專利名稱：異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的hit太陽能電池結(jié)構(gòu)及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)及其制備工藝。
背景技術(shù)：
太陽能發(fā)電是目前最具潛力的綠色清潔能源，而高效太陽能電池片是太陽能發(fā)電的核心。目前太陽能電池產(chǎn)業(yè)化和成熟度最高的電池材料仍為晶體硅電池，但未來實現(xiàn)平價入網(wǎng)的太陽能電池技術(shù)應(yīng)該是基于薄膜技術(shù)的太陽能電池?，F(xiàn)有的高效晶體硅電池技術(shù)中背鈍化技術(shù)差別最大。晶體硅背鈍化程度的好壞不僅影響太陽能電池的長波入射光響應(yīng)、開路電壓的高低，甚至還能影響太陽能電池的溫度特性，因而對晶體硅組件性能都有重大影響。完全基于薄膜技術(shù)的非晶硅電池存在效率的衰減問題，其原因是非晶硅薄膜電池的光吸收層為幾百納米厚的非晶硅層，而在長時間光照下，非晶硅太陽電池中會產(chǎn)生光生亞穩(wěn)態(tài)，這種光生亞穩(wěn)態(tài)會使光生載流子的復(fù)合增大，降低非晶硅薄膜電池的量子效率即 S-W效應(yīng)。三洋公司提出了一種新的結(jié)構(gòu)，即利用晶體硅做光吸收層，用非晶硅同時做鈍化層和P、N摻雜層，這樣就避免了非晶硅的效率衰減問題，又利用了非晶硅薄膜的良好特性。 三洋公司稱這種晶體硅雙面沉積非晶硅摻雜層的結(jié)構(gòu)為HIT結(jié)構(gòu)(Heterojunction with Intrinsic Thin layer)并制備出效率高達23%的異質(zhì)結(jié)HIT電池。其電池高效率的原因是(1)利用晶體硅做光吸收層，避免了非晶硅薄膜電池的光致衰減問題(2)非晶硅具有氫鈍化效果(3)非晶硅的帶隙大于晶體硅的帶隙，因而在非晶硅和晶體硅的P-N結(jié)或N-N+高摻-低摻結(jié)不僅具有同質(zhì)結(jié)的靜電場還具有由親合勢差異導(dǎo)致的有效場。目前晶體硅背鈍化的主流技術(shù)是用P-P+或N-N+同質(zhì)摻雜的高摻-低摻結(jié) (high-low junction)背鈍化技術(shù)。三洋的雙面HIT電池即是采用這種背鈍化方案，在 N型晶硅襯底上沉積N+非晶硅層，形成N-N+背電場。另一種背鈍化方案則是采用浮動 P-N結(jié)的背鈍化結(jié)構(gòu)即PERF太陽能電池結(jié)構(gòu)(passivated emitter, rear floating p-n junction)，它在晶硅襯底背面采用定域同質(zhì)擴散形成高_低結(jié)和熱氧化Si02鈍化的同時， 還在Si02層下面形成一個擴散P-N結(jié)。由于P-N處結(jié)于Si02層下面，不和背電極直接接觸， 因而該P-N結(jié)也被稱為浮動結(jié)(floating junction)。PERF電池的研究表明理想的浮動結(jié)背鈍化具有比Si02層更好的背鈍化效果，具有更低的表面復(fù)合速率，開路電壓達到720mV。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)及其制備工藝，提高HIT太陽能電池的背鈍化效果，進而提高發(fā)電效率。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，在N型晶硅襯底的上表面及下表面局部設(shè)置P型非晶硅層，形成異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，下表面局部的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)被絕緣薄膜層隔離，構(gòu)成浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)，N型晶硅襯底的下表面的背電極由設(shè)置在N型晶硅襯底下的N型非晶硅層構(gòu)成，且背電極與異質(zhì)P-N 浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)互相電絕緣，在N型晶硅襯底上表面的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)和N型晶硅襯底的下表面的背電極上具有導(dǎo)電電極層。絕緣薄膜層可以采用HIT工藝制程中常見的絕緣薄膜材料，如ZnO絕緣薄膜層，Ιπ203絕緣薄膜層等，甚至可以采用本征的非晶硅薄膜層。浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)中P型非晶硅層和N型晶硅襯底之間還具有本征非晶硅層，背電極中N型非晶硅層和N型晶硅襯底之間還具有本征非晶硅層。浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)中的本征非晶硅層的引入主要是利用氫化非晶硅的氫鈍化效果，降低少子復(fù)合速率。為進一步增加了浮動結(jié)的背鈍化效果，導(dǎo)電電極層在覆蓋背電極的同時覆蓋浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)。透明導(dǎo)電電極層7可以是Al摻雜的ZnO或Sn摻雜的In203等，，與常規(guī)的HIT工藝制程一致。Al摻雜的ZnO即為AZO透明導(dǎo)電電極層，Sn摻雜的In203即為ITO透明導(dǎo)電電極層。一種異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)的制備工藝，首先，在N型晶硅襯底的上、下表面均形成異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，然后，將下表面的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)上制作掩膜，進行選擇性刻蝕，去除掩膜層后在下表面繼續(xù)沉積絕緣薄膜層，然后在絕緣薄膜層上制作掩膜， 進行第二次選擇性刻蝕，使得N型晶硅襯底下表面的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)的側(cè)面和背面均被該絕緣薄膜層包圍，形成浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)，然后，利用絕緣薄膜層上的掩膜在N型晶硅襯底的下表面，除浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)外的其他區(qū)域制作N型非晶硅層構(gòu)成的背電極，最后在N型晶硅襯底上表面的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)和N型晶硅襯底的下表面的背電極上制作透明導(dǎo)電電極層。掩膜一般通過光刻膠光刻、顯影、烘干等工序制作。工藝具有如下步驟a)在N型晶硅襯底的上表面和下表面利用等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)沉積征非晶硅層，本征非晶硅層的厚度為0納米到10納米，N型晶硅襯底的摻雜濃度為 IO15-IO17Cnr3 ；b)在N型晶體硅襯底的上表面和下表面利用等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)沉積P型非晶硅層，P型非晶硅層的厚度為5納米到20納米，P型非晶硅層的摻雜濃度在IElScnT3到 lE20cnT3 ；c)在背面旋涂一層光刻膠層，通過曝光，顯影，在P型非晶硅層定義所需的光刻膠圖形；d)利用光刻膠層，通過腐蝕液對下表面的本征非晶硅層，P型非晶硅層進行腐蝕， 直至N型晶硅襯底，然后去除光刻膠層；e)在N型晶硅襯底背面沉積絕緣薄膜層，沉積的厚度需要大于下表面處本征非晶硅層加P型非晶硅層的總厚度。絕緣薄膜層可以采用HIT工藝制程中常見的絕緣薄膜材料， 如ZnO絕緣薄膜層，In203絕緣薄膜層等，甚至可以繼續(xù)沉積本征非晶硅薄膜層。f)在背面旋涂一層光刻膠層，通過曝光，顯影，在絕緣薄膜層上定義所需的光刻膠掩膜圖案，顯影后光刻膠掩膜的寬度需要大于下表面P型非晶硅層的寬度；g)利用腐蝕液刻蝕絕緣薄膜層，形成包圍下表面本征非晶硅層、P型非晶硅層的浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)；
h)在N型晶硅襯底背面再沉積一層本征非晶硅層，本征非晶硅層的厚度為0納米到10納米；i)在N型晶硅襯底背面再沉積一層N型非晶硅層，形成背電極，N型非晶硅層的厚度在到20納米，N型非晶硅層的摻雜濃度為1E18到lE20cnT3 ；j)利用有機試劑去除光刻膠層，露出絕緣薄膜層；k)在N型晶硅襯底的正面和背面沉積透明導(dǎo)電電極層如AZO，ITO等，透明導(dǎo)電電極層的厚度在80納米到300納米，透明導(dǎo)電電極層的電阻率在1E-3到1E-5 Ω cm，透明導(dǎo)電電極層不僅覆蓋在N型非晶硅層上面，也覆蓋在異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)，至此，完整的異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化增強的HIT電池結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成。