为η型层、本征层、ρ型层；在硅薄膜电池ρ型层上沉积透明导电薄膜，在透明导电膜上设置前电极。
[0007]所述η型硅片可以是单晶硅片，也可以是多晶硅。
[0008]所述钝化层可以是η型掺杂硅薄膜，也可以是缓冲过渡层与η型掺杂硅薄膜形成的双层或多层娃薄膜。
[0009]所述背电极可以是金属铝膜，也可以是透明导电薄膜与金属铝膜形成的多层膜。
[0010]所述娃薄膜可米用a_S1:H、a_SiC:H、a-S1:H、uc_S1:H、uc_SiC:H 或 uc_S1:H 中的任意一种或几种组合。
[0011]一种薄膜\异质结叠层太阳电池的制造方法，其步骤包括:1)在η型硅片正表面采用高温扩散形成Ρ型扩散层，2)采用常规工艺去背结和表面硼硅玻璃，并对硅片进行清洗；3)在η型硅片背面沉积硅薄膜形成钝化层，4)在钝化层表面沉积导电膜作为背电极，5)然后，在晶硅太阳电池Ρ型扩散层上用依次沉积硅薄膜形成η型层、本征层、ρ型层，6)最后在硅薄膜电池Ρ型层表面沉积透明导电薄膜，并在其上设置前电极。
[0012]本发明采用薄膜\晶硅的叠层电池结构，由于硅薄膜材料禁带宽度较大，硅薄膜顶电池吸收高能量的短波光，透过顶电池的光被晶硅底电池吸收，并可调整晶硅电池厚度，以获得与顶电池匹配的电流密度。采用该结构，可拓展电池的光谱相应范围，提高电池开路电压与转换效率，同时获得较好的高温性能。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1是本发明提供的一种薄膜\晶硅叠层太阳电池的结构示意图
[0014]图2是本发明提供的一种薄膜\晶硅叠层太阳电池的制造流程图

【具体实施方式】
[0015]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图1和图2，对本发明进一步详细说明。
[0016]1)采用厚度200 μ m,电阻率为5 Ω cm的η型硅片1作为衬底，对表面进行清洗。
[0017]2)在η型硅片1的正表面用高温扩散法形成ρ型扩散层4，ρ型扩散层4的方块电阻在50 Ω / □。
[0018]3)采用是常规化学法对扩散硅片进行去背结、去硼硅玻璃和表面清洗处理。
[0019]4)在η型硅片1背面沉积η型掺杂的硅薄膜，如a_S1:H、a_SiC:H或uc_S1:H，厚度20nm，构成的钝化层2。
[0020]5)在钝化层2表面用磁控溅射方法沉积铝层，厚度为1.5 μ m，形成背电极3。
[0021]6)在ρ型扩散层4上用PECVD依次沉积20nm η型层5, lOOnm的本征层6, 20nm ρ型层7，得到n\i\p结构硅薄膜太阳电池。
[0022]7)在硅薄膜太阳电池ρ型层7上用磁控溅射沉积透明导电薄膜8，如IT0薄膜，厚度70nm ;然后在透明导电薄膜8上丝网印刷低温银浆，低温烘干，得到前电极9，从而完成薄膜\晶硅叠层太阳电池的制造。
[0023]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种薄膜\晶硅叠层太阳电池，其特征在于:它采用双结叠层电池结构，底电池为晶硅电池，顶电池为硅薄膜电池；晶硅电池采用η型硅片衬底作为基区，正表面采用高温扩散形成P型层作为发射区，背表面沉积钝化层和背电极；硅薄膜电池沉积在晶硅电池正表面上，沉积顺序为η型层、本征层、P型层；在硅薄膜电池P型层上沉积透明导电薄膜，在透明导电膜上设置前电极。
2.如权利要求1所述的一种薄膜\晶硅叠层太阳电池，其特征在于:所述叠层电池为双结叠层电池，由底电池和顶电池组成。
3.如权利要求1所述的一种薄膜\晶硅叠层太阳电池，其特征在于:所述底电池为晶硅电池,顶电池为硅薄膜电池。
4.如权利要求1所述太阳电池，其η型娃片可以是单晶娃片也可以是多晶娃片。
5.如权利要求1所述的太阳电池，其硅薄膜可以是a_S1:H、a_SiC:H、a_S1:H、uc-S1:H、uc_SiC:H或uc_S1:H中的任意一种或几种组合。
6.一种薄膜\晶硅叠层太阳电池的制备方法，其步骤包括: 1)在η型硅片正表面采用高温扩散形成P型扩散层； 2)采用常规工艺去背结和表面硼硅玻璃，并对硅片进行清洗； 3)在η型硅片背面沉积硅薄膜形成钝化层； 4)在钝化层表面沉积导电膜作为背电极； 5)然后，在晶硅太阳电池P型扩散层上用依次沉积硅薄膜形成η型层、本征层、P型层； 6)最后在硅薄膜电池P型层表面沉积透明导电薄膜，并在其上设置前电极。
【文档编号】H01L31/18GK104253173SQ201110340994
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2011年11月2日 优先权日:2011年11月2日
【发明者】张群芳 申请人:常州合特光电有限公司