异质结太阳能电池及其制作工艺的制作方法

本发明属于晶体硅太阳能电池领域，尤其涉及一种异质结太阳能电池及其制作工艺。

背景技术：

异质结电池具有工艺步骤少、转换效率高、温度系数低，双面发电等特点，受到众多研发机构和厂商的青睐，成为比较热门的高效技术之一。

目前，国内大部分厂商做异质结电池的工艺流程如下：制绒清洗-非晶硅薄膜沉积-透明导电薄膜沉积-金属化。其中制绒清洗一般采用低浓度碱液形成金字塔绒面的方法。非晶硅薄膜沉积分为pecvd和hwcvd两种方式，pecvd工艺简单，但存在离子轰击；hwcvd方式薄膜质量好，但维护频繁。透明导电薄膜沉积分为pvd和rpd两种方式，pvd工艺成熟，成本低，但长波透过率偏低；rpd薄膜性能好，但成本高，维护复杂。金属化方式一般有银浆印刷和铜栅电极两种工艺，银浆印刷工艺成熟，但成本高，黏附力较弱；铜栅工艺成本低，导电性好，但工序较多，较为繁琐。

由于异质结电池对水汽比较敏感，水汽进入电池内部导致电池性能下降。电池封装成组件后，组件正面是玻璃，玻璃透水率非常低；而如果背面是背板或透明背板材料，经过长时间的使用，尤其在湿度较大的环境下，水汽可能会穿过背板从电池背面进入电池内部从而导致电池性能降低。所以如何阻止或减少水汽进入到异质结电池内部是非常重要的可靠性课题。

技术实现要素：

本发明就是针对上述问题，提供一种防水性好，可靠性强的异质结太阳能电池，以及一种生产效率高，产品质量好的异质结太阳能电池制作工艺。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明的异质结太阳能电池，包括由上至下依次设置的第一ito透明导电薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层、第一本征非晶硅薄膜层、n型单晶硅片、第二本征非晶硅薄膜层、第二掺杂非晶硅薄膜层和第二ito透明导电膜层，其特征在于：所述第二ito透明导电膜层下方设置有水汽阻挡层薄膜；所述第一ito透明导电膜层上方和水汽阻挡层薄膜的下方均设置有金属栅线电极。

作为本发明异质结太阳能电池的一种优选方案，所述第一非晶硅薄膜层为n型非晶硅薄膜层；所述第二非晶硅薄膜层为p型非晶硅薄膜层。

作为本发明异质结太阳能电池的另一种优选方案，所述第一非晶硅薄膜层为p型非晶硅薄膜层；所述第二非晶硅薄膜层为n型非晶硅薄膜层。

本发明异质结太阳能电池的制作工艺，包括以下步骤。

1）对n型单晶硅片进行制绒清洗。

2）cvd分别沉积本征非晶硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜。

3）pvd沉积ito导电薄膜层。

4）覆膜水汽阻挡层薄膜。

5）制作金属电极，完成异质结太阳能电池片的制作。

其特征在于：所述步骤4，覆膜水汽阻挡层薄膜采用ald（原子层沉积）方法生长。

作为本发明异质结太阳能电池的制作工艺的一种优选方案，所述ald沉积方法采用微波激发方式。

进一步的，沉积室顶部设置有与沉积气源连接的气盒，气盒底面均布设置有布气孔。

更进一步的，气盒内顶面抛光处理，表面平整，平整度在5～20um。

本发明的有益效果。

本发明采用以上技术方案，在制绒清洗、非晶硅薄膜沉积完之后，分别沉积ito薄膜、水汽阻挡层；其中水汽阻挡层只生长在电池的背面，防止水汽从背面进入电池内部，最后制作金属电极，这样就完成了异质结太阳能电池的制作。这种电池结构特点是在背面沉积了水汽阻挡层薄膜，采用ald方式沉积，精确控制厚度，均匀性好。该薄膜具有透水率低和透光性好特点。在电池制作成使用背板的组件后，组件的防水汽渗透能力比较强，防止水汽从背板进入电池内部导致电池性能降低，从而提高了组件可靠性能。所以本发明提供了一个高转换效率、高可靠性的异质结电池的制作方案，对异质结电池的量产和发展具有非常重要的意义。

