一种HIBC电池及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能光伏技术领域，尤其是一种hibc电池及其制备方法。

背景技术：

目前的光伏技术领域中重要的目标是制作出实现更高效率的光伏电池，尤其以异质结电池(heterojunctionwithintrinsicthinlayercell，hit电池)和背接触电池(interdigitatedbackcontact，ibc电池)为代表的高效电池成为企业和研究机构关注的焦点。尽管有着生产设备昂贵、实现大规模量产困难以及工艺手段相对复杂等需要解决的问题，但由于具备优良电学性能，这两种高效电池仍成为了行业热捧对象。而近年来出现的兼具有hit电池和ibc电池优良特性的hibc(heterojunctioninterdigitatedbackcontact)电池已被一些研究机构和企业重视并研究。

现有技术中常用的hibc电池的结构包括硅衬底、本征非晶硅层、掺杂非晶硅层以及电极，该本征非晶硅层和掺杂非晶硅层依次设置在硅衬底上，该电极连接到掺杂非晶硅层。而该hibc电池的结构具有以下缺点：掺杂非晶硅层会使本征非晶硅层中的si-h键裂变能力降低，使本征非晶硅层中的缺陷增加，钝化能力下降；本征非晶硅层的引入使得该hibc电池的串联电阻增加，填充因子下降；采用等离子体增强化学气相沉积工艺(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，pecvd)沉积本征非晶硅层时会产生外延硅，从而损害本征非晶硅层与硅衬底的界面性能，使得钝化能力下降，由此使得该hibc电池的光电转换效率下降。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种hibc电池及其制备方法，通过在所述hibc电池的硅衬底以及设置在所述硅衬底的背表面一侧的第一本征非晶硅层之间设置一层氢化非晶氧化硅层，来解决上述问题。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种hibc电池，包括硅衬底、电极和依次设置在所述硅衬底的背表面上的第一本征非晶硅层以及掺杂非晶硅层，所述电极与所述掺杂非晶硅层连接，所述硅衬底与所述第一本征非晶硅层之间设置有氢化非晶氧化硅层。

优选地，所述hibc电池还包括第二本征非晶硅层、n型非晶硅层以及减反射膜层，所述第二本征非晶硅层、n型非晶硅层以及减反射膜层依次设置在所述硅衬底的正表面上。

优选地，所述减反射膜层为氮化硅薄膜。

优选地，所述hibc电池还包括设置在所述掺杂非晶硅层上的透明导电膜层，所述掺杂非晶硅层包括n型非晶硅区和p型非晶硅区，所述电极通过所述透明导电膜层分别收集所述n型非晶硅区以及p型非晶硅区的电流。

优选地，所述氢化非晶氧化硅层的厚度为1～10nm。

优选地，所述硅衬底为n型单晶硅衬底。

本发明还提供了一种hibc电池的制备方法，包括步骤：s1、提供一硅衬底，通过等离子体增强化学气相沉积工艺在所述硅衬底的背表面上沉积一层氢化非晶氧化硅层；s2、通过等离子体增强化学气相沉积工艺在所述氢化非晶氧化硅层上沉积一层第一本征非晶硅层；s3、采用硬掩膜技术遮挡在所述第一本征非晶硅层上预定形成n型非晶硅区的区域，通过等离子体增强化学气相沉积工艺在所述第一本征非晶硅层上沉积p型非晶硅区；s4、采用硬掩膜技术遮挡在所述第一本征非晶硅层上的p型非晶硅区，通过等离子体增强化学气相沉积工艺在所述第一本征非晶硅层上沉积n型非晶硅区，使所述n型非晶硅区和p型非晶硅区排列为叉指式pn结，形成掺杂非晶硅层；s5、采用丝网印刷工艺或电镀工艺印刷电极，分别将所述n型非晶硅区以及p型非晶硅区的电流引出。

优选地，上述步骤s3中，所述硅衬底的正表面上通过等离子体增强化学气相沉积工艺沉积一层第二本征非晶硅层；上述步骤s4中，所述第二本征非晶硅层上通过等离子体增强化学气相沉积工艺沉积一层n型非晶硅层，所述n型非晶硅层上通过等离子体增强化学气相沉积工艺沉积一层减反射膜层。

