一种IBC太阳能电池结构及其制备工艺的制作方法

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种低成本有机/晶硅杂化ibc太阳能电池结构及其制备工艺。

背景技术：

太阳能电池是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件，利用光能这一可再生资源，在当今能源短缺的情形下太阳能电池具有广阔的发展前景。

太阳能电池的种类繁多，其中，ibc(interdigitatedbackcontact，叉指背接触)太阳能电池以其较高的转换效率、较低的串联电阻、简化的互联技术及良好的外观等优点受到越来越多业内人士的关注，成为太阳能电池技术领域较为前沿的高效电池技术之一。

常规制作ibc太阳能电池的工艺流程大致为：清洗-表面制绒-双面扩散掺杂-去玻璃层-丝网印刷阻挡层-刻蚀形成第一导电指区-扩散形成第二导电指区-正面制备减反射层-背面制备背钝化层-丝网印刷第一电极和第二电极-烧结-激光烧结。在实际生产过程制作ibc太阳能电池的技术细节及相应的操作步骤非常多，繁多的步骤和复杂的操作使ibc太阳能电池的生产效率较低，并且生产成本也较高，给ibc太阳能电池的发展造成了困难。

ibc背接触太阳能电池结构都是通过进行背面图形化掺杂，形成交叉掺杂的n型掺杂区和p型掺杂区。因为该图形化掺杂的需求，在工艺实现方面需要多次掩膜过程，制备流程复杂，成本极高；另一方面，现在采用的有机无机杂化的异质结太阳能电池，其接触面一般为平面，这种平面结构会造成光学反射损失特别多，然后当采用绒面结构时，由于有机材料和无机材料(常为晶硅材料)直接的浸润性比较差，有机材料在晶硅表面无法形成均匀的膜层。

因此亟待一种成本低廉、克服相接面造成大量光学反射损失的制备工艺。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，一方面，本发明提供了一种ibc太阳能电池结构，包括依次层叠设置的减反射层、正面钝化膜层、p型扩散层、n型单晶硅基底层、背面钝化膜层、有机异质结层、背面导电保护层、背面电极；

所述n型单晶硅基底层包括正面和背面，所述正面构造为绒面结构；所述正面包括p型扩散层且所述p型扩散层形成有正面p+型发射区；所述背面形成图形化的有机异质结层，所述有机异质结层包括p型有机异质结层和n型有机异质结层，所述p型有机异质结层和n型有机异质结层中间有形成空间隔离区；所述有机异质结层平整贴附于所述背面钝化膜层。

作为本发明实施例的进一步改进，所述减反射层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氟化镁中一种或多种。

作为本发明实施例的进一步改进，所述正面钝化膜层包括层叠设置的氧化铝层和氧化硅层，所述氧化铝层贴合设置于所述减反射层，所述氧化硅层贴合设置于所述p型扩散层。

作为本发明实施例的进一步改进，所述p型扩散层通过硼扩散或硼离子注入形成。

作为本发明实施例的进一步改进，所述背面导电保护层构造为透明导电tco保护层，所述tco选自zno、in2o3、ga2o3、tio2、zro2中的一种或多种混合物。

另一方面，本发明进一步公开了一种ibc太阳能电池结构的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：

s1、对n型单晶硅片的正面和反面进行制绒，制备出金字塔形状的绒面结构；

s2、在所述n型单晶硅片的正面进行进行硼扩散形成p层，对n型单晶硅片的正面进行局域掺杂，形成正面pn结发射区；

s3、用酸或减溶液对n型单晶硅片的背面进行刻蚀抛光，去除背面扩散层和侧面导电通道；

s5、在氧化炉中对n型单晶硅片进行热氧化，在正面形成氧化硅层；

s6、在正面沉积钝化减反射层；

s7、用酸溶液对n型单晶硅片的背面进行清洗；

s8、对背面进行氧化退火，在背面沉积氧化硅钝化层；

s9、在背面制备p型有机异质结膜层；

s10、在背面制备n型异质结膜层；

s11、退火后在背面沉积tco导电保护层。

s12、制备空间隔离槽，将背面p型异质结膜层和n型异质结膜层形成空间隔离；

s13、制备背面电极。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤s6中钝化减反射层为氧化铝与氮化硅叠层。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤s7中用酸溶液对n型单晶硅片的背面进行清洗具体包括采用hf对背面表面进行清洗，去除背面氧化硅、绕镀氧化铝和氮化硅。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤s9中p型有机异质结膜层为通过印刷、喷涂、旋涂或喷墨打印方法形成的pedot:pss材料层；所述步骤s10中n型有机异质结膜层为通过印刷、喷涂、旋涂或喷墨打印形成的pcbm层。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤s12中制备空间隔离槽的具体方式为采用激光划刻、机械划刻或化学腐蚀形成空间隔离槽。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明中将接触面移至电池背面，保证形成均匀、高质量的有机杂化异质结膜层，而正表面采用了碱制绒金字塔绒面结构，可以大幅提升电池光学性能，克服了由于有机层制备过程中如果相接面是绒面会造成有机层沉积不均匀进而整体电性能很差的缺陷；

