一种异质结太阳能电池的制作方法

本申请属于太阳能电池制造技术领域，具体涉及一种异质结太阳能电池。

背景技术：

本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

标准的硅异质结电池的结构如图1所示，其制作顺序为：1)n型硅片清洗制绒；2)非晶硅沉积：等离子体增强化学的气相沉积(pecvd)法沉积本征非晶硅薄膜层(i层)与n型非晶硅薄膜层(n层)；3)非晶硅沉积：等离子体增强化学的气相沉积法沉积本征非晶硅薄膜层(i层)与p型非晶硅薄膜层(p层)；4)n面沉积透明导电层(tco)；5)p面沉积透明导电层；6)丝网印刷银浆电极。

在传统晶硅电池中，电极材料银浆是印刷在抗反射层氮化硅上，由于氮化硅为非导电材料，丝网印刷银电极后，会利用高温烧结的方式，让银穿透到硅表面，使其导电；而在硅异质结电池中，由于钝化层是采用非晶硅，高温制程会使非晶硅表面的氢气散逸，因此，其制程温度多在200℃上下，这使得硅异质结电池不得不使用透明导电层(tco)当作电子电动的传输层，然后在上面丝网印刷，然而硅异质结电池结构多为背场发射电极结构，对于电子的纵向结构移动电阻率有其要求，而电子纵向移动势必要经过透明导电层，透明导电层阻值约是银浆导电性的1/100，因此不可避免地损失部分填充因子ff。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种异质结太阳能电池，通过栅线至少部分嵌入到透明导电层的内部，使电极直接接触非晶硅层，有效增加电池填充因子ff。

为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种异质结太阳能电池，包括硅片，镀附于所述硅片一面的本征非晶硅薄膜层、n型非晶硅/微晶硅薄膜层、透明导电层，镀附于所述硅片另一面的本征非晶硅薄膜层、p型非晶硅/微晶硅薄膜层、透明导电层，以及位于所述透明导电层上的电极，其所述电极为栅线，至少部分嵌入到所述透明导电层的内部。

上述异质结太阳能电池，作为一种优选实施方式，至少一面的所述透明导电层表层与部分或全部所述栅线对应的区域设有凹槽，部分或全部所述栅线嵌入所述凹槽内。

上述异质结太阳能电池，作为一种优选实施方式，所述电极包括主栅线和副栅线，在所述透明导电层表层，仅在对应于设置所述主栅线的区域设置所述凹槽。

上述异质结太阳能电池，作为一种优选实施方式，所述凹槽在垂直于所述透明导电层所在平面的横截面形状为方形或梯形，所述凹槽的最大宽度为0.5-1.2mm。

上述异质结太阳能电池，作为一种优选实施方式，所述凹槽在对应所述栅线所在区域贯穿所述透明导电层，使得所述栅线与所述n型非晶硅/微晶硅薄膜层或p型非晶硅/微晶硅薄膜层直接接触。

上述异质结太阳能电池，作为一种优选实施方式，至少一面的所述透明导电层上与至少部分栅线对应的区域设有多个且不连通的凹坑，部分或全部所述栅线嵌入所述凹坑内。

上述异质结太阳能电池，作为一种优选实施方式，所述电极包括主栅线和副栅线，在所述透明导电层表层，仅在对应于设置所述主栅线的区域设置所述凹坑。

上述异质结太阳能电池，作为一种优选实施方式，所述凹坑在对应所述栅线所在区域贯穿所述透明导电层，所述栅线与所述n型非晶硅/微晶硅薄膜层或p型非晶硅/微晶硅薄膜层直接接触。

上述异质结太阳能电池，作为一种优选实施方式，位于每条所述栅线处的多个所述凹坑等距离分布。

上述异质结太阳能电池，作为一种优选实施方式，嵌入到所述透明导电层的内部的所述栅线部分：

当所述栅线为银栅线或银裹铜栅线时，嵌入部分为银浆；

当所述栅线为表面浸润有导电胶的铜栅线时，嵌入部分为导电胶。

相比现有技术，本申请的有益效果包括但不限于：

本申请提供的异质结太阳能电池中，电极(如银栅线)与非晶硅/微晶硅薄膜层直接接触，由于电子可直接通过电极(如银栅线)，无须通过整个透明导电层，因此可有效增加电池填充因子ff；该异质结太阳能电池的结构简单，对现有的制程干扰少；在制备过程中仅利用简单的遮板(hardmask)屏蔽住原先主栅的区域后再镀透明导电层，由于主栅宽度范围约在0.5-1.2mm不等，用一般的遮板可轻松实验，而无需使用光刻制程，并不会使得制程更复杂。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，其中：

