专利名称：一种双面异质结太阳电池及制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳电池技术领域，尤其是一种双面异质结太阳电池及制备方法。
背景技术：
硅异质结太阳电池是在晶硅衬底上沉积非晶硅薄膜作为发射极，但掺杂非晶硅发射极薄膜能够吸收部分可见光，从而影响了基区衬底对光的有效利用，不利于电池的短波响应，限制了太阳电池的转换效率，可见，减小发射层的光吸收作用成为提高异质结太阳电池转换效率的有效途径。目前，主要采用宽带隙硅薄膜作为发射层，但是复杂的掺杂工艺成本较高，而且宽带隙掺杂薄膜电学性能不能保证。采用传统的丝网印刷技术制备的异质结太阳电池，正面电极覆盖面积占整个电池面积的10%左右，严重影响了电池对光的充分吸收，然而，目前的电极制备技术很难实现理 想的高宽比结构，就丝网印刷而言，对设备、浆料等要求较高，为此，正面电极的制备成为提闻异质结太阳电池转换效率的关键技术。影响异质结太阳电池的另一主要因素是界面态复合，传统硅异质结太阳电池的发射层覆盖了单晶硅衬底的整个面积，结区的接触界面较大，然而，薄膜/晶硅界面接触问题一直是异质结电池转换效率的瓶颈。小的结区面积有效减小了界面复合，有利于开路电压的提闻。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中之不足，提供一种双面异质结太阳电池及制备方法，以减小传统硅异质结太阳电池发射极对光的吸收，有效改善电池的光谱响应，减小界面处的复合损失，提高电池的开路电压，简化工艺过程，降低工艺成本。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种双面异质结太阳电池，包括硅片基体层，所述硅片基体层背面从内到外依次具有本征层、重掺杂BSF层以及背电极，硅片基体层的正面具有平行设置呈倾斜状的槽体，槽体斜面上分别设有本征硅薄膜和P型硅薄膜层，在P型硅薄膜层上设有作为正面电极的透明导电薄膜，透明导电薄膜和槽体底面上分别设有薄膜减反层，硅片基体层表面还具有与透明导电薄膜电性连接的银浆层。进一步地，所述的槽体的侧面斜度为45°，槽体底面宽度为IOii m，槽体深度为80 u m0所述的硅片基体层的厚度为150 300 u m,重掺杂BSF层的厚度为10 50nm，背电极的厚度为I 3 ii m,本征娃薄膜的厚度为5 IOnm,p型娃薄膜层的厚度为5 30nm。所述的背电极材料为金属铝膜或导电薄膜。一种上述双面异质结太阳电池的制备方法，具有以下步骤I)采用厚度为150 300 ii m的n型单晶硅片作为衬底的硅片基体层，并对硅片基体层表面进行常规清洗；2)在娃片基体层背面米用PECVD沉积本征层,在本征层表面沉积一层重掺杂BSF层，厚度为10 50nm，同时形成可改善载流子输送的背面场BSF ；3)在重掺杂BSF层表面采用磁控溅射方式沉积厚度为I 3 y m金属铝膜或导电薄膜作为背电极；4)在硅片基体层正面采用激光刻槽方式制备平行的倾斜状的槽体；5)对槽体内进行常规化学清洗，并在槽体内采用PECVD或HWCVD或LPCVD方法依次沉积本征硅薄膜和P型硅薄膜层；6)利用湿法刻蚀法对槽体底部的p型硅薄膜层进行刻蚀去除，保留槽体斜面上的 P型娃薄膜层；7)在p型硅薄膜层上采用磁控溅射沉积透明导电薄膜，然后在透明导电薄膜上采用丝网印刷技术制备低温银浆层，并在低于200°C条件下烘干形成电极；8)在硅片基体层正面其他区域采用PECVD法结合掩膜技术沉积薄膜减反层，得到异质结太阳电池。