2、本发明将有机膜层移至电池背面，只有穿透的长波太阳能光达到有机膜层，故有机膜层寿命可以大幅提升，克服了现有技术中因为有机层长时间暴露在太阳能光下，会引起有机层降解等性能劣化而导致有机杂化太阳能电池可靠性和耐候性较差的问题；

3、ibc电池需要在背面形成交叉排布的p型、n型掺杂区域，故为实现该过程采用多次掩膜、扩散、清洗等工艺，制备工艺复杂，成本极高，本发明通过印刷、旋涂有机膜层在电池背面形成图形区域化的p型异质结区域，且无需高温，大幅降低背面图形化掺杂难度，为一种低成本ibc太阳能电池制备方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种ibc太阳能电池结构的示意图；

图中示例表示为：1-减反射层；2-正面钝化膜层；21-氧化铝层；22-氧化硅层；3-p型扩散层；4-n型单晶硅基底层；5-背面钝化膜层；6-有机异质结层；61-p型有机异质结层；62-n型有机异质结层；7-背面导电保护层；8-背面电极；9-空间隔离区。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例提供了一种ibc太阳能电池结构，如图1所示，包括依次层叠设置的减反射层1、正面钝化膜层2、p型扩散层3、n型单晶硅基底层4、背面钝化膜层5、有机异质结层6、背面导电保护层7和背面电极8；

其中，n型单晶硅基底层4包括正面和背面，正面构造为绒面结构；正面包括p型扩散层3且p型扩散层3形成有正面p+型发射区；背面形成图形化的有机异质结层6，有机异质结层6包括p型有机异质结层61和n型有机异质结层62，p型有机异质结层61和n型有机异质结层62中间有形成空间隔离区9；有机异质结层6平整贴附于背面钝化膜层5。

其中，减反射层1为氮化硅层，在其他可选的实施例中，也可以选自氧化硅、氮氧化硅、氟化镁中一种或多种。

在本发明实施例中，正面钝化膜层2包括层叠设置的氧化铝层21和氧化硅层22，氧化铝层21贴合设置于减反射层1，氧化硅层22贴合设置于p型扩散层3。

其中，p型扩散层3通过硼扩散或硼离子注入形成。

而背面导电保护层7构造为透明导电tco保护层，所述tco选自zno、in2o3、ga2o3、tio2、zro2中的一种或多种混合物。

背面电极8可以为金、银、铜、铝中的一种或多种。

实施例2

本发明进一步公开了一种ibc太阳能电池结构的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：

s1、对n型单晶硅片的正面和反面进行制绒，制备出金字塔形状的绒面结构；

s2、在所述n型单晶硅片的正面进行进行硼扩散形成p层，对n型单晶硅片的正面进行局域掺杂，形成正面pn结发射区；

s3、用酸或减溶液对n型单晶硅片的背面进行刻蚀抛光，去除背面扩散层和侧面导电通道；

s5、在氧化炉中对n型单晶硅片进行热氧化，在正面形成氧化硅层；

s6、在正面沉积钝化减反射层；

s7、用酸溶液对n型单晶硅片的背面进行清洗；

s8、对背面进行氧化退火，在背面沉积氧化硅钝化层；

s9、在背面制备p型有机异质结膜层；

s10、在背面制备n型异质结膜层；

s11、退火后在背面沉积tco导电保护层。

s12、制备空间隔离槽，将背面p型异质结膜层和n型异质结膜层形成空间隔离；

s13、制备背面电极。

其中，钝化减反射层为氧化铝与氮化硅叠层或氮化硅减反层。

具体地，步骤s7中用酸溶液对n型单晶硅片的背面进行清洗具体包括采用hf对背面表面进行清洗，去除背面氧化硅、绕镀氧化铝和氮化硅。

步骤s9中p型有机异质结膜层为通过印刷、喷涂、旋涂或喷墨打印方法形成的pedot：pss材料层；所述步骤s10中n型有机异质结膜层为通过印刷、喷涂、旋涂或喷墨打印形成的pcbm层。

在本发明实施例中，步骤s12中制备空间隔离槽的具体方式为采用激光划刻、机械划刻或化学腐蚀形成空间隔离槽。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明中将接触面移至电池背面，保证形成均匀、高质量的有机杂化异质结膜层，而正表面采用了碱制绒金字塔绒面结构，可以大幅提升电池光学性能，克服了由于有机层制备过程中如果相接面是绒面会造成有机层沉积不均匀进而整体电性能很差的缺陷；

2、本发明将有机膜层移至电池背面，只有穿透的长波太阳能光达到有机膜层，故有机膜层寿命可以大幅提升，克服了现有技术中因为有机层长时间暴露在太阳能光下，会引起有机层降解等性能劣化而导致有机杂化太阳能电池可靠性和耐候性较差的问题；

3、ibc电池需要在背面形成交叉排布的p型、n型掺杂区域，故为实现该过程采用多次掩膜、扩散、清洗等工艺，制备工艺复杂，成本极高，本发明通过印刷、旋涂有机膜层在电池背面形成图形区域化的p型异质结区域，且无需高温，大幅降低背面图形化掺杂难度，为一种低成本ibc太阳能电池制备方案。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。