本發(fā)明的有益效果是相比三洋的HIT標(biāo)準(zhǔn)工藝和結(jié)構(gòu)，1、本發(fā)明在N型晶硅背面引入了浮動P-N結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)。浮動P-N結(jié)背鈍化相比傳統(tǒng)的Si02鈍化或者N-N+高摻-低摻結(jié)背鈍化，浮動P-N結(jié)背鈍化技術(shù)具有更低的表面復(fù)合速率，開路電壓也更好。2、本發(fā)明的浮動結(jié)背鈍化利用絕緣薄膜層實現(xiàn)P-N異質(zhì)結(jié)完全的電隔離。由于 HIT的透明導(dǎo)電電極層材料可以為Al摻雜的ZnO透明導(dǎo)電電極層，Sn摻雜的In203，因此絕緣薄膜層選擇面廣泛，可以是本征的非晶硅薄膜層，也可以是ZnO或Ιη203絕緣薄膜層， 都兼容HIT現(xiàn)有的工藝。甚至可以采用多層絕緣薄膜層的組合，最大化浮動結(jié)背鈍化效果。3、本發(fā)明在三洋的HIT工藝中基礎(chǔ)上加入了 2道光刻工藝，在下表面形成了具有更好背鈍化效果的異質(zhì)P-N浮動結(jié)結(jié)構(gòu)，能夠進一步提高電池的開壓和整體效率。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1為本發(fā)明的步驟a的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的步驟b的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的步驟c的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的步驟d的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的步驟e的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的步驟f的結(jié)構(gòu)示意圖
圖7為本發(fā)明的步驟g的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明的步驟h的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的步驟i的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明的步驟j的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明的步驟k的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1.N型晶硅襯底，2.本征非晶硅層，3. P型非晶硅層，4.光刻膠層，5.絕緣薄膜層，6.N型非晶硅層，7.透明導(dǎo)電電極層。
具體實施例方式本異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)及其制備工藝，其基本思路是在N型晶硅襯底1的上表面和下表面均沉積P型非晶硅層3形成異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，N型晶硅襯底1
6背面的P-N結(jié)的浮動由氣相沉積絕緣薄膜層5實現(xiàn)，而背電極仍然用N型非晶硅沉積實現(xiàn)。 N型非晶硅背電極和P型非晶硅浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)由絕緣薄膜層5實現(xiàn)嚴(yán)格分離，保證了良好的浮動結(jié)背鈍化效果。首先，與三洋的HIT電池工藝流程不同，本工藝流程在N型晶硅襯底1的上、下表面同時沉積非晶硅P-N異質(zhì)結(jié)構(gòu)層。圖1的N型晶硅襯底1、本征非晶硅層2，P型非晶硅層 3共同構(gòu)成上、下P-N異質(zhì)結(jié)。上面的P-N異質(zhì)結(jié)為太陽能電池的發(fā)射極，而下面的P-N異質(zhì)結(jié)只起到浮動結(jié)背鈍化。本征非晶硅層2的引入主要是利用氫化非晶硅的氫鈍化效果， 降低少子復(fù)合速率。然后，將下表面的P-N異質(zhì)結(jié)刻蝕，然后沉積并刻蝕絕緣薄膜層5。絕緣薄膜層可以采用HIT工藝制程中常見的絕緣薄膜材料，如ZnO絕緣薄膜層，In203絕緣薄膜層等，甚至可以繼續(xù)沉積本征非晶硅薄膜層。圖1的絕緣薄膜層5將本征非晶硅層2，P型非晶硅層3 的下表面和側(cè)面完全包圍，構(gòu)成異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)。