一种高倍聚光硅太阳电池及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高倍聚光硅太阳电池，其包括：钝化减反膜；第一掺杂层，其制作在钝化减反膜下表面的中间部位；顶层硅，其制作在第一掺杂层的下表面；第二掺杂层，其制作在顶层硅的一侧面，其端部覆盖第一掺杂层一端的下表面；第三掺杂层，其制作在顶层硅的另一侧面，其端部覆盖第一掺杂层的另一端的下表面；埋氧层，其制作在顶层硅的下表面，其长度大于顶层硅，且覆盖第二掺杂层的另一端和第三掺杂层的另一端；第一电极，其制作在第二掺杂层的表面；第二电极，其制作在第三掺杂层的表面；导热层9，其制作在埋氧层的下表面及两端部，并覆盖第一电极和第二电极的端部。
【专利说明】一种高倍聚光娃太阳电池及其制备方法
【技术领域】
[0001]本专利涉及能源【技术领域】，尤其涉及一种高倍聚光硅太阳能电池及其制备方法。【背景技术】
[0002]近几年全世界环境污染、温室效应等问题日趋严重，而且传统能源储量越来越少，价格越来越高，所以人类对清洁能源的需求越来越大，太阳能光伏发电作为一种清洁能源越来越受到人们的重视。目前，市场上销售的太阳能光伏电池大部分是单晶硅和多晶硅太阳能电池，基本采用正背电极的平行pn结结构，使得单片电池输出电压低，输出电流大，串联电阻大，不利于实际应用以及并网发电。本发明提供一种高倍聚光硅太阳电池的结构及其制备方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种硅太阳能电池及其制造方法，具有结构简单，工艺流程简化及成本低廉的优点，并且能输出高电压，低电流，在较高的入射光功率下仍能保持较高转换效率，因此可以用于高倍聚光及大功率激光输能。
[0004]本发明提供了一种高倍聚光硅太阳电池，其包括:
[0005]一钝化减反膜；
[0006]一第一掺杂层，其制作在钝化减反膜下表面的中间部位；
[0007]—顶层娃,其制作在第一掺杂层的下表面；
[0008]—第二掺杂层，其制作在顶层娃的一侧面，其端部覆盖第一掺杂层一端的下表面；
[0009]—第三掺杂层，其制作在顶层娃的另一侧面，其端部覆盖第一掺杂层的另一端的下表面；
[0010]一埋氧层，其制作在顶层硅的下表面，其长度大于顶层硅，且覆盖第二掺杂层的另一端和第三掺杂层的另一端；
[0011]一第一电极，其制作在第二掺杂层的表面；
[0012]—第二电极，其制作在第三掺杂层的表面；
[0013]一导热层，其制作在埋氧层的下表面及两端部，并覆盖第一电极和第二电极的端部。
[0014]本发明还提供了一种高倍聚光硅太阳电池的制备方法，其包括:
[0015]步骤1:在SOI材料的顶层硅的两侧刻蚀出用于制备第二掺杂层、第三掺杂层、第一电极和第二电极的沟槽；
[0016]步骤2:在顶层硅的上表面制备第一掺杂层，在顶层硅的两侧接近顶层硅的沟槽分别制备第二掺杂层和第三掺杂层；
[0017]步骤3:在顶层硅的两侧远离顶层硅的沟槽分别制备第一电极和第二电极，第一电极与第二掺杂层相接触，第二电极与第三掺杂层相接触；[0018]步骤4:在第一掺杂层的上表面制备钝化减反膜；
[0019]步骤5:刻蚀掉SOI材料的低层硅，并刻蚀SOI材料的埋氧层两端部位于第一电极和第二电极下端部的部分；
[0020]步骤6:埋氧层下表面以及两侧面制备导热层。
[0021]本发明还提供了一种高倍聚光硅太阳电池的制备方法，其包括:
[0022]步骤1:在硅衬底材料的顶层硅下表面制作埋氧层；
[0023]步骤2:在顶层硅的两侧刻蚀出用于制备第二掺杂层、第三掺杂层、第一电极和第二电极的沟槽；
[0024]步骤3:在顶层硅的上表面制备第一掺杂层，在顶层硅的两侧接近顶层硅的沟槽分别制备第二掺杂层和第三掺杂层；
[0025]步骤4:在顶层硅的两侧远离顶层硅的沟槽分别制备第一电极和第二电极，第一电极与第二掺杂层相接触，第二电极与第三掺杂层相接触；
[0026]步骤4:在第一掺杂层的上表面制备钝化减反膜；
[0027]步骤5:刻蚀掉SOI材料的埋氧层两端部位于第一电极和第二电极下端部的部分；
[0028]步骤6:埋氧层下表面以及两侧面制备导热层。
[0029]本发明的有益效果是:该电池正负电极位于每个电池单元两侧，其面积很大，因此串联电阻可以很小，可以用于高倍聚光及大功率激光输能，而且正负电极的宽度可以做的很小，因此遮光很少。由于该电池相当于是多个pn结串联，所以开路电压高，通过减小电池单元的面积可以降低短路电流，因此该电池比目前的常规结构晶体硅太阳能电池更加适合于并网发电。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是提供的一种高倍聚光硅太阳电池的结构示意图；
