一种高效晶硅光伏电池结构及其制备方法与流程

本发明涉及光伏电池技术领域，具体涉及一种高效晶硅光伏电池结构及其制备方法。

背景技术：

晶体硅太阳能电池正面（受光面）往往存在电极，这些电极遮蔽了部分阳光减少了电池的光电转化效率。全背电极电池结构可以避免上述问题，但这种电池需要在电池背面进行图形化掺杂。目前此类电池的制备方案为掩膜掺杂方案，工艺较复杂，成本较高。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种高效晶硅光伏电池结构及其制备方法，能够极大减少遮光损失，提高电池的电流输出能力（isc），且生产工艺路线短，减少生产成本。

技术方案：本发明所述一种高效晶硅光伏电池结构，包括硅基体，所述硅基体的正面设有钝化膜，所述硅基体的反面自上而下依次包括隧穿介质膜或本征硅薄膜、图形化半导体薄膜、钝化膜及图形化电极；所述半导体薄膜包括p型半导体薄膜和n型半导体薄膜，所述电极包括正电极和负电极；所述正电极穿过钝化膜和p型半导体薄膜形成欧姆接触，所述负电极穿过钝化膜和n型半导体薄膜形成欧姆接触。

优选地，所述隧穿介质膜选自sio2、al2o3、sic中的一种。

优选地，所述隧穿介质膜的厚度为1-5nm。

优选地，所述隧穿介质膜的厚度为1-2nm。

优选地，所述p型半导体薄膜选自p-si、p-nio、p-cu2o中的一种。

优选地，所述p型半导体薄膜的厚度为5-200nm。

优选地，所述p型半导体薄膜的厚度为20-100nm。

优选地，所述p型半导体薄膜的电阻率介于1e（-1）和1e（-4）ω*cm。

优选地，所述n型半导体薄膜选自n-si、n-zno、n-tio2中的一种。

优选地，所述n型半导体薄膜的厚度为5-200nm。

优选地，所述n型半导体薄膜的厚度为20-100nm。

优选地，所述n型半导体薄膜的电阻率介于1e（-1）和1e（-4）ω*cm。

优选地，所述n型半导体薄膜和p型半导体薄膜不产生交叉。

优选地，所述本征硅薄膜的厚度为2-20nm。

优选地，所述本征硅薄膜的厚度为5-10nm。

优选地，所述本征硅薄膜设为图形化，且所述图形化本征硅薄膜与图形化p型半导体薄膜和/或n型半导体薄膜相对对应。

优选地，所述钝化膜为sinx或sixoynz，所述钝化膜的厚度为60-200nm。

优选地，所述钝化膜的厚度为70-120nm。

优选地，所述图形为线条状，且所述线条状图形的宽度为20-500μm。

优选地，所述线条状图形的宽度为50-100μm。

本发明还提供一种所述高效晶硅光伏电池结构的制备方法，所述方法如下：在硅沉底的反面表面制备隧穿介质膜或本征硅薄膜，在隧穿介质膜或本征硅薄膜的表面采用g-cvd技术制备图形化半导体薄膜，退火，制备钝化膜并覆盖隧穿介质膜或本征硅薄膜、半导体薄膜，制备图形化电极。

优选地，所述g-cvd包括可控制图形生长的可编程喷射头。

优选地，所述喷射头控制的是气相化学品，所述气相化学品是cvd的源。

优选地，所述喷射头控制的是气相化学品，所述气相化学品是cvd的催化剂。

优选地，所述喷射头控制的是cvd的能量源，所述能量源是等离子电源。

优选地，所述能量源是交变电磁场。

优选地，所述喷射头控制的是cvd的能量源，所述能量源是高能等离子体。

优选地，所述能量源是ar等离子体。

优选地，所述喷射头控制的是cvd的能量源，所述能量源是高能气体。

优选地，所述能量源是n2或ar。

优选地，所述喷射头控制的是cvd的能量源，所述能量源是高能光源。

优选地，所述能量源是激光。

优选地，所述退火温度为600-900℃。

优选地，所述退火温度为750-850℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明电池正面没有电极，能够极大减少遮光损失，提高电池的电流输出能力（isc），提高电池的光电转化效率，此外，本发明杜绝了金属电极和硅基体的直接接触，能够减少金属电极的复合，增加电池的开路电压（voc），进一步提高本发明的光电转化效率；此外，优选电阻率低的半导体薄膜，能够更进一步提高本发明的光电转化效率。本发明通过图形化化学气相沉积（g-cvd）技术进行制备，生产工艺路线短，能够减少生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构图。

图2为本发明实施例2的结构图。

图3为本发明实施例3的结构图。

附图中，1-硅基体，2-钝化膜，3-隧穿介质膜，4-p型半导体薄膜，5-n型半导体薄膜，6-正电极，7-负电极，8-本征硅薄膜。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

一种高效晶硅光伏电池结构，参照图1，包括硅基体1，硅基体1的正面设有钝化膜2，硅基体1的反面自上而下依次包括隧穿介质膜3、图形化半导体薄膜、钝化膜2及图形化电极；所述半导体薄膜包括p型半导体薄膜4和n型半导体薄膜5，所述电极包括正电极6和负电极7；正电极6穿过钝化膜2和p型半导体薄膜4形成欧姆接触，负电极7穿过钝化膜2和n型半导体薄膜5形成欧姆接触。

