专利名称：一种减反射异质结太阳能电池及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种异质结太阳能电池及其制备方法，尤其涉及的是一种减反射异质结太阳能电池及其制备方法。
背景技术：
薄膜硅/晶体硅异质结太阳能电池是一种可以采用低成本实现的高效晶体硅太阳能电池。这种太阳能电池具有转换效率高、温度系数低、制造工艺简单、低温工艺能耗小的特点。
日本三洋电机最早从1990年开始研究带有本征层的非晶硅薄膜/晶体硅异质结太阳能电池(HIT电池)。2009年在实用面积(100cm2)上获得电池转换效率23%，为世界最闻水平。量广电池平均效率达19. 7%,超过目如单晶娃电池效率。在国内，中科院研究生院在“十五”973项目的支持下，采用不同于三洋HIT结构的纳米晶硅/晶体硅异质结结构， 在单面结、无陷光的条件下，实现了转换效率17. 3%的突破，为当时同类电池的国际先进水平。
薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池一般采用表面织构形成绒面的办法来减小电池表面光反射，织构后的硅片衬底具有比较高的缺陷态密度，容易形成载流子的复合中心；而且绒面会对随后沉积其上的硅薄膜质量形成不利影响，难以得到高质量的硅薄膜层和良好的硅薄膜/晶硅界面，钝化难度大，影响了异质结电池的开路电压，这样就阻碍了电池效率的进一步提升。发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种减反射异质结太阳能电池及其制备方法，满足较小表面反射、高质量硅薄膜层和良好硅薄膜/晶硅界面的要求。
技术方案本发明是通过以下技术方案实现的，本发明的电池包括硅片衬底、钝化层、背电极、发射层、透明导电薄膜层、减反层和前电极；其中硅片衬底的背表面上沉积钝化层，背电极沉积在钝化层上，硅片衬底的正表面上沉积发射层，发射层上沉积透明导电薄膜层，透明导电薄膜层上沉积至少一层减反层，减反层上设置前电极。
所述硅片衬底是η型或P型，选用电阻率为I 10 Ω cm单晶硅或多晶硅。
所述钝化层是单层或多层的硅薄膜，其中至少一层硅薄膜与硅片衬底的掺杂类型相同，钝化层的厚度是20 50nm。
所述背电极是金属铝膜，或者是导电薄膜层和金属铝膜形成的多层膜。
所述发射层是是单层或多层的硅薄膜，其中至少一层硅薄膜与硅片衬底的掺杂类型相反，发射层的厚度是10 40nm。
所述减反层是单层膜或多层膜,减反层是S3N4层,厚度是70 lOOnm。
所述透明导电薄膜层，材质是金属氧化物，厚度是50 80nm。
所述硅薄膜选自非晶硅、微晶硅、非晶硅锗、非晶碳化硅和纳米硅中的一种或多种。
一种减反射异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤
(I)使用HF溶液对硅片衬底进行表面清洗；
(2)在硅片衬底的背表面利用PECVD方法沉积钝化层；
(3)在钝化层表面利用磁控溅射方法沉积背电极；
(4)在硅片衬底的正表面利用PECVD方法沉积发射层；
(5)在发射层上利用磁控溅射沉积透明导电薄膜层；
(6)在透明导电薄膜层上利用PECVD方法沉积减反层；
(7)在减反层上通过丝网印刷前电极，并将前电极烧结在导电薄膜层上。
有益效果本发明相比现有技术具有以下优点，本发明采用透明导电薄膜层和至少一层的减反层结构，利用Si3N4层和透明的金属氧化物层来降低电池表面的光反射，避免电池表面有较大的织构，有利于得到高质量的硅薄膜层，形成良好的硅薄膜/晶硅界面，可以提高电池的电流密度和开路电压，从而提高异质结电池太阳的转换效率。
图I是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例I
如图I所示，本实施例电池包括硅片衬底I、钝化层2、背电极3、发射层4、透明导电薄膜层5、减反层6和前电极7 ;其中硅片衬底I的背表面上沉积钝化层2，背电极3沉积在钝化层2上，硅片衬底I的正表面上沉积发射层4，发射层4上沉积透明导电薄膜层5， 透明导电薄膜层5上沉积至少一层减反层6，减反层6上设置前电极7。
本实施例的减反射异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤
(I)选用厚度是200 μ m，电阻率为5 Qcm的η型单晶硅片作为硅片衬底1，使用HF 溶液对硅片衬底I进行表面清洗；
(2)在硅片衬底I的背表面利用PECVD (等离子体增强化学气相淀积)方法沉积 20nm厚度的重掺杂的非晶硅层作为钝化层2 ；
(3)在钝化层2表面利用磁控溅射方法沉积金属铝膜作为背电极3 ；
(4)在硅片衬底I的正表面利用PECVD方法依次沉积5nm厚度的本征非晶硅层和 IOnm厚度的P型非晶硅层作为发射层4 ；
(5)在发射层4上利用磁控溅射沉积透明导电薄膜层5，材质是ITO(氧化铟锡)， 厚度为50nm ；
(6)在透明导电薄膜层5上利用PECVD方法沉积一层Si3N4作为减反层6，厚度为 70nm ；
(7)在减反层6上通过丝网印刷前电极7，并将前电极7烧结在导电薄膜层上。
实施例2
本实施例的减反射异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤
