专利名称：非晶硅/晶硅异质结太阳能电池制备方法
技术领域：
本发明属于太阳能电池器件制备技术领域，涉及一种非晶硅/晶硅异质结太阳能 电池及其制备方法。
背景技术：
硅太阳能电池是未来绿色能源的实现者之一。为缓解未来能源应用危机，世界各 国均投入大量资金，支持硅太阳能电池的开发、研究和利用。硅太阳能电池经过近三十年的 发展，在效率、降低成本和稳定性方面有大幅度提高。在未来实际应用中，高效、廉价和稳定 是最关键的三个问题。本发明的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池中单晶硅为吸收衬底，非 晶硅薄膜为发射极，铝背电极在减小背表面复合速率同时也减小串联电阻，绒面结构可对 电池内部光进行二次反射，增加光程，提高电池对光的吸收，所得到的电池具有与单晶硅电 池可比拟的高效率；采用丝网印刷快速热退火制备铝背电极，能耗较小；较薄的单晶硅片 和硅薄膜层，材料成本低，制备工艺相对简单；异质结具有好的温度特性，效率衰减很小。故 本发明中非晶硅/晶硅异质结太阳能电池可同时满足高效、廉价和稳定的要求。
发明内容
本发明所述非晶硅/晶硅异质结太阳能电池制备方法，包括以下步骤(1)用RCA方法清洗双面抛光p (n)型单晶硅片；(2)以SA-6070号铝浆作为原料，在上述已清洗单晶硅片背面丝网印刷铝浆，然后 在通氧条件下，700°C 士20°C快速热退火1 2min，形成有欧姆接触的金属A1背电极；(3)用 2% HF溶液清洗已有铝背电极的p(n)型单晶硅片，经大量去离子水 冲洗后，放入腐蚀液进行绒面制备，腐蚀不少于25min后取出单晶硅片，并用大量去离子水 冲洗；(4)迅速将经氮气风干的单晶硅片放入PECVD真空室中，真空室本底真空度为3 6X 10_4Pa，用NH3处理单晶硅表面；(5)在硅片温度为200°C 220°C条件下，以硅烷为反应气体，在上述经NH3处理的 p(n)型单晶硅片上沉积厚度为5 lOnm的本征非晶硅薄膜；(6)以磷烷和硅烷或硼烷和硅烷为反应气体，在上述的本征非晶硅薄膜/p(n)型 单晶硅上，沉积厚度为18 25nm的n(p)型掺杂非晶硅薄膜；(7)在上述n(p)型掺杂非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p(n)型单晶硅上沉积厚度 为80 lOOnm，透过率彡85%，方块电阻为30 50 Q的透明导电薄膜；(8)在上述透明导电膜上制备Ag栅极。和现有技术相比，本发明所述的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池及其制备方法， 具有以下特点和优点1、本发明与国际异质结产业化掺杂非晶硅/本征非晶硅/晶硅/本征非晶硅/掺 杂非晶硅太阳能电池结构相比，采用的电池结构简单，工艺程序简单。
2、利用NH3处理单晶硅表面，降低界面隙态密度，有效提高界面质量。
3、本发明的电池结构与异质结产业化太阳能电池结构相比，采用丝网印刷快速热 退火形成铝背电极，代替了在背面沉积高掺杂非晶硅薄膜，避免了在双面沉积过程中不同 掺杂类型带来的交叉污染和界面破坏，易于实现。4、本发明采用绒面结构，可增加光在电池体内光程，提高电池对光的吸收。5本发明的实现方法简单独特，易于掌握，操作方便，可重复，成本低廉，具有明确 的产业化应用前景。
图1是本发明非晶硅/晶硅异质结太阳能电池结构示意图；其中1为金属栅极，2为透明导电膜，3为掺杂n(p)型非晶硅，4为本征非晶硅，5 为p(n)型单晶硅，6为Al背电极。
具体实施例方式下面将通过具体实施例对本发明进行详细的说明。实施例11、电池制备前，采用标准电子级清洗步骤清洗双面抛光ρ型CZ单晶硅片，单晶硅 片的厚度为220 250微米，电阻率为1 5 Ω · cm；2、以SA-6070号铝浆作为原料，在上述已清洗单晶硅片背面丝网印刷铝浆，然后 在通氧条件下，700°C 士20°C快速热退火lmin30s，形成有欧姆接触的金属Al背电极；3、用HF溶液清洗已有铝背电极的ρ (η)型单晶硅片，经大量去离子水冲洗后， 放入用70gK0H、190ml异丙醇和40ml去离子水配成的腐蚀液进行绒面制备，腐蚀30min后 取出单晶硅片，并用大量去离子水冲洗；4、迅速将经氮气风干的单晶硅片放入PECVD真空室中，在真空室背景真空度达到 3 X IO^4Pa时，用NH3处理单晶硅表面；5、在硅片温度为200°C条件下，以硅烷为反应气体，在上述经NH3处理的ρ (η)型单 晶硅片上，采用等离子增强化学气相淀积技术沉积厚度为8nm的本征非晶硅薄膜；6、以硅烷和磷烷为反应气体，在上述的本征非晶硅薄膜/p (η)型单晶硅上，用等 离子增强化学气相沉积厚度为22nm的η (ρ)型掺杂非晶硅薄膜；7、在上述η (ρ)型掺杂非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p (η)型单晶硅上沉积厚度 为lOOnm，透过率彡85%，方块电阻为40 Ω的透明导电薄膜；8、采用真空镀膜技术，制备厚度为10微米的Ag栅极，栅线宽度为150微米，栅线 间距为2mm。