其中，隧穿介质膜3为sio2，隧穿介质膜3的厚度为2nm。

其中，p型半导体薄膜4为p-si，p型半导体薄膜4的厚度为200nm，p型半导体薄膜4的电阻率为1e（-1）ω*cm。

其中，n型半导体薄膜5为n-si，n型半导体薄膜5的厚度为100nm，n型半导体薄膜5的电阻率为1e（-1）ω*cm。

其中，n型半导体薄膜5和p型半导体薄膜4不产生交叉。

其中，钝化膜2为sinx，钝化膜2的厚度为70nm。

其中，所述图形为线条状，且所述线条状图形的宽度为50μm。

所述高效晶硅光伏电池结构的制备方法如下：在硅沉底的反面表面制备隧穿介质膜3，在隧穿介质膜3的表面采用g-cvd技术制备图形化半导体薄膜，600℃下退火，制备钝化膜2并覆盖隧穿介质膜3、半导体薄膜，制备图形化电极。

其中，所述g-cvd包括可控制图形生长的可编程喷射头，所述喷射头控制的是气相化学品，所述气相化学品是cvd的源。

本实施例电池正面没有电极，能够极大减少遮光损失，提高电池的电流输出能力，提高电池的光电转化效率，此外，本实施例杜绝了金属电极和硅基体的直接接触，能够减少金属电极的复合，增加电池的开路电压，进一步提高本实施例的光电转化效率；此外，选择电阻率低的半导体薄膜，能够更进一步提高本实施例的光电转化效率。

实施例2

一种高效晶硅光伏电池结构，参照图2，包括硅基体1，硅基体1的正面设有钝化膜2，硅基体1的反面自上而下依次包括本征硅薄膜8、图形化半导体薄膜、钝化膜2及图形化电极；所述半导体薄膜包括p型半导体薄膜4和n型半导体薄膜5，所述电极包括正电极6和负电极7；正电极6穿过钝化膜2和p型半导体薄膜4形成欧姆接触，负电极7穿过钝化膜2和n型半导体薄膜5形成欧姆接触。

其中，p型半导体薄膜4为p-nio，p型半导体薄膜4的厚度为100nm，p型半导体薄膜4的电阻率介于1e（-4）ω*cm。

其中，n型半导体薄膜5为n-zno，n型半导体薄膜5的厚度为20nm，n型半导体薄膜5的电阻率为1e（-4）ω*cm。

其中，n型半导体薄膜5和p型半导体薄膜4不产生交叉。

其中，本征硅薄膜的厚度为5nm。

其中，钝化膜2为sixoynz，钝化膜2的厚度为120nm。

其中，所述图形为线条状，且所述线条状图形的宽度为100μm。

所述高效晶硅光伏电池结构的制备方法如下：在硅沉底的反面表面制备本征硅薄膜8，在本征硅薄膜8的表面采用g-cvd技术制备图形化半导体薄膜，750℃下退火，制备钝化膜并覆盖本征硅薄膜8、半导体薄膜，制备图形化电极。

其中，所述喷射头控制的是cvd的能量源，所述能量源是交变电磁场。

本实施例电池正面没有电极，能够极大减少遮光损失，提高电池的电流输出能力，提高电池的光电转化效率，此外，本实施例杜绝了金属电极和硅基体的直接接触，能够减少金属电极的复合，增加电池的开路电压，进一步提高本实施例的光电转化效率；此外，选择电阻率低的半导体薄膜，能够更进一步提高本实施例的光电转化效率。

实施例3

一种高效晶硅光伏电池结构，参照图3，包括硅基体1，硅基体1的正面设有钝化膜2，硅基体1的反面自上而下依次包括本征硅薄膜8、图形化半导体薄膜、钝化膜2及图形化电极；所述半导体薄膜包括p型半导体薄膜4和n型半导体薄膜5，所述电极包括正电极6和负电极7；正电极6穿过钝化膜2和p型半导体薄膜4形成欧姆接触，负电极7穿过钝化膜2和n型半导体薄膜5形成欧姆接触。

其中，p型半导体薄膜4为p-cu2o，p型半导体薄膜4的厚度为20nm，p型半导体薄膜4的电阻率为1e（-2）ω*cm。

其中，n型半导体薄膜5为n-tio2，n型半导体薄膜5的厚度为5nm，n型半导体薄膜5的电阻率为1e（-2）ω*cm。

其中，n型半导体薄膜5和p型半导体薄膜4不产生交叉。

其中，本征硅薄膜的厚度为10nm，本征硅薄膜设为图形化，且图形化本征硅薄膜与图形化p型半导体薄膜和n型半导体薄膜相对对应。

其中，钝化膜2为sinx，钝化膜2的厚度为200nm。

其中，所述图形为线条状，且所述线条状图形的宽度为500μm。

所述高效晶硅光伏电池结构的制备方法如下：在硅沉底的反面表面制备本征硅薄膜8，在本征硅薄膜8的表面采用g-cvd技术制备图形化半导体薄膜，850℃下退火，制备钝化膜2并覆盖本征硅薄膜8、半导体薄膜，制备图形化电极。

其中，所述喷射头控制的是cvd的能量源，所述能量源是ar等离子体。

本实施例电池正面没有电极，能够极大减少遮光损失，提高电池的电流输出能力，提高电池的光电转化效率，此外，本实施例杜绝了金属电极和硅基体的直接接触，能够减少金属电极的复合，增加电池的开路电压，进一步提高本实施例的光电转化效率；此外，选择电阻率低的半导体薄膜，能够更进一步提高本实施例的光电转化效率。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。