[0031]图2是图1的两个电池单元通过正负电极串接的示意图；
[0032]图3是本发明第一实施例中提供的一种高倍聚光硅太阳电池的制备方法流程图；
[0033]图4是本发明第一实施例中提供的一种高倍聚光硅太阳电池的制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0035]图1示出了本发明第一实施例中提供的一种高倍聚光硅太阳电池的结构示意图。如图1所示，该高倍聚光硅太阳电池包括:
[0036]一钝化减反膜1，该钝化减反膜I的材料为A1203、SiO2, SiNx, MgF2或ZnS及其组合，其厚度小于500纳米；
[0037]—第一掺杂层2，该第一掺杂层2制作在钝化减反膜I下表面的中间部位，该第一掺杂层2为N型掺杂或P型掺杂；
[0038]—顶层娃3,该顶层娃3制作在第一掺杂层2的下表面；
[0039]—第二掺杂层4,该第二掺杂层4制作在娃衬底3的一侧面,并覆盖第一掺杂层2的一侧的端部，该第二掺杂层4为N型掺杂或P型掺杂；
[0040]—第三掺杂层5,该第三掺杂层5制作在娃衬底3的另一侧面,并覆盖第一掺杂层2的另一侧的端部，该第三掺杂层5为N型掺杂或P型掺杂，该第三掺杂层5的掺杂类型与第二掺杂层4的掺杂类型相反。
[0041]—埋氧层6,该埋氧层6制作在娃衬底3的下表面,其长度大于娃衬底3并覆盖第二掺杂层4和第三掺杂层5的一端部；
[0042]一第一电极7，该第一电极7制作在第二掺杂层4的表面，其长度与第二掺杂层4相同；
[0043]—第二电极8,该第二电极8制作在第三掺杂层5的表面,其长度与第三掺杂层5相同；
[0044]—导热层9，该导热层9制作在埋氧层6的下表面及两端部，且覆盖第一电极7和第二电极8的一端部，该导热层9采用金属、陶瓷、有机或纳米材料。
[0045]图2示出了本发明提出的多个高倍聚光硅太阳电池串接形成的结构示意图。如图2所示，该多个电池单元通过两侧的第一电极7和第二电极8串接而成，即上一块电池的第二电极8与下一块电池的第一电极串接，图2仅示出了两个电池的串接方式，本领域技术人员应当理解，多个电池的串接方式类似。
[0046]图3示出了本发明实施例中提供的一种高倍聚光硅太阳电池的制备方法，该方法包含以下步骤:
[0047]步骤1-1:在SOI材料的顶层硅3上用干法或湿法刻蚀的方法刻蚀出用于制备第二掺杂层4,第三掺杂层5,第一电极7和第二电极8的沟槽；
[0048]步骤1-2:采用离子注入、热扩散、旋涂扩散或激光掺杂的方法在顶层硅3的上表面制备第一掺杂层2，在顶层硅3的两侧表面分别制备第二掺杂层4和第三掺杂层5 ；
[0049]步骤1-3:采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、电镀、化学镀或丝网印刷的方法在第二掺杂层4表面制备第一电极7,在第三掺杂层5表面制备第二电极8 ；
[0050]步骤1-4:采用化学气相沉积、离子束溅射、喷涂或旋涂的方法在第一掺杂层2的上表面制备钝化减反膜I ;
[0051]步骤1-5:刻蚀掉SOI材料的低层硅，并刻蚀掉埋氧层6两端部位于第一电极7和第二电极8下端部的部分；
[0052]步骤1-6:采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、电镀、化学镀、丝网印刷、喷涂或旋涂的方法在埋氧层6下表面制备导热层9。
[0053]图4示出了本发明另一实施例中提出的高倍聚光硅太阳电池的制备方法，该方法包含以下步骤:
[0054]步骤2-1:采用热氧化或沉积的方法在硅衬底材料也就是顶层硅3的下表面制作埋氧层6
[0055]步骤2-2:在顶层硅3上用干法或湿法刻蚀的方法刻蚀出用于制备第二掺杂层4，第三掺杂层5,第一电极7和第二电极8的沟槽；
[0056]步骤2-3:采用离子注入、热扩散、旋涂扩散或激光掺杂的方法在顶层硅3的上表面制备第一掺杂层2，在顶层硅3的两侧表面分别制备第二掺杂层4和第三掺杂层5 ；
[0057]步骤2-4:采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、电镀、化学镀或丝网印刷的方法在第二掺杂层4表面制备第一电极7,在第三掺杂层5表面制备第二电极8 ；
