一种异质结太阳能电池降低串联电阻的方法与流程

本发明涉及太阳能电池制造领域，尤其涉及一种异质结太阳能电池降低串联电阻的方法。

背景技术：

异质结太阳能电池在太阳能电池技术中因其具有高的转换效率、简单的工艺流程和较低的温度系数而最引人注目。与传统扩散法电池相比,异质结电池中的载流子传送要经过包括：硅片表面与正反面非晶硅层的界面层；掺杂型非晶硅与透明薄膜氧化物的界面层；透明薄膜氧化物层与金属栅线的界面层，几个不同类型材料之间的界面层，这些界面层对电池串联电阻和填充因子的影响巨大。异质结太阳能电池制造中通常靠调整掺杂非晶硅层的电导率、调整透明薄膜氧化物层的掺杂量、调整金属栅线的功函数或粒子尺寸来降低导电层及界面层的电阻。

但提高非晶硅层的电导率和透明薄膜氧化物层的掺杂量同时也会负面影响各自的透光性，有研究表明各层的功函数不只受到各层掺杂量及结构的影响，表面极子同样有的很大影响。因此受透光率及材料性质本身的限制，降低异质结电池串联电阻的空间有限。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种异质结太阳能电池降低串联电阻的方法，解决了通过靠调整掺杂非晶硅层的电导率、调整透明薄膜氧化物层 的掺杂量、调整金属栅线的功函数或粒子尺寸来降低导电层及界面层的电阻，受透光率及材料性质本身的限制，降低异质结电池串联电阻的空间有限的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种异质结太阳能电池降低串联电阻的方法，包括在n型硅片一面沉积本征非晶硅层及n型非晶硅层，另一面沉积本征非晶硅层及p型非晶硅层；在非晶硅层表面沉积透明导电氧化物薄膜；在透明导电氧化物薄膜层表面形成金属栅线；其中，所述方法还包括在沉积非晶硅层的表面或透明导电氧化物薄膜表面进行等离子处理：将硅片置于等离子体处理腔室，在达到反应气压后采用射频电源激发等离子体，在等离子体激发后,采用低功率工艺处理以防止对非晶硅层或透明导电氧化物薄膜的破坏。

进一步的，所述反应气压为0.1-10torr。

进一步的，所述离子体处理工艺采用氢气、氦气、氩气的其中之一或混合气体。

进一步的，所述低功率工艺处理为能量密度在2mW/cm²-100mW/cm²之间，处理时间为5-120sec之间。

进一步的，所述射频电源采用频率为13.56MHz-40MHz。

进一步的，所述金属栅线为银栅线或铜栅线，采用丝网印刷、电化学沉积、3D打印或喷墨打印的方法实现。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明一种异质结太阳能电池降低串联电阻的方法，消除非晶硅层及透明导电氧化物薄膜层表面的吸附层或氧化层，降低界面势垒造成的接 触电阻，从而提高电池的填充因子及转换效率，工艺过程简单，适于工业化生产，能够提升异质结太阳能产品的性能，降低单位生产成本。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种异质结太阳能电池降低串联电阻的方法的工艺流程图；

图2为本发明实施例1的工艺流程图；

图3为本发明实施例2的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1～图2所示一种异质结太阳能电池降低串联电阻的方法，解决了通过靠调整掺杂非晶硅层的电导率、调整透明薄膜氧化物层的掺杂量、调整金属栅线的功函数或粒子尺寸来降低导电层及界面层的电阻，受透光率及材料性质本身的限制，降低异质结电池串联电阻的空间有限的缺陷。具体操作步骤如下：

步骤S101、先后在有绒面并清洁后的n型硅片一面沉积本征非晶硅层 及n型非晶硅层，另一面沉积本征非晶硅层及p型非晶硅层；

步骤S102、将硅片在导电氧化物薄膜层沉积前置于等离子体处理腔室,通入氢气、氦气、氩气其中之一或它们的混合气体；在等离子体处理气压在0.1-10torr之间时，采用13.56MHz-40MHz的射频电源激发等离子体；等离子体激发后,采用低功率工艺处理以防止对非晶硅层的破坏，等离子体激发及稳定工艺的能量密度在2mW/cm^2-100mW/cm²之间，处理的时间在5-120sec之间；

步骤S103、将硅片在真空环境中进入到磁控溅射腔，沉积导电氧化物薄膜层或导电氧化物薄膜层与其它金属的叠层；

步骤S104、如果在步骤S103仅沉积导电氧化物薄膜层，则在导电氧化物薄膜层沉积后再次进行步骤S102的等离子体处理；

步骤S105、在导电氧化物薄膜层表面形成金属栅线并退火，所述金属栅线为银栅线或铜栅线，采用丝网印刷、电化学沉积、3D打印或喷墨打印方法实现。

异质结电池的串联电阻很大部分受a-Si与导电氧化物薄膜层的接触电阻以及导电氧化物薄膜层与金属栅线的接触电阻影响。本发明采用等离子处理的方式在导电氧化物薄膜层沉积前或金属栅线形成前对来料进行表面处理，可以最大限度的去除a-Si层与导电氧化物薄膜层在沉积后暴露在空气中形成的氧化物以及吸附的有机分子，从而改善两个界面的接触电阻，提高异质结太阳能电池的填充因子和电池效率。

实施例1

参考图2所示一种异质结太阳能电池降低串联电阻的方法：

步骤S101、在有绒面并清洁后的n型硅片一面沉积薄层本征非晶硅层及n型非晶硅层共10nm，在n型硅片另一面沉积薄本征非晶硅层及p型非晶硅层共10nm；

步骤S102、将上述硅片放于配置有等离子体处理腔的磁控溅射沉积设备中，通入Ar气和氢气的1：1混合气；在13.56MHz的射频电源启辉后停止通入Ar气，控制腔体气压在2torr，在上述的非晶硅层上进行等离子体处理20sec；

步骤S103、在等离子体处理后的硅片传入磁控溅射腔，在处理后的非晶硅薄层上沉积透明导电氧化物ITO薄膜100nm，并且在上述的透明导电氧化物ITO层上磁控溅射沉积铜金属阻挡层及晶种层200nm；

步骤S105、将硅片在氮气氛中退火后在上述的磁控溅射沉积铜金属阻挡层及晶种层上通过图形化及电化学沉积工艺形成铜栅线。

本发明可以部分甚至完全消除非晶硅或透明导电氧化物层沉积时高能等离子工艺对硅表面钝化效果的损伤。

实施例2

参考图3所示，一种异质结太阳能电池降低串联电阻的方法：

步骤S101、在有绒面并清洁后的n型硅片一面沉积薄层本征非晶硅层及n型非晶硅层共10nm，在硅衬底另一面沉积薄本征非晶硅层及p型非晶硅层共10nm；

步骤S102、将上述硅片放于配置有等离子体处理腔的磁控溅射沉积设备中，通入Ar气和氢气的1：1混合气，50瓦13.56MHz的射频电源启辉后停止通入Ar气，控制腔体气压在2torr，在上述的非晶硅层上进行等离子。