图1为现有异质结太阳能电池的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的异质结电池的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的异质结电池的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的异质结电池的制作方法流程示意图；

图5为本申请优选实施例中异质结电池的透明导电层表层上设置的凹槽的截图形状示意图；

图6为本申请优选实施例中异质结电池制备时所用的遮板。

附图标记说明：

1-n型硅片；2-n侧i层；3-n层；4-n侧透明导电层；5-n侧主栅线；6-p侧i层；7-p层；8-p侧透明导电层；9-p侧主栅线；10-n侧副栅线；11-p侧副栅线，12-凹槽模。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本实用新型的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本实用新型，而并非以任何方式限制本实用新型的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本实用新型的实施方式，提出了一种异质结太阳能电池。附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。下面参考本实用新型的若干代表性实施方式，详细阐释本实用新型的原理和精神。

技术构思概述

现在硅异质结电池的结构通常如图1所示，包含以下几部分：硅片(以n型硅片作为示例)；依次镀附于n型硅片1一侧的n侧i层2(本征非晶硅薄膜层)、n层3(n型非晶硅薄膜层)、n侧透明导电层4；依次镀附于n型硅片1另一侧的p侧i层6(本征非晶硅薄膜层)、p层7(p型非晶硅薄膜层)、p侧透明导电层8；以及位于n侧透明导电层4上的n侧主栅线5和p侧透明导电层8上的p侧主栅线9。其制作顺序为：1)n型硅片1清洗制绒；2)非晶硅沉积：pecvd法沉积n侧i层2与n层3；3)非晶硅沉积：pecvd法沉积p侧i层6与p层7；4)n面沉积n侧透明导电层4；5)p面沉积p侧透明导电层8；6)在n侧透明导电层4丝网印刷银浆电极。

丝网印刷电极一般是在透明导电层沉积后，在透明导电层表面丝印，电池运行时，电子在传输时需要经过透明导电层才能到达电极，透明导电层作为透明、导电的膜层，既要求保证其良好的光学透过性，同时也要满足低电阻率的要求。然而申请人发现，透明导电层的阻值约是银浆导电性的1/100，如果可让在银电极附近的电子直接通过银传输，而不经过或少经过透明导电层，可有效增加电池填充因子(ff，fillfactor)，提高太阳能电池效率。

为此，本申请提供一种异质结太阳能电池，栅线至少部分嵌入到透明导电层的内部。作为示例的具体结构，本申请提供一种异质结太阳能电池，包括n型硅片，镀附于所述n型硅片一面的本征非晶硅薄膜层-i层、n型非晶硅/微晶硅薄膜层、透明导电层，镀附于所述n型硅片另一面的本征非晶硅薄膜层-i层、p型非晶硅/微晶硅薄膜层-p层、透明导电层，以及位于所述透明导电层上的栅线电极，n型硅片至少一面的透明导电层表层与部分或全部栅线对应的区域设有凹槽或凹坑，部分或全部栅线嵌入凹槽或凹坑内。

优选地，电极包括主栅线和副栅线，在透明导电层表层，仅在对应于设置主栅线的区域设置凹槽或凹坑，所述凹槽或凹坑的宽度为0.5-1.2mm。

优选地，凹槽或凹坑的横截面形状为方形(如正方形或长方形)或倒置的梯形，参见图5所示。

优选地，所述凹槽或凹坑贯穿所述透明导电层，使所述栅线与所述非晶硅/微晶硅薄膜层直接接触。

优选地，位于所述凹槽或凹坑内的所述栅线为银栅线。

可选地，透明导电层表层的其他栅线为银栅线、表面浸润有导电胶的铜栅线或银裹铜栅线。

以下结合附图和实施例，来说明本申请的具体实施方式，目的在于更好地理解本申请，但并不限定本申请。

示例性异质结太阳能电池1

本实用新型的实施例提供了一种异质结太阳能电池，其至少一面具有透明导电层，所述透明导电层上与至少部分栅线对应的区域设有凹槽，所述凹槽内填充有栅线。

换言之，透明导电层上对应于设置栅线的区域，可以设置贯穿或非贯穿透明导电层的凹槽，所述凹槽用于容纳栅线的全部或部分。

具体地，可在部分或全部主栅线所在区域，和/或，部分或全部细栅线区域，设置贯穿或非贯穿透明导电层的凹槽。在所述凹槽贯穿透明导电层的情形中，栅线直接与所述透明导电层下方的非晶硅薄膜接触。在所述凹槽不贯穿透明导电层的情形中，栅线并非直接与所述透明导电层下方的非晶硅薄膜接触，而是直接接触透明导电层，但在栅线和非晶硅薄膜之间的透明导电层的厚度小于其他部位的透明导电层的厚度。透明导电层的厚度减小，电子可以更容易地到达栅线电极，因此可有效地增加电池填充因子。

