一种hit太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种HIT太阳能电池，包括N型单晶硅片、N型单晶硅片正面的本征氢化非晶硅薄膜（i-a-Si:H），在i-a-Si:H薄膜上沉积的P型重掺杂的镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜（P–nc-SiOX）；在P–nc-SiOX上镀有正面透明导电薄膜（TCO），在正面的TCO上印刷的银金属栅线正电极；N型单晶硅片背面的本征纳米晶硅薄膜（i-nc-Si:H），在背面的i-nc-Si:H沉积的N型重掺杂非晶硅薄膜（N-a-Si:H）；在N-a-Si:H薄膜上镀有背面TCO薄膜，在背面TCO薄膜上印刷的银金属栅线正电极。本实用新型的优点是：利用薄的、低寿命的N型硅片降低成本；提高电池的开路电压；增强了对透过光的吸收。
【专利说明】—种HIT太阳能电池
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种HIT太阳能电池。
【背景技术】
[0002]HIT太阳能电池由于综合了 N型单晶硅高电子迁移率和非晶硅薄膜的高吸收系数的优点，因此转化效率较高。由于HIT太阳能电池的温度劣化系数小，且双面发电。在相同面积条件下，每年的发电量可以比多晶硅电池高35%左右，因此具有很大的市场潜力。传统HIT电池采用200微米厚的高寿命N型硅片作为基底，其成本很高，使得HIT电池的性价比较低。传统HIT电池采用P型非晶硅薄膜作为窗口层，非晶硅薄膜的光学带隙较窄，透光率低，使得太阳能电池在短波长处的响应较小。中国专利两面光照的HIT太阳能电池(申请号CN200720067732)是一种改进型HIT电池专利，该专利采用了较宽带隙的a_SiC薄膜作为窗口层来增加光吸收；然而nC-SiOx薄膜相对于a-SiC薄膜具有更高的光学带隙和好的传输特性。由于HIT电池没有考虑背反射设计，随着硅片越来越薄的发展趋势，透过光的损失对太阳能电池的性能造成较大的影响。然而两面光照的HIT太阳能电池专利用微晶硅(μ c-si:Η)薄膜取代了背面的非晶硅薄膜，但是由于微晶硅薄膜存在大量的晶界，使得薄膜具有较大的暗电导。
实用新型内容
[0003]本实用新型针对现有技术的上述不足，提供一种低成本、高效率的HIT太阳能电池结构。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型涉及的HIT太能能电池的制备技术方案为:一种HIT太阳能电池，包括N型单晶硅片5，Ν型单晶硅片5正面的本征非晶硅薄膜4，在正面的本征非晶硅薄膜4上沉积的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜3，在P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜3上镀有正面的透明导电薄膜2，在正面的透明导电薄膜2上印刷的银金属栅线正电极I ;Ν型单晶硅片5背面的本征纳米晶硅薄膜6，在背面的本征纳米晶硅薄膜6上沉积的N型重掺杂纳米晶硅薄膜7，在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上镀有的背面的透明导电薄膜8，在背面的透明导电薄膜8上印刷的银金属栅线背电极9。
[0005]本实用新型采用的N型单晶硅片5，电阻率为l_5Q/cm，晶向为100、厚度为60-120 μ mD
[0006]本实用新型采用的正面的本征非晶硅薄膜4的厚度为5nm。
[0007]本实用新型采用的正面的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜3的光学带隙为 2.0-2.6eV，厚度为 5-20nm。
[0008]本实用新型的背面的本征纳米晶硅薄膜6的光学带隙为1.3-1.6eV，厚度为5_20nmo
[0009]本实用新型的背面的N型重掺杂纳米晶硅薄膜7的厚度为5nm。
[0010]本实用新型的N型单晶硅片5的厚度为80nm，N型单晶硅片5的正面的本征非晶硅薄膜4的厚度为5nm ;在N型单晶硅片正面的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜3的光学带隙为2.3eV，厚度为5nm ;N型单晶硅片5的背面的本征纳米晶硅薄膜6的光学带隙为1.4eV,厚度为7nm ；N型单晶硅片5背面的N型重掺杂纳米晶硅薄膜7的厚度5nm。
[0011]本实用新型的优点是:本实用新型采用厚度60-120微米、低少子寿命的N型硅片做为HIT电池的衬底，这仅是传统HIT电池硅片厚度的1/2，因此可以大幅降低HIT电池的成本，提高其性价比。正面采用宽带隙的P-nc-SiOx薄膜作为窗口层增加透光率，从而有效提高电池的开路电压、短路电流；背面的1-nc-S1:H薄膜可以增强对透过光的吸收，弥补硅片变薄对电池性能的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]附图1是本实用新型的HIT太阳能电池的结构示意图。
[0013]各个部分如下所示:1、银金属栅线正电极；2、正面的透明导电薄膜(TCO) ;3、P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜(P-nc-SiOx) ;4、正面的本征非晶硅薄膜(1-a-S1:H) ;5、N型单晶硅片(N-c-Si) ;6、背面的本征纳米晶硅薄膜(1-nc_S1:H) ;7、N型重掺杂纳米晶硅薄膜(N-a-S1:H) ;8、背面的透明导电薄膜(TCO) ;9、银金属栅线背电极。
【具体实施方式】
[0014]本实用新型的HIT太阳能电池，具体制备工艺过程如下:
[0015](I)、清洗工艺
[0016]单晶硅片采用氢氧化钠溶液抛光，清洗后的硅片为抛光片，要求表面光亮，无斑点、划痕、水迹、硅片表面干净程度要求很宽。
[0017](2)、PECVD 工艺
[0018]平板式PECVD要分别沉积正面的i_a-S1:H薄膜、背面i_nC_S1:H薄膜、重掺杂P-nc-SiOx薄膜、重掺杂N-a-S1:H薄膜、沉积温度200_400°C。
[0019](3)、磁控溅射工艺
[0020]利用磁控溅射设备分别在HIT电池正反面镀TCO薄膜；薄膜厚度为80_120nm。
[0021](4)、丝印工艺
[0022]用丝网印刷机印刷窄温银浆，制成窄温电极，无需宽温烧结；正背电极采用对称烧制。
[0023]以下所述的是本实用新型的优选实施方式，本实用新型所保护的范围不限于以下优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说在此实用新型创造构思的基础上，做出的若干变形和改进，都属于本实用新型的保护范围。
[0024]实施例1
[0025]采用电阻率为I Ω /cm,晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为60 μ m。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。
[0026](I)、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i_a_S1:H薄膜4，且厚度为5nm。
[0027](2)、然后在1-nc-S1:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P_nC-SiOx薄膜，厚度为 5nm0[0028](3)、利用磁控溅射设备在P-1ic-SiOx薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌(ZAO)薄膜2，厚度为80nm。
[0029](4)、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i_nC_S1:H薄膜6，厚度为8nm0