(I)选用厚度是200 μ m，电阻率为8 Qcm的P型单晶硅片作为硅片衬底1，使用HF 溶液对硅片衬底I进行表面清洗；
(2)在硅片衬底I的背表面利用PECVD (等离子体增强化学气相淀积)方法沉积 30nm厚度的重掺杂的非晶硅锗层作为钝化层2 ；
(3)在钝化层2表面利用磁控溅射方法沉积一层导电薄膜层ZnO (氧化锌)和一层金属铝膜作为背电极3;
(4)在硅片衬底I的正表面利用PECVD方法沉积20nm厚度的η型非晶硅层作为发射层4;
(5)在发射层4上利用磁控溅射沉积透明导电薄膜层5，材质是ZnO (氧化锌)，厚度为70nm ；
(6)在透明导电薄膜层5上利用PECVD方法沉积一层S3N4作为减反层6，厚度为 80nm ；
(7)在减反层6上通过丝网印刷前电极7，并将前电极7烧结在导电薄膜层上。
其他实施条件和实施例I相同。
实施例3
本实施例的减反射异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤
(I)选用厚度是200 μ m，电阻率为10 Qcm的η型单晶硅片作为硅片衬底1，使用 HF溶液对硅片衬底I进行表面清洗；
(2)在硅片衬底I的背表面利用PECVD (等离子体增强化学气相淀积)方法沉积 50nm厚度的重掺杂的微晶硅层作为钝化层2 ；
(3)在钝化层2表面利用磁控溅射方法沉积金属铝膜作为背电极3 ；
(4)在硅片衬底I的正表面利用PECVD方法依次沉积IOnm厚度的本征非晶硅层和 15nm厚度的P型纳米硅层作为发射层4 ；
(5)在发射层4上利用磁控溅射沉积透明导电薄膜层5，材质是ITO(氧化铟锡)， 厚度为80nm ；
(6)在透明导电薄膜层5上利用PECVD方法依次沉积两层不同折射率的Si3N4作为减反层6,厚度分别为20nm、60nm ；
(7)在减反层6上通过丝网印刷前电极7，并将前电极7烧结在导电薄膜层上。
其他实施条件和实施例I相同。
权利要求
1.一种减反射异质结太阳能电池，其特征在于，该电池包括硅片衬底(I)、钝化层(2)、 背电极⑶、发射层⑷、透明导电薄膜层(5)、减反层(6)和前电极(7);其中硅片衬底⑴ 的背表面上沉积钝化层(2)，背电极(3)沉积在钝化层(2)上，硅片衬底(I)的正表面上沉积发射层(4)，发射层(4)上沉积透明导电薄膜层(5)，透明导电薄膜层(5)上沉积至少一层减反层(6)，减反层(6)上设置前电极(7)。
2.根据权利要求I所述的减反射异质结太阳能电池，其特征在于所述硅片衬底(I) 是η型或P型，选用电阻率为I 10 Qcm单晶硅或多晶硅。
3.根据权利要求I所述的减反射异质结太阳能电池，其特征在于所述钝化层(2)是单层或多层的硅薄膜，其中至少一层硅薄膜与硅片衬底(I)的掺杂类型相同，钝化层(2)的厚度是20 50nm。
4.根据权利要求I所述的减反射异质结太阳能电池，其特征在于所述背电极(3)是金属铝膜，或者是导电薄膜层和金属铝膜形成的多层膜。
5.根据权利要求I所述的减反射异质结太阳能电池，其特征在于所述发射层(4)是是单层或多层的硅薄膜，其中至少一层硅薄膜与硅片衬底(I)的掺杂类型相反，发射层(4) 的厚度是10 40nm。
6.根据权利要求I所述的减反射异质结太阳能电池，其特征在于所述减反层(6)是单层膜或多层膜，减反层(6)是Si3N4层，厚度是70 lOOnm。
7.根据权利要求I所述的减反射异质结太阳能电池，其特征在于所述透明导电薄膜层(5)，材质是金属氧化物，厚度是50 80nm。
8.根据权利要求3或5所述的减反射异质结太阳能电池，其特征在于所述硅薄膜选自非晶硅、微晶硅、非晶硅锗、非晶碳化硅和纳米硅中的一种或多种。
9.一种减反射异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)使用HF溶液对硅片衬底(I)进行表面清洗；(2)在硅片衬底(I)的背表面利用PECVD方法沉积钝化层(2);(3)在钝化层(2)表面利用磁控溅射方法沉积背电极(3)；(4)在硅片衬底(I)的正表面利用PECVD方法沉积发射层(4);(5)在发射层(4)上利用磁控溅射沉积透明导电薄膜层(5)；(6)在透明导电薄膜层(5)上利用PECVD方法沉积减反层(6)；(7)在减反层(6)上通过丝网印刷前电极(7)，并将前电极(7)烧结在导电薄膜层(5)上。
全文摘要
本发明公开了一种减反射异质结太阳能电池及其制备方法，该电池包括硅片衬底、钝化层、背电极、发射层、透明导电薄膜层、减反层和前电极；该方法包括使用HF溶液对硅片衬底进行表面清洗；在硅片衬底的背表面沉积钝化层；在钝化层表面利用磁控溅射方法沉积背电极；在硅片衬底的正表面沉积发射层；在发射层上利用磁控溅射沉积透明导电薄膜层；在透明导电薄膜层上利用PECVD方法沉积减反层；在减反层上通过丝网印刷前电极。本发明利用Si3N4层和透明的金属氧化物层来降低电池表面的光反射，避免电池表面有较大的织构，有利于得到高质量的硅薄膜层，形成良好的硅薄膜/晶硅界面，可以提高电池的电流密度和开路电压，从而提高异质结电池太阳的转换效率。
文档编号H01L31/20GK102938429SQ201210427530
公开日2013年2月20日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者张 杰 申请人:国电光伏(江苏)有限公司