附图说明

图1是本发明异质结太阳能电池一种实施例的结构示意图。

图2是本发明异质结太阳能电池另一种实施例的结构示意图。

图3是现有ald方式原子沉积的工艺示意图。

图4是本发明的ald方式原子沉积的工艺示意图。

附图中1为n型单晶硅片、2为本征非晶硅薄膜层、3为n型非晶硅薄膜层、4为p型非晶硅薄膜层、5为ito透明导电膜层、6为水汽阻挡层薄膜、7为金属栅线电极。

具体实施方式

本发明的异质结太阳能电池，包括由上至下依次设置的第一ito透明导电薄膜层、第一掺杂非晶硅薄膜层、第一本征非晶硅薄膜层2、n型单晶硅片1、第二本征非晶硅薄膜层2、第二掺杂非晶硅薄膜层和第二ito透明导电膜层5，其特征在于：所述第二ito透明导电膜层5下方设置有水汽阻挡层薄膜6；所述第一ito透明导电膜层5上方和水汽阻挡层薄膜6的下方均设置有金属栅线电极7。

作为本发明异质结太阳能电池的一种优选方案，所述第一非晶硅薄膜层为n型非晶硅薄膜层3；所述第二非晶硅薄膜层为p型非晶硅薄膜层4。

作为本发明异质结太阳能电池的另一种优选方案，所述第一非晶硅薄膜层为p型非晶硅薄膜层4；所述第二非晶硅薄膜层为n型非晶硅薄膜层3。

本发明异质结太阳能电池的制作工艺，包括以下步骤。

1）对n型单晶硅片1进行制绒清洗。

2）cvd分别沉积本征非晶硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜。

3）pvd沉积ito导电薄膜层。

4）覆膜水汽阻挡层薄膜6。

5）制作金属电极，完成异质结太阳能电池片的制作。

其特征在于：所述步骤4，覆膜水汽阻挡层薄膜6采用ald（原子层沉积）方法生长。

作为本发明异质结太阳能电池的制作工艺的一种优选方案，所述ald沉积方法采用微波激发方式。

进一步的，沉积室顶部设置有与沉积气源连接的气盒，气盒底面均布设置有布气孔。

更进一步的，气盒内顶面抛光处理，表面平整，平整度在5～20um。

本发明n型硅片的减薄可采用碱性溶液腐蚀形成，碱性溶液为koh溶液，绒面尺寸为1～12um，反射率14％以下，优选为5um，反射率为13%；非晶硅薄膜由pecvd方式沉积而成，其中本征非晶厚度为1～20nm，优选为8nm，p型发射极非晶硅层厚度为1～30nm，优选为16nm，n型背场非晶硅层厚度为1～30nm，优选为6nm；pvd沉积的ito薄膜厚度为60～120nm，方阻在20～50欧姆/□，优选厚度为100nm，方阻为25欧姆/□；ald沉积背面水汽阻挡层tan厚度为5nm；金属电极可为ag，电极宽度为50um，电极厚度为30um。

所述n型硅片的减薄采用的碱性溶液还可为naoh溶液，绒面尺寸为2um，反射率为12%；所述非晶硅薄膜由hwcvd方式沉积而成，其中本征非晶厚度为10nm，p型非晶硅为8nm，n型非晶硅为20nm；所述pvd沉积的ito薄膜厚度为110nm，方阻在30欧姆/□；ald沉积背面水汽阻挡层tin厚度为5nm；所述金属电极可为cu，电极宽度为40um，电极厚度为25um。

水汽阻挡层材料为氮化钛或氮化钽，该阻挡层采用原子层沉积（ald）方法生长，厚度为1～10nm，薄膜具有透水率低和透光率好特征。所述ald生产的氮化钛或氮化钽与传统pvd方式相比具有可精确控制厚度，均匀性非常好，非常适合超薄薄膜的均匀沉积。但是由于常规ald方法沉积速度比较慢，产能较低，非常不利于水汽阻挡层的产业化推广，具有局限性。

本发明ald沉积方案是采用微波激发的ald的方式，由于微波的能量密度比较高，能快速离解源前驱体，提供反应所需的活性基团，使水汽阻挡层沉积速率比热激发或光激发或射频激发提升了20%～50%。另外本发明采用一种新型喷淋式的气路布局，能够使硅片沉积表面的源前驱体迅速达到饱和状态，工艺时间减少了30%；同时源前驱体的用量得到了有效控制，源用量降低了20%，降低了生产成本。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。