本发明的有益效果是本发明通过在硅片基体层正面设置倾斜状的槽体，利用槽体倾斜面垂直投影面积较小，可以减小正面电极对整个电池的遮光损失，有效地改善电池的光谱响应；同时由于P型硅薄膜层仅位于槽体斜面上，接触面积减小，减小了界面处的复合损失，提高了电池的开路电压；倾斜的金属电极感光面积减小，减少了发射区对光的吸收，提高了整个电池的短波响应。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图I是本发明所述双面异质结太阳电池的结构示意图。图2是本发明所述双面异质结太阳电池的制备流程图。图中I.硅片基体层2.本征层3.重掺杂BSF层4.背电极5.槽体6.本征硅薄膜
7.p型硅薄膜层8.薄膜减反层9.银浆层10.透明导电薄膜
具体实施例方式现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。如图I所示的一种双面异质结太阳电池，包括选用n型单晶硅片制作的硅片基体层1，硅片基体层I的厚度为200 ym，电阻率为5Q，所述硅片基体层I背面从内到外依次具有本征层2、重掺杂BSF层3以及背电极4，其中，本征层2的厚度为5nm，重掺杂BSF层3的厚度为20nm，背电极4选用金属铝膜沉积而成，厚度为I. 5iim。硅片基体层I的正面具有平行设置呈倾斜状的槽体5，槽体5的倾斜侧面是采用激光刻槽技术得到，截面呈梯形状，槽体5的侧面斜度为45°，槽体5底面宽度为lOiim，槽体5深度为80 u m,槽体斜面上分别设有本征硅薄膜6和p型硅薄膜层7，在p型硅薄膜层7上设有作为正面电极的透明导电薄膜10，p型硅薄膜层7的厚度为10nm，这种结构，使得P型硅薄膜层7与作为正面电极的透明导电薄膜10之间成倾斜接触，使两者之间接触面积减小，减小了界面处的复合损失，提高了电池的开路电压。透明导电薄膜10的其他表面和槽体5底面上分别设有薄膜减反层8，硅片基体层I表面还具有与透明导电薄膜10电性连接的银浆层9。上述作为硅片基体层I的n型硅片可以为单晶硅片，也可以为多晶硅片，槽体5斜面上在沉积P型硅薄膜层7之前，也可以先沉积一层5nm厚的本征a_Si :H层作为缓冲过渡层。一种上述双面异质结太阳电池的制备方法，参见附图2，具有以下步骤I)采用厚度为200 U m、电阻率为5 Q的n型单晶硅片作为衬底的硅片基体层1，并对硅片基体层I表面进行常规清洗；2)在娃片基体层I背面米用PECVD沉积一层5nm厚的 本征层2,在本征层2表面沉积一层重掺杂的娃薄膜，构成厚度为20nm的重掺杂BSF层3 ；3)在重掺杂BSF层3表面采用磁控溅射方式沉积厚度为I. 5 y m金属铝膜作为背电极4 ;4)在硅片基体层I正面采用激光刻槽方式制备平行的倾斜状槽体5，槽体5的侧面斜度为45°，槽体5底面宽度为10 U m,槽体5深度为80 u m,对槽体5内进行常规化学清洗；5)在槽体5内采用PECVD方法先沉积一层5nm厚的本征硅薄膜6，而后沉积IOnm厚的P型硅薄膜层7，并在7上沉积IOOnm的透明导电薄膜10 ；6)利用湿法刻蚀法对槽体5底部的p型硅薄膜层7进行刻蚀去除，保留槽体5斜面上的本征硅薄膜6、p型硅薄膜层7和透明导电薄膜10 ；7)在透明导电薄膜10的表面丝网印刷低温的银浆层9，并在低于200°C条件下低温烘干形成金属电极；8)在硅片基体层I正面其他区域，即透明导电薄膜10的表面和槽体5底面上采用PECVD法沉积，形成薄膜减反层8，最终得到异质结太阳电池。本发明由于透明导电薄膜10采用倾斜设置，p型硅薄膜层7又设置在槽体5倾斜面上，使得P型硅薄膜层7与透明导电薄膜10之间成倾斜接触，充分利用了槽体5倾斜面垂直投影面积较小的因素，从而减小正面电极对整个电池的遮光损失，有效地改善了电池的光谱响应，减小发射区对光的吸收，提高电池的短波响应，同时，降低了界面态复合，有利于电池整体性能的提高。