优选地，上述步骤s5中，所述掺杂非晶硅层上采用物理气相沉积工艺或反应等离子体沉积工艺沉积一层透明导电膜层，所述电极印刷在所述透明导电膜层上，使所述电极通过所述透明导电膜层与所述掺杂非晶硅层连接。

优选地，所述硅衬底的背表面上沉积的所述氢化非晶氧化硅层的厚度为1～10nm。

本发明实施例提供的一种hibc电池及其制备方法，通过在所述hibc电池的硅衬底与第一本征非晶硅层之间设置一层氢化非晶氧化硅层，提高了所述hibc电池的界面钝化效果，遏制了由于引入本征非晶硅层造成的所述hibc电池的串联电阻增大以及填充因子降低，提高了所述hibc电池的光电转换效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的hibc电池的结构示意图；

图2a-图2e是本发明实施例提供的hibc电池的制备方法中，各个步骤获得的结构的示例性图示。

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，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了关系不大的其他细节。

hibc电池(heterojunctioninterdigitatedbackcontact电池，异质结背接触耦合电池)是结合了hit电池和ibc电池的优良特性的电池，其通过在硅片衬底的背面形成一层非晶的本征层，并在非晶的本征层上交叉地形成非晶p型区和非晶n型区，形成叉指式pn结，然后分别从非晶p型区和非晶n型区处引出电极，形成hibc电池的结构，hibc电池的正面没有任何电极和母线。

参阅图1所示，本发明实施例提供了一种hibc电池，其包括硅衬底1、电极5和依次设置在所述硅衬底1的背表面上的第一本征非晶硅层3以及掺杂非晶硅层4，所述电极5与所述掺杂非晶硅层4连接，所述硅衬底1与所述第一本征非晶硅层3之间设置有氢化非晶氧化硅层2。其中，所述掺杂非晶硅层4包括n型非晶硅(n-a-si：h)区41以及p型非晶硅(p-a-si：h)区42，所述n型非晶硅区41和p型非晶硅区42相互交替排列在所述第一本征非晶硅层3上。

在本实施例中，所述hibc电池在所述硅衬底1以及第一本征非晶硅层3之间设置一层氢化非晶氧化硅层2，利用所述氢化非晶氧化硅层2的表面缺陷密度低于所述第一本征非晶硅层3的缺陷密度，提高了所述hibc电池的背表面一侧的界面钝化效果，遏制了由于引入本征非晶硅(i-a-si：h)层造成的所述hibc电池的串联电阻增大以及填充因子降低，提高了所述hibc电池的开路电压，从而提高了所述hibc电池的光电转换效率。另外由于所述氢化非晶氧化硅(a-siox：h)的禁带宽度相比本征非晶硅的禁带宽度更宽，增加了发射极也即是所述掺杂非晶硅层4中的pn结和前表面场以及所述硅衬底1之间的势垒，使得电子向发射极流动时因势垒增加被弹回，同样空穴向背电场传输时也被弹回，极大程度地减小了所述hibc电池的漏电电流；而所述氢化非晶氧化硅层2在特定的厚度时会表现出隧穿效应(在本实施例中，示例性地，所述氢化非晶氧化硅层2的厚度为1～10nm)，使电子和空穴基本不受阻挡地分别流向背电场和发射极，从而增大了所述hibc电池的有效电流，从而进一步提高了所述hibc电池的光电转换效率。

具体地，所述hibc电池还包括第二本征非晶硅层6、n型非晶硅层7以及减反射膜层8，所述第二本征非晶硅层6、n型非晶硅层7以及减反射膜层8依次设置在所述硅衬底1的正表面上。

在本实施例中，示例性地，所述第一本征非晶硅层3、第二本征非晶硅层6以及n型非晶硅层7的厚度设置为5～10nm。

在本实施例中，所述减反射膜层8为氮化硅(sinx)薄膜，所述减反射膜层8的厚度设置为5～10nm。由于光直接照射于所述硅衬底1上，有相当大一部分光将因为被反射而损失，而所述hibc电池设置的所述减反射膜层8可以利用薄膜干涉原理，获得良好的减反射效果，减少光的损失。