[0030](5)、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-S1:H薄膜7，厚度5nm。
[0031](6)、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为 80nm。
[0032](7)、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。
[0033]实施例2
[0034]采用电阻率为I Ω /cm,晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为90 μ m。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。
[0035](I)、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i_a_S1:H薄膜4，且厚度为5nm。
[0036](2)、然后在1-nc-S1:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P-nc_SiOx薄膜，厚度为 5nm。
[0037](3)、利用磁控溅射设备在P-1ic-SiOx薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌(ZAO)薄膜2，厚度为80nm。
[0038](4)、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i_nC_S1:H薄膜6，厚度为8nm0
[0039](5)、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-S1:H薄膜7，厚度5nm。
[0040](6)、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为 80nm。
[0041](7)、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。
[0042]实施例3
[0043]采用电阻率为I Ω /cm,晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为120 μ m。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。
[0044](I)、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i_a_S1:H薄膜4，且厚度为5nm。
[0045](2)、然后在1-nc-S1:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P_nc-SiOx薄膜，厚度为 5nm。
[0046](3)、利用磁控溅射设备在P-1ic-SiOx薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌(ZAO)薄膜2，厚度为80nm。
[0047](4)、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i_nC_S1:H薄膜6，厚度为8nm0
[0048](5)、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-S1:H薄膜7，厚度5nm。
[0049](6)、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为 80nm。[0050](7)、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。
[0051]实施例4
[0052]采用电阻率为I Ω /cm,晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80 μ m。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。
[0053](I)、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i_a_S1:H薄膜4，且厚度为5nm。
[0054](2)、然后在1-nc-S1:H薄膜4上沉积光学带隙为2.0eV的P-nc_SiOx薄膜，厚度为 5nm。
[0055](3)、利用磁控溅射设备在P-1ic-SiOx薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌(ZAO)薄膜2，厚度为80nm。
[0056](4)、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i_nC_S1:H薄膜6，厚度为5nm。
[0057](5)、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-S1:H薄膜7，厚度5nm。
[0058](6)、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为 80nm。
[0059](7)、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。
[0060]实施例5
[0061]采用电阻率为I Ω /cm,晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80 μ m。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。
[0062](I)、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i_a_S1:H薄膜4，且厚度为5nm。
[0063](2)、然后在1-nc-S1:H薄膜4上沉积光学带隙为2.4eV的P-nc_SiOx薄膜，厚度为 10nm。
[0064](3)、利用磁控溅射设备在P-1ic-SiOx薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌(ZAO)薄膜2，厚度为80nm。
[0065](4)、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i_nC_S1:H薄膜6，厚度为5nm。
[0066](5)、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-S1:H薄膜7，厚度5nm。
[0067](6)、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为 80nm。
[0068](7)、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。
[0069]实施例6
[0070]采用电阻率为I Ω /cm,晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80 μ m。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。
[0071](I)、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i_a_S1:H薄膜4，且厚度为5nm。[0072](2)、然后在1-nc-S1:H薄膜4上沉积光学带隙为2.6eV的P-nc_SiOx薄膜，厚度为 20nm。
[0073](3)、利用磁控溅射设备在P-1ic-SiOx薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌(ZAO)薄膜2，厚度为80nm。