优选地，在透明导电层上仅对应于设置主栅线的区域设置所述凹槽。在制备本实施例的异质结太阳能电池时，在非晶硅薄膜上放置遮板遮挡住主栅线区域,然后沉积透明导电层，然后取下遮板，形成所述凹槽；主栅线宽度大致为0.9-1.2mm，用一般的遮板即可实现，而无需使用光刻制程，对现有的异质结太阳能电池整体制程的干扰少，成本低。

优选地，在透明导电层上对应于设置栅线的区域设置贯穿所述透明导电层的凹槽。由于所述凹槽贯穿所述透明导电层，位于凹槽内的栅线直接接触非晶硅薄膜，使用时，由于电子可直接通过栅线(如银栅线)，而无须通过或少通过透明导电层，可更有效地增加电池填充因子。

优选地，在透明导电层上对应于设置主栅线的区域设置贯穿所述透明导电层的所述凹槽。

上述异质结太阳能电池中，作为一种优选实施方式，所述栅线为银栅线或铜栅线。

示例性异质结太阳能电池2

本实用新型的实施例提供了另一种异质结太阳能电池，其至少一面具有透明导电层，所述透明导电层上与至少部分栅线对应的区域设有多个凹坑，所述凹坑内填充有栅线材料。

具体地，可在部分或全部主栅线所在区域，和/或，部分或全部细栅线区域，设置多个贯穿或非贯穿透明导电层的凹坑，通常是一条栅线区域上设置多个(两个以上)贯穿或非贯穿透明导电层的凹坑。在所述凹坑贯穿透明导电层的情形中，栅线直接与所述透明导电层下方的非晶硅薄膜接触。在所述凹坑不贯穿透明导电层的情形中，栅线并非直接与所述透明导电层下方的非晶硅薄膜接触，而是直接接触透明导电层，但在栅线和非晶硅薄膜之间的透明导电层的厚度小于其他部位的透明导电层的厚度。透明导电层的厚度减小，电子可以更容易地到达栅线电极，因此可有效地增加电池填充因子。凹坑的形状可以是方形、圆形或其他形状。优选地，所述栅线为银栅线。

示例性异质结太阳能电池的制作方法

上述异质结太阳能电池的制作方法中，形成凹槽时采用一个简单的遮板即可，该遮板的结构参见图6，其包括框架和凹槽模，凹槽模12用于遮挡住预设栅线位置(即预设凹槽的位置)。具体的，其包括方形的框架和设置于框架内的多条与预设栅线位置对应的凹槽模12，凹槽模12一般为线条状，横截面形状与凹槽的横截面形状(参见图5)对应，一般为方形和/或倒置的梯形。具体地，该制备方法包括：

1)在非晶硅薄膜上形成具有凹槽的透明导电层，所述凹槽位于预定栅线区域；

2)在所述凹槽处形成栅线。

在非晶硅薄膜上、在预定栅线区域形成具有凹槽的透明导电层，具体可以是：在非晶硅薄膜上放置遮板(如图6所示)遮挡住预定栅线区域,然后沉积透明导电层，通过遮板对透明导电层沉积颗粒的遮挡形成凹槽；预定栅线区域更优选为主栅线区域，主栅线宽度/凹槽宽度大致为0.5-1.2mm，用一般的遮板即可实现，而无需使用光刻制程。

在所述凹槽处形成栅线具体地可以是：在凹槽的区域丝网印刷银浆，然后固化形成栅线电极。

本申请提供的方案除适用于非晶硅异质结太阳能电池外，同样适用于微晶硅异质结太阳能电池。

实施例

以下的实施例便于更好地理解本申请，但并不限定本申请。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市场购买得到的。

实施例1

本实施例提供一种具有改善填充因子的异质结太阳能电池，参见图2，包括：

n型硅片1(nwafer)；

依次沉积于n型硅片1一侧的n侧i层2(本征非晶硅薄膜层)、n层3(n型非晶硅薄膜层)、n侧透明导电层4，其中，n侧透明导电层4上的对应主栅线(即n侧主栅线5)区域设有贯穿该层的凹槽，所述主栅线嵌入所述凹槽内，所述主栅线在本实施例中优选为银栅线，但不作为限制，在其他实施例中也可以是表面浸润有导电胶的铜栅线或银裹铜栅线；需要说明的是，当所述主栅线为银栅线或银裹铜栅线时，嵌入部分为银浆；当所述主栅线为表面浸润有导电胶的铜栅线时，嵌入部分为导电胶；