进一步地，所述hibc电池还包括设置在所述掺杂非晶硅层4上的透明导电膜(tco)层9，所述电极5通过所述透明导电膜层9分别收集所述n型非晶硅区41以及p型非晶硅区42的电流。

所述hibc电池通过设置所述透明导电膜层9，能更好地实现所述n型非晶硅区41以及p型非晶硅区42的电流导出，保持所述掺杂非晶硅层4与所述电极5的良好电学接触，同时使得所述电极5可以制作为较小宽度的电极，在本实施例中，示例性地，所述电极5的宽度为35～55μm。而且设置所述透明导电膜层9还可以使所述hibc电池进行封装后，无论其正面朝光或背面朝光时均可进行光电转换，有利于降低生产成本，提升所述hibc电池的光电转换效率。

在本实施例中，所述硅衬底1为n型单晶硅(n-c-si)衬底。由此，本发明实施例提供的上述hibc电池为基于sinx/n+/i/n-c-si/i/p+、n+/tco/电极结构的hibc电池，并在所述硅衬底1的背表面和第一本征非晶硅层3之间设置一层氢化非晶氧化硅层2的结构。

参阅图2a-图2e所示，本发明实施例还提供了一种hibc电池的制备方法，包括步骤：

s1、如图2a所示，提供一硅衬底1，通过等离子体增强化学气相沉积工艺在所述硅衬底1的背表面上沉积一层氢化非晶氧化硅层2。

示例性地，上述步骤s1中，所述硅衬底1的背表面上沉积的所述氢化非晶氧化硅层2厚度为1～10nm。

s2、如图2b所示，通过等离子体增强化学气相沉积工艺在所述氢化非晶氧化硅层2上沉积一层第一本征非晶硅层3。

s3、结合图2c和2d所示，采用硬掩膜技术遮挡在所述第一本征非晶硅层3上预定形成n型非晶硅区41的区域，通过等离子体增强化学气相沉积工艺在所述第一本征非晶硅层3上沉积p型非晶硅区42。

进一步地，上述步骤s3中，所述硅衬底1的正表面上通过等离子体增强化学气相沉积工艺沉积一层第二本征非晶硅层6。

s4、如图2d所示，采用硬掩膜技术遮挡在所述第一本征非晶硅层3上的p型非晶硅区42，通过等离子体增强化学气相沉积工艺在所述第一本征非晶硅层3上沉积n型非晶硅区41，使所述n型非晶硅区41和p型非晶硅区42排列为叉指式pn结，形成掺杂非晶硅层4。

进一步地，上述步骤s4中，所述第二本征非晶硅层6上通过等离子体增强化学气相沉积工艺沉积一层n型非晶硅层7，所述n型非晶硅层7上通过等离子体增强化学气相沉积工艺沉积一层减反射膜层8。

s5、如图2e所示，采用丝网印刷工艺或电镀工艺印刷电极5，分别将所述n型非晶硅区41以及p型非晶硅区42的电流引出。

进一步地，上述步骤s5中，所述掺杂非晶硅层4上采用物理气相沉积工艺或反应等离子体沉积工艺沉积一层透明导电膜层9，所述电极5印刷在所述透明导电膜层9上，使所述电极5通过所述透明导电膜层9与所述掺杂非晶硅层4连接，以分别将所述n型非晶硅区41以及p型非晶硅区42的电流引出。

上述制备方法中的等离子体增强化学气相沉积工艺是借助微波或射频等方法使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，凭借等离子体化学活性强而容易发生反应的特性，在基片上沉积出需要的薄膜的工艺，是太阳能电池技术领域中沉积各层结构的常用工艺手段。

综上所述，本发明实施例提供的一种hibc电池及其制备方法，通过在所述hibc电池的硅衬底1与第一本征非晶硅层3之间设置一层氢化非晶氧化硅层2，提高了所述hibc电池的界面钝化效果，遏制了由于引入本征非晶硅层造成的所述hibc电池的串联电阻增大以及填充因子降低，提高了所述hibc电池的光电转换效率。

需要说明的是，在本文中，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。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。