[0074](4)、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i_nC_S1:H薄膜6，厚度为5nm。
[0075](5)、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-S1:H薄膜7，厚度5nm。
[0076](6)、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为 80nm。
[0077](7)、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。
[0078]实施例7
[0079]采用电阻率为I Ω /cm,晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80 μ m。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。
[0080](I)、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i_a_S1:H薄膜4，且厚度为5nm。
[0081](2)、然后在1-nc-S1:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P-nc_SiOx薄膜，厚度为 5nm。
[0082](3)、利用磁控溅射设备在P-1ic-SiOx薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌(ZAO)薄膜2，厚度为80nm。
[0083](4)、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.3eV的i_nC_S1:H薄膜6，厚度为15nm。
[0084](5)、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-S1:H薄膜7，厚度5nm。
[0085](6)、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为 80nm。
[0086](7)、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。
[0087]实施例8
[0088]采用电阻率为I Ω /cm,晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80 μ m。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。
[0089](I)、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i_a_S1:H薄膜4，且厚度为5nm。
[0090](2)、然后在1-nc-S1:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P_nc-SiOx薄膜，厚度为 5nm。
[0091](3)、利用磁控溅射设备在P-1ic-SiOx薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌(ZAO)薄膜2，厚度为80nm。
[0092](4)、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.4eV的i_nC_S1:H薄膜6，厚度为IOnm0
[0093](5)、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-S1:H薄膜7，厚度5nm。[0094](6)、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为 80nm。
[0095](7)、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。
[0096]实施例9
[0097]采用电阻率为I Ω /cm,晶向为100的N型单晶硅材料为基底5，该单晶硅材料的厚度为80 μ m。先用湿法刻蚀其基底5，使其表面形成金字塔状的绒面。
[0098](I)、利用PECVD设备在N型单晶硅基底5的正面沉积i_a_S1:H薄膜4，且厚度为5nm。
[0099](2)、然后在1-nc-S1:H薄膜4上沉积光学带隙为2.3eV的P_nc-SiOx薄膜，厚度为 5nm。
[0100](3)、利用磁控溅射设备在P-1ic-SiOx薄膜3上沉积一层铝掺杂的氧化锌(ZAO)薄膜2，厚度为80nm。
[0101](4)、在N型单晶硅基底的背面沉积光学带隙为1.6eV的1-nc-S1: H薄膜6，厚度为20nmo
[0102](5)、在本征纳米晶硅薄膜6上沉积N-a-S1:H薄膜7，厚度5nm。
[0103](6)、利用磁控溅射设备在N型重掺杂纳米晶硅薄膜7上沉积一层ZAO薄膜8，厚度为 80nm。
[0104](7)、用丝网印刷机印刷低温银浆在正反面的ZAO上，通过低温同时烧结工艺形成电极1，9。
【权利要求】
1.一种HIT太阳能电池，其特征在于，包括N型单晶硅片(5)，N型单晶硅片(5)正面的本征非晶硅薄膜(4)，在正面的本征非晶硅薄膜(4)上沉积的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜(3)，在P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜(3)上镀有正面的透明导电薄膜(2)，在正面的透明导电薄膜(2)上印刷的银金属栅线正电极(I) ;N型单晶硅片(5)背面的本征纳米晶硅薄膜(6)，在背面的本征纳米晶硅薄膜(6)上沉积的N型重掺杂纳米晶硅薄膜(7)，在N型重掺杂纳米晶硅薄膜(7)上镀有的背面的透明导电薄膜(8)，在背面的透明导电薄膜(8)上印刷的银金属栅线背电极(9)。
2.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，N型单晶硅片(5)的厚度为60_120nm。
3.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，N型单晶硅片(5)的正面的本征非晶硅薄膜(4)的厚度为5nm。
4.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，在N型单晶硅片(5)正面的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜(3)的光学带隙为2.0-2.6eV，厚度为5_20nm。
5.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，N型单晶硅片(5)的背面的本征纳米晶硅薄膜(6)的光学带隙为1.3-1.6eV，厚度为5_20nm。
6.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，N型单晶硅片(5)背面的N型重掺杂纳米晶硅薄膜(7)的厚度5nm。
7.根据权利要求1所述的HIT太阳能电池，其特征在于，N型单晶硅片(5)的厚度为80nm, N型单晶硅片(5)的正面的本征非晶硅薄膜(4)的厚度为5nm ;在N型单晶硅片正面的P型重掺杂镶嵌纳米晶硅颗粒的氧化硅薄膜(3)的光学带隙为2.3eV，厚度为5nm ;N型单晶硅片(5)的背面的本征纳米晶硅薄膜(6)的光学带隙为1.4eV，厚度为7nm ；N型单晶硅片(5)背面的N型重掺杂纳米晶硅薄膜(7)的厚度5nm。
【文档编号】H01L31/0747GK203503678SQ201320441328
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年7月23日 优先权日:2012年7月23日
【发明者】卢海江 申请人:东莞市长安东阳光铝业研发有限公司