異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)具有比N-N+同質(zhì)背電場更好的背鈍化效果，能大大降低背面的少子復(fù)合速率。再然后，沉積N-N+異質(zhì)背電極層，引出光生電子，構(gòu)成完整的太陽能電池結(jié)構(gòu)。如圖1所示，背電極由本征非晶硅層2和N型非晶硅層6構(gòu)成。對N型晶體硅襯底1與N型非晶硅層6，導(dǎo)帶的能帶失配很小，可以形成良好的背電極。最后，在整個結(jié)構(gòu)的上、下表面沉積透明導(dǎo)電電極層7，如圖1所示。透明導(dǎo)電電極層7可以是Al摻雜的ZnO即AZO或Sn摻雜的In203即ITO等。透明導(dǎo)電電極層7不僅覆蓋在N-N+背電極層上面，也覆蓋在異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)上，因而N-N+背電極層的光生伏特也施加在異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)上，形成了金屬-絕緣層-半導(dǎo)體層的MIS背鈍化結(jié)構(gòu)，進一步增加了浮動結(jié)的背鈍化效果。本異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)的制備工藝，相對于三洋的HIT工藝， 只增加了兩道光刻工藝，但是帶來了異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)，因而能大大提高HIT電池結(jié)構(gòu)的開路電壓和降低晶體硅背表面復(fù)合速率。具體步驟如下a)在N型晶硅襯底1的上表面和下表面利用等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)PECVD沉積本征非晶硅層2，如圖2所示。本征非晶硅層2的厚度為0納米到10納米。0納米即沒有本征非晶硅層2，這可能會降低表面的鈍化效果。N型晶硅襯底1的摻雜濃度為1015-1017cm_3， 一般為 1016CnT3。b)在N型晶體硅襯底1的上表面和下表面利用等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)PECVD 沉積P型非晶硅層3，如圖3所示。P型非晶硅層3的厚度為5納米到20納米，一般取10 納米。P型非晶硅層3的摻雜濃度在lE18cnT3到lE20cm_3。c)在背面旋涂一層光刻膠層4，通過曝光，顯影，在P型非晶硅層3定義所需的光刻膠圖形，如圖4所示。d)利用圖4的光刻膠層4，對下表面的本征非晶硅層2，P型非晶硅層3進行腐蝕， 直至N型晶硅襯底1，然后利用丙酮和無水乙醇去除光刻膠層4，如圖5所示。腐蝕溶劑可以為HF，HN03混合溶液。腐蝕設(shè)備可以采用單面腐蝕的清洗設(shè)備。e)在N型晶硅襯底1背面沉積絕緣薄膜層5，沉積的厚度需要大于本征非晶硅層 2加P型非晶硅層3的總厚度，一般可以取為30納米。如圖6所示。絕緣薄膜層5可以采用HIT工藝制程中常見的絕緣薄膜材料，如ZnO絕緣薄膜層，In203絕緣薄膜層等，甚至可以繼續(xù)沉積本征非晶硅薄膜層作為絕緣薄膜層。f)在背面旋涂一層光刻膠層4，通過曝光，顯影，在絕緣薄膜層5上定義所需的光刻膠圖案，如圖7所示。顯影后光刻膠的寬度需要大于下表面P型非晶硅層3的寬度，如圖 7所示。g)利用HF酸，HN03酸等腐蝕液刻蝕絕緣薄膜層5，形成包圍下表面本征非晶硅層 2、P型非晶硅層3的異質(zhì)浮動P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，如圖8所示。h)在N型晶硅襯底1背面再沉積一層本征非晶硅層2，如圖9所示。本征非晶硅層2的厚度為0納米到10納米。0納米即沒有本征非晶硅層2，這可能會降低表面的鈍化效果。i)在N型晶硅襯底1背面再沉積一層N型非晶硅層6，形成背電極，如圖10所示。 N型非晶硅層6的厚度在5到20納米，一般為10納米。N型非晶硅層6的摻雜濃度為1E18 到lE20cm_3。由于N型晶硅襯底1和N型非晶硅層6的導(dǎo)帶能帶差很小，光生電子可以很容易通過N型非晶硅層6，因此該背電極的導(dǎo)電性能良好。j)通過有機試劑去除光刻膠層4，露出絕緣薄膜層5，如圖11所示。k)在N型晶硅襯底1的正面和背面利用物理氣相沉積PVD技術(shù)沉積透明導(dǎo)電電極層7，如圖12所示。透明導(dǎo)電電極層7可以是Al摻雜的ZnO即AZO或Sn摻雜的In203 即ITO等。透明導(dǎo)電電極層7的厚度在80納米到300納米。透明導(dǎo)電電極層7的電阻率在1Ε-3到lE-5Qcm。