依照本实施例方法制作的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池，其结构如图1所示， 依次为Al背电极、p(n)型晶硅、本征非晶硅、n(p)型非晶硅、透明导电膜和金属栅极；所述 金属Al背电极厚度为80 100微米；所述的本征非晶硅薄膜的厚度为5 IOnm ；所述的 η (ρ)型掺杂非晶硅薄膜的厚度为18 25nm ；所述的Ag栅极的厚度为5 10微米，栅线宽 度为100 150微米，间距为2 3mm ；所述的ρ (η)型晶硅厚度为220 250微米。根据以上电池结构和技术路线，采用CZ单晶硅为衬底，在织构的情况下，获得18%的光电转换效率。实施例21、电池制备前，采用标准电子级清洗步骤清洗双面抛光p型CZ单晶硅片，单晶硅 片的厚度为220 250微米，电阻率为1 5 Q cm；2、以SA-6070号铝浆作为原料，在上述已清洗单晶硅片背面丝网印刷铝浆，然后 在通氧条件下，700°C 士20°C快速热退火2min，形成有欧姆接触的金属A1背电极；3、用2% HF溶液清洗已有铝背电极的p(n)型单晶硅片，经大量去离子水冲洗后， 放入用70gK0H、190ml异丙醇和40ml去离子水配成的腐蚀液进行绒面制备，腐蚀40min后 取出单晶硅片，并用大量去离子水冲洗；4、迅速将经氮气风干的单晶硅片放入PECVD真空室中，在真空室背景真空度达到 6X 10_4Pa时，用NH3处理单晶硅表面；5、在硅片温度为220°C条件下，以硅烷为反应气体，在上述经NH3处理的p(n)型单 晶硅片上，采用等离子增强化学气相淀积技术沉积厚度为lOnm的本征非晶硅薄膜；6、以硅烷和硼烷为反应气体，在上述的本征非晶硅薄膜/p(n)型单晶硅上，用等 离子增强化学气相沉积厚度为18nm的n(p)型掺杂非晶硅薄膜；7、在上述n(p)型掺杂非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p(n)型单晶硅上沉积厚度 为80nm，透过率彡85%，方块电阻为50 Q的透明导电薄膜；8、采用真空镀膜技术，制备厚度为5微米的Ag栅极，栅线宽度为100微米，栅线间 距为3mmo上述实施例中各参数，根据需要可以在本说明书公开的范围内进行调整，其具体 方案不能穷举，以上实施例不因解释为对本发明公开及实施方式的限制。
权利要求
非晶硅/晶硅异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，制备步骤为(1)用RCA方法清洗双面抛光p(n)型单晶硅片；(2)以SA-6070号铝浆作为原料，在上述已清洗单晶硅片背面丝网印刷铝浆，然后在通氧条件下，700℃±20℃快速热退火1～2min，形成有欧姆接触的金属Al背电极；(3)用1％～2％HF溶液清洗已有铝背电极的p(n)型单晶硅片，经大量去离子水冲洗后，放入腐蚀液进行绒面制备，腐蚀不少于25min后取出单晶硅片，并用大量去离子水冲洗；(4)迅速将经氮气风干的单晶硅片放入PECVD真空室中，真空室本底真空度为3～6×10-4Pa，用NH3处理单晶硅表面；(5)在硅片温度为200℃～220℃条件下，以硅烷为反应气体，在上述经NH3处理的p(n)型单晶硅片上沉积厚度为5～10nm的本征非晶硅薄膜；(6)以磷烷和硅烷或硼烷和硅烷为反应气体，在上述的本征非晶硅薄膜/p(n)型单晶硅上，沉积厚度为18～25nm的n(p)型掺杂非晶硅薄膜；(7)在上述n(p)型掺杂非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p(n)型单晶硅上沉积厚度为80～100nm，透过率≥85％，方块电阻为30～50Ω的透明导电薄膜；(8)在上述透明导电膜上制备Ag栅极。
2.如权利要求1所述的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，所述步 骤1中单晶硅片的厚度为220 250微米，电阻率为1 5 Q .cm。
3.如权利要求1所述的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，所述步 骤3中进行绒面制备的腐蚀液由70gK0H、190ml异丙醇和40ml去离子水配制而成。
4.如权利要求1所述的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，步骤8 中所述的栅极的厚度为5 10微米，栅线宽度为100 150微米，间距为2 3mm。
全文摘要
本发明属于太阳能电池器件制备技术领域，涉及一种非晶硅/晶硅异质结太阳能电池及其制备方法。本发明对制备好铝背电极的单晶硅片进行绒面处理后，用用NH3处理单晶硅表面，然后再进行本征非晶硅薄膜、掺杂非晶硅薄膜、透明导电薄膜的沉积，最后再制备Ag栅极。使用本发明制作的太阳能电池结构简单，并且工艺程序不复杂；另外利用NH3处理单晶硅表面，降低界面隙态密度，有效提高界面质量；采用丝网印刷快速热退火形成铝背电极，代替了在背面沉积高掺杂非晶硅薄膜，避免了在双面沉积过程中不同掺杂类型带来的交叉污染和界面破坏，易于实现。
文档编号H01L31/20GK101866991SQ20101018696
公开日2010年10月20日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者姜礼华, 张笑, 曾瑜, 曾祥斌, 李民英, 陈宇 申请人:广东志成冠军集团有限公司