[0058]步骤2-5:采用化学气相沉积、离子束溅射、喷涂或旋涂的方法在第一掺杂层2的上表面制备钝化减反膜I ;
[0059]步骤2-6:刻蚀掉埋氧层6两端部位于第一电极7和第二电极8下端部的部分；
[0060]步骤2-7:采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、电镀、化学镀、丝网印刷、喷涂或旋涂的方法在埋氧层6下表面制备导热层9。
[0061]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高倍聚光娃太阳电池，其包括: 一钝化减反膜； 一第一掺杂层，其制作在钝化减反膜下表面的中间部位； 一顶层娃，其制作在第一掺杂层的下表面； 一第二掺杂层，其制作在顶层娃的一侧面，其端部覆盖第一掺杂层一端的下表面； 一第三掺杂层，其制作在顶层硅的另一侧面，其端部覆盖第一掺杂层的另一端的下表面； 一埋氧层，其制作在顶层硅的下表面，其长度大于顶层硅，且覆盖第二掺杂层的另一端和第三掺杂层的另一端； 一第一电极，其制作在第二掺杂层的表面； 一第二电极，其制作在第三掺杂层的表面； 一导热层，其制作在埋氧层的下表面及两端部，并覆盖第一电极和第二电极的端部。
2.根据权利要求1所述的高倍聚光硅太阳电池，其中所述钝化减反膜的材料为A1203、Si02.SiNx.MgF2和ZnS中的一种或多种的组合，其厚度小于500纳米。
3.根据权利要求1所述的高倍聚光硅太阳电池，其中所述第一掺杂层、第二掺杂层和第三掺杂层为N型掺杂或P型掺杂，且第二掺杂层和第三掺杂层的掺杂类型相反。
4.根据权利要求1所 述的高倍聚光硅太阳电池，其中所述导热层采用金属、陶瓷、有机或纳米材料制成。
5.一种包括多个如权利要求1-4任一项所述的高倍聚光硅太阳电池的电池装置，其中，所述多个高倍聚光硅太阳电池通过第一电极和第二电极串接而成。
6.—种高倍聚光娃太阳电池的制备方法,其包括: 步骤1:在SOI材料的顶层硅的两侧刻蚀出用于制备第二掺杂层、第三掺杂层、第一电极和第二电极的沟槽； 步骤2:在顶层硅的上表面制备第一掺杂层，在顶层硅的两侧接近顶层硅的沟槽分别制备第二掺杂层和第三掺杂层； 步骤3:在顶层硅的两侧远离顶层硅的沟槽分别制备第一电极和第二电极，第一电极与第二掺杂层相接触，第二电极与第三掺杂层相接触； 步骤4:在第一掺杂层的上表面制备钝化减反膜； 步骤5:刻蚀掉SOI材料的低层硅，并刻蚀SOI材料的埋氧层两端部位于第一电极和第二电极下端部的部分； 步骤6:埋氧层下表面以及两侧面制备导热层。
7.—种高倍聚光娃太阳电池的制备方法,其包括: 步骤1:在硅衬底材料的顶层硅下表面制作埋氧层； 步骤2:在顶层硅的两侧刻蚀出用于制备第二掺杂层、第三掺杂层、第一电极和第二电极的沟槽； 步骤3:在顶层硅的上表面制备第一掺杂层，在顶层硅的两侧接近顶层硅的沟槽分别制备第二掺杂层和第三掺杂层； 步骤4:在顶层硅的两侧远离顶层硅的沟槽分别制备第一电极和第二电极，第一电极与第二掺杂层相接触，第二电极与第三掺杂层相接触；步骤4:在第一掺杂层的上表面制备钝化减反膜； 步骤5:刻蚀掉SOI材料的埋氧层两端部位于第一电极和第二电极下端部的部分； 步骤6:埋氧层下表面以及两侧面制备导热层。
8.根据权利要求6或7所述的一种高倍聚光硅太阳电池的结构的制备方法，其中，采用离子注入、热扩散、旋涂扩散或激光掺杂的方法在顶层硅刻蚀沟槽。
9.根据权利要求6或7所述的一种高倍聚光娃太阳电池的结构的制备方法,其中第一电极和第二电极采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、电镀、化学镀或丝网印刷的方法制备。
10.根据权利要求6或7所述的一种高倍聚光硅太阳电池的结构的制备方法，其中钝化减反膜采用化学气相沉积、离子束溅射、喷涂或旋涂的方法制备。
11.根据权利要求6或7所述的一种高倍聚光硅太阳电池的结构的制备方法，其中导热层采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、电镀、化学镀、丝网印刷、喷涂或旋涂的方法制备。
【文档编号】H01L31/18GK103646974SQ201310616201
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】邢宇鹏, 韩培德, 王帅, 梁鹏 申请人:中国科学院半导体研究所