透明導(dǎo)電電極層7不僅覆蓋在N型非晶硅層6上面，也覆蓋在異質(zhì) P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)上，因而N-N+背電極層的光生伏特也施加在異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)上，形成了金屬_絕緣層-半導(dǎo)體層的MIS背鈍化結(jié)構(gòu)，進一步增加了浮動結(jié)的背鈍化效果。至此，完整的異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化增強的HIT電池結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成。
權(quán)利要求
1.一種異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于在N型晶硅襯底(1)的上表面及下表面局部設(shè)置P型非晶硅層(3)，形成異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，下表面局部的異質(zhì)P-N 結(jié)結(jié)構(gòu)被一層絕緣薄膜層(5)隔離，構(gòu)成異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)，N型晶硅襯底(1)的下表面的背電極由設(shè)置在N型晶硅襯底(1)上的N型非晶硅層(6)構(gòu)成，且背電極與異質(zhì) P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)互相電絕緣，在所述的N型晶硅襯底(1)上表面的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)和 N型晶硅襯底(1)的下表面的背電極上具有導(dǎo)電電極層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)中P型非晶硅層(3)和N型晶硅襯底(1)之間還具有本征非晶硅層(2)，所述的背電極中N型非晶硅層(6)和N型晶硅襯底(1)之間還具有本征非晶硅層(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的絕緣薄膜層(5)采用HIT工藝制程中常見的絕緣薄膜材料，包括ZnO絕緣薄膜層、 In203絕緣薄膜層，或者直接沉積本征的非晶硅薄膜層作為該絕緣薄膜層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的導(dǎo)電電極層在覆蓋背電極的同時覆蓋異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的導(dǎo)電電極層為HIT工藝中常見的透明導(dǎo)電電極層(7)，包括Al摻雜的ZnO (或Sn摻雜的 In203。
6.一種異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)的制備工藝，其特征是首先，在N型晶硅襯底(1)的上、下表面均形成異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，然后，在下表面的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)上制作掩膜，進行選擇性刻蝕，使下表面形成隔離的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，去除掩膜層后在下表面繼續(xù)沉積絕緣薄膜層(5)，在絕緣薄膜層(5)上制作掩膜，進行第二次選擇性刻蝕，使得N型晶硅襯底(1)下表面的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)的側(cè)面和背面均被絕緣薄膜層(5)包圍，形成異質(zhì)P-N 浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)，然后，利用絕緣薄膜層(5)上的掩膜在N型晶硅襯底(1)的下表面，除異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)外的其他區(qū)域制作N型非晶硅層(6)構(gòu)成的背電極，最后去除所有掩膜層，在N型晶硅襯底(1)上表面的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)和N型晶硅襯底(1)的下表面的背電極上制作導(dǎo)電電極層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)的制備工藝，其特征是所述的掩膜通過光刻膠制作。