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种双面异质结太阳电池，包括硅片基体层(I)，其特征是所述硅片基体层(I)背面从内到外依次具有本征层(2)、重掺杂BSF层(3)以及背电极(4)，硅片基体层(I)的正面具有平行设置呈倾斜状的槽体(5)，槽体(5)斜面上分别设有本征硅薄膜(6)和p型硅薄膜层(7)，在p型硅薄膜层(7)上设有作为正面电极的透明导电薄膜(10)，透明导电薄膜(10)和槽体(5)底面上分别设有薄膜减反层(8)，硅片基体层(I)表面还具有与透明导电薄膜(10)电性连接的银浆层(9)。
2.根据权利要求I所述的双面异质结太阳电池，其特征是所述的槽体(5)的侧面斜度为45°，槽体(5)底面宽度为lOiim，槽体(5)深度为80 y m。
3.根据权利要求I所述的双面异质结太阳电池，其特征是所述的硅片基体层(I)的厚度为150 300 iim，重掺杂BSF层(3)的厚度为10 50nm，背电极(4)的厚度为I 3 y m，本征娃薄膜(6)的厚度为5 IOnm, p型娃薄膜层(7)的厚度为5 30nm。
4.根据权利要求I所述的双面异质结太阳电池，其特征是所述的背电极(4)材料为金属铝膜或导电薄膜。
5.根据权利要求I所述双面异质结太阳电池的制备方法，其特征是具有以下步骤 ·1)采用厚度为150 300iim的n型单晶硅片作为衬底的硅片基体层(I )，并对硅片基体层(I)表面进行常规清洗； ·2 )在硅片基体层(I)背面采用PECVD沉积本征层(2 )，在本征层(2 )表面沉积一层重掺杂BSF层(3)，厚度为10 50nm，同时形成可改善载流子输送的背面场BSF ； ·3)在重掺杂BSF层(3)表面采用磁控溅射方式沉积厚度为I 3y m金属铝膜或导电薄膜作为背电极(4); ·4)在硅片基体层(I)正面采用激光刻槽方式制备平行的倾斜状的槽体(5)； ·5)对槽体(5)内进行常规化学清洗，并在槽体(5)内采用PECVD或HWCVD或LPCVD方法依次沉积本征硅薄膜(6)和p型硅薄膜层(7)； ·6 )利用湿法刻蚀法对槽体(5 )底部的p型硅薄膜层(7 )进行刻蚀去除，保留槽体(5 )斜面上的P型硅薄膜层(7); ·7)在p型硅薄膜层(7)上采用磁控溅射沉积透明导电薄膜(10)，然后在透明导电薄膜(10)上采用丝网印刷技术制备低温银浆层(9)，并在低于200V条件下烘干形成电极； ·8)在硅片基体层(I)正面其他区域采用PECVD法结合掩膜技术沉积薄膜减反层(8)，得到异质结太阳电池。
全文摘要
本发明公开了一种双面异质结太阳电池及制备方法，包括硅片基体层，所述硅片基体层背面从内到外依次具有本征层、重掺杂BSF层以及背电极，硅片基体层的正面具有平行设置呈倾斜状的槽体，槽体斜面上分别设有本征硅薄膜和p型硅薄膜层，在p型硅薄膜层上设有作为正面电极的透明导电薄膜，透明导电薄膜和槽体底面上分别设有薄膜减反层，硅片基体层表面还具有与透明导电薄膜电性连接的银浆层。本发明由于电极采用倾斜设置，p型硅薄膜层又设置在槽体倾斜面上，使得p型硅薄膜层与电极之间成倾斜接触，充分利用了槽体倾斜面垂直投影面积较小的优点，从而减小正面电极对整个电池的遮光损失，有效地改善了电池的光谱响应，有利于电池整体性能的提高。
文档编号H01L31/0352GK102751370SQ20121020618
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者郭万武 申请人:常州天合光能有限公司