依次沉积于n型硅片1另一侧的p侧i层6(本征非晶硅薄膜层)、p层7(p型非晶硅薄膜层)、p侧透明导电层8；

以及，设置于n侧透明导电层4表面的n侧主栅线5和p侧透明导电层8表面的p侧主栅线9，本实施例中，所述n侧主栅线5和p侧主栅线9均为银栅线；

以及，n侧透明导电层4表面的非主栅线区域的n侧副栅线10，所述n侧副栅线10优选为细栅线，所述n侧副栅线10在本实施例中优选为与主栅线相同的银栅线，但不作为限制，在其他实施例中，所述n侧副栅线10也可以是表面浸润有导电胶的铜栅线或银裹铜栅线。

需要说明的是，设置于n侧透明导电层4上的凹槽内的栅线不必如图2中所示的窄于对应的n侧透明导电层4上的主栅线，本领域的技术人员可以根据实际需要设置为凹槽内的栅线与n侧透明导电层4上的主栅线为相同的宽度，或宽于n侧透明导电层4上的主栅线，凹槽内的栅线并不以图2所示的宽度为限制；以上内容对凹槽内的栅线的宽度描述也可以理解为对凹槽的宽度描述，即凹槽的宽度可以大于或等于或小于对应主栅线的宽度，本实施例不做限定。

本实施例中异质结太阳能电池仅有一面的银栅线与非晶硅薄膜(即n型非晶硅薄膜层)直接接触，但是，已经能有效地增加电池填充因子。

实施例2

本实施例提供另一种具有改善填充因子的异质结太阳能电池，参见图3，包括：

n型硅片1(nwafer)；

依次沉积于n型硅片1一侧的n侧i层2(本征非晶硅薄膜层)、n层3(n型非晶硅薄膜层)、n侧透明导电层4，其中，n侧透明导电层4上的主栅线(即n侧主栅线5)区域设有贯穿该层的凹槽，所述主栅线嵌入所述凹槽内；

依次沉积于n型硅片1另一侧的p侧i层6(本征非晶硅薄膜层)、p层7(p型非晶硅薄膜层)、p侧透明导电层8，其中，p侧透明导电层8上的主栅线(即p侧主栅线9)区域设有贯穿该层的凹槽，所述主栅线嵌入所述凹槽内；

本实施例的所述主栅线优选为银栅线，在其他实施例中也可以是表面浸润有导电胶的铜栅线或银裹铜栅线；

以及，设置于n侧透明导电层4表面的n侧副栅线10和p侧透明导电层8表面的p侧副栅线11，所述副栅线优选为细栅线，本实施例优选为与主栅线相同的银栅线可以是银栅线，在其他实施例中也可以是表面浸润有导电胶的铜栅线或银裹铜栅线。

可以理解的是，本实施例中的异质结太阳能电池的结构与实施例1中大体相同，区别在于p侧透明导电层8上的主栅线区域设有贯穿该层的凹槽，所述主栅线嵌入所述凹槽内，由此，实施例1中记载的非限制性描述也同样适用于本实施例，此处不再赘述。

本实施例中异质结太阳能电池的正面和背面的银栅线均与非晶硅薄膜(即n型非晶硅薄膜层)直接接触，比实施例1中的异质结太阳能电池更能有效地增加电池填充因子。

实施例3

本实施例提供实施例2提供的改善填充因子的异质结太阳能电池的制作方法，参见图4，包括

1)n型硅片清洗制绒；

2)非晶硅沉积：采用pecvd法在n型硅片的一面依次沉积i层与n层；

3)硅片翻片；

4)非晶硅沉积：采用pecvd法在n型硅片的另一面依次沉积i层与p层；

5)采用遮板遮挡住主栅区域，n面(正面)沉积透明导电层；

6)采用遮板遮挡住主栅区域，p面(背面)沉积透明导电层；

7)n面(正面)丝网印刷银浆电极；

8)p面(背面)丝网印刷银浆电极；

9)烘烤固化。

该制作方法利用简单的遮板屏蔽住原先主栅的区域后镀透明导电层，由于主栅的宽度范围约在0.5-1.2mm，用一般的遮板可轻松实验，无需使用光刻制程，不会影响整体制程，通过该制作方法制得的异质结太阳能电池，由于银栅线与非晶硅/微晶硅薄膜层直接接触，电子可直接通过银而无须通过或少通过透明导电层，因此，可有效增加电池填充因子ff。

最后，还需要说明的是，在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管上面已经通过本申请的具体实施例的描述对本申请进行了披露，但是，应该理解，本领域技术人员可在所附方案的精神和范围内设计对本申请的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本申请所要求保护的范围内。