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)的制備工藝， 其特征是具有如下工藝步驟a)在N型晶硅襯底(1)的上表面和下表面利用等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)沉積本征非晶硅層(2)，本征非晶硅層(2)的厚度為0納米到10納米，N型晶硅襯底(1)的摻雜濃度為 IO15-IO17Cnr3 ；b)在N型晶體硅襯底1的上表面和下表面利用等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)沉積P型非晶硅層(3)，P型非晶硅層(3)的厚度為5納米到20納米，P型非晶硅層(3)的摻雜濃度在 lE18cnT3 到 lE20cnT3 ；c)在背面旋涂一層光刻膠層(4)，通過曝光，顯影，在P型非晶硅層(3)定義所需的光刻膠圖形；d)利用光刻膠層(4)，通過腐蝕液對下表面的本征非晶硅層(2)，P型非晶硅層(3)進行腐蝕，直至N型晶硅襯底(1)，然后去除光刻膠層(4)；e)在N型晶硅襯底(1)背面沉積絕緣薄膜層(5)，沉積的厚度需要大于本征非晶硅層(2)加P型非晶硅層(3)的總厚度，絕緣薄膜層(5)采用HIT工藝制程中常見的絕緣薄膜材料，包括ZnO絕緣薄膜層、Ιπ203絕緣薄膜層，或者直接沉積本征的非晶硅薄膜層作為該絕緣薄膜層；f)在背面旋涂一層光刻膠層(4)，通過曝光，顯影，在絕緣薄膜層(5)上定義所需的光刻膠圖案，顯影后光刻膠的寬度需要大于下表面P型非晶硅層(3)的寬度；g)利用腐蝕液刻蝕絕緣薄膜層(5)，形成包圍下表面本征非晶硅層(2)、P型非晶硅層(3)的異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)；h)在N型晶硅襯底(1)背面再沉積一層本征非晶硅層(2)，本征非晶硅層(2)的厚度為0納米到10納米；i)在N型晶硅襯底(1)背面再沉積一層N型非晶硅層(6)，形成背電極，N型非晶硅層 (6)的厚度在5到20納米，N型非晶硅層(6)的摻雜濃度為1E18到lE20cnT3 ；j)利用有機試劑去除光刻膠層(4)，露出絕緣薄膜層(5)；k)在N型晶硅襯底⑴的正面和背面沉積透明導(dǎo)電電極層(7)，透明導(dǎo)電電極層(7) 的厚度在80納米到300納米，透明導(dǎo)電電極層(7)的電阻率在1E-3到lE-5Qcm，透明導(dǎo)電電極層(7)不僅覆蓋在N型非晶硅層(6)上面，也覆蓋在異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)，透明導(dǎo)電電極層7是Al摻雜的ZnO或Sn摻雜的In203，至此，完整的異質(zhì)P-N浮動結(jié)背鈍化增強的HIT電池結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種異質(zhì)浮動結(jié)背鈍化的HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)及其制備工藝，它在N型晶硅襯底的上表面和下表面均沉積P型非晶硅層形成異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，在下表面的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)上制作掩膜，進行選擇性刻蝕，形成隔離的異質(zhì)P-N結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，然后去除掩膜層在下表面繼續(xù)沉積絕緣薄膜層，然后在絕緣薄膜層上制作掩膜，進行第二次選擇性刻蝕，使得N型晶硅襯底下表面的異質(zhì)P-N結(jié)結(jié)構(gòu)的側(cè)面和背面均被該絕緣薄膜層包圍，形成浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)，N型非晶硅背電極和P型非晶硅浮動結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)由絕緣薄膜層實現(xiàn)嚴(yán)格分離。相比三洋的HIT標(biāo)準(zhǔn)工藝和結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在N型晶硅背面引入了浮動P-N結(jié)背鈍化結(jié)構(gòu)，因而具有更低的表面復(fù)合速率，開路電壓也更好。
文檔編號H01L31/0352GK102437243SQ20111040531
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者王旺平 申請人:常州天合光能有限公司