一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法，在背光面的p型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，以及在所述金屬薄膜表面形成背面金屬極，由于金屬薄膜的功函數(shù)高于p型非晶硅薄膜，或者在界面形成金屬化合物，使其在界面形成反阻擋層或者隧穿層，因此金屬薄膜/p型非晶硅界面為歐姆接觸，故金屬薄膜/p型非晶硅界面的界面電阻很小，與傳統(tǒng)P型非晶硅/TCO界面結(jié)構(gòu)相比，避免了TCO與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，有利于提升電池的填充因子。而且本發(fā)明為倒置結(jié)構(gòu)的太陽能電池，避免了金屬薄膜對(duì)的光吸收，從而避免金屬薄膜的光吸收而制約了電池的短路電流。
【專利說明】一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著太陽能電池BOS (系統(tǒng)平衡部件)成本比例增大，提高電池轉(zhuǎn)換效率變得尤為重要。在晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池因具有低溫制備、低溫度系數(shù)和高轉(zhuǎn)換效率的特點(diǎn)，被認(rèn)為是最有競爭力的高效太陽能電池。
[0003]晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池是由多種膜層構(gòu)成，多種膜層之間存在著多種異質(zhì)材料界面，例如P型非晶娃/TCO (Transparent Conductive Oxide,透明導(dǎo)電氧化物)、TCO/Ag和P型非晶硅/i型本征非晶硅等界面，這些異質(zhì)材料界面影響電池結(jié)構(gòu)的效率。P型非晶硅/TCO是指P型非晶硅與TCO兩種材料組成的界面。特別是P型非晶硅/IT0(Indium TinOxides，摻錫氧化銦)界面，由于P型非晶硅的有效摻雜過低，導(dǎo)致在P型非晶硅/ITO界面處形成較大的傳輸勢壘增加了晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)的界面電阻，該界面電阻較大會(huì)使晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的填充因子降低。
[0004]為了降低電池結(jié)構(gòu)中TC0/P型非晶硅界面的傳輸勢壘，現(xiàn)有技術(shù)中主要有以下解決方案:
[0005]a.提高P型非晶硅的有效摻雜。P型非晶硅的摻雜元素為硼，但是往往在摻雜過程中大量的硼原子作為雜質(zhì)原子存在于P型非晶硅薄膜中。在現(xiàn)有技術(shù)中通過對(duì)摻雜工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使P型非晶硅薄膜達(dá)到非晶態(tài)與晶態(tài)的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，可以提高硼的有效摻雜率。但此工藝窗口很窄，工藝穩(wěn)定性較差。
[0006]b.將P型非晶硅制作成P型微晶硅發(fā)射極結(jié)構(gòu)。制備P型微晶硅有利于降低其與TCO的接觸電阻，增加發(fā)射極的電導(dǎo)率。但是電池結(jié)構(gòu)對(duì)P型微晶硅的要求很高，為了能夠利用非晶硅鈍化晶粒表面的缺陷，并使制備的P型微晶硅層的電導(dǎo)率較高，P型微晶硅層的厚度應(yīng)為5-10nm，這要求所制備的P型微晶硅的晶粒直徑滿足〈lnm，且離散分布于非晶硅之間。但此工藝窗口較窄，難以穩(wěn)定控制，若微晶硅晶化率過高，晶粒尺寸過大，會(huì)導(dǎo)致界面缺陷密度較大，嚴(yán)重降低電池的填充因子和開路電壓。因此，上述兩種方案均不能有效的降低電池結(jié)構(gòu)中TC0/P型非晶硅界面的傳輸勢壘，
[0007]綜上，異質(zhì)結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)的TC0/P型非晶硅界面存在的傳輸勢壘，使TC0/P型非晶硅界面的界面串聯(lián)電阻較大，不利于提升太陽能電池的填充因子。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明實(shí)施例提供一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的異質(zhì)結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)的TC0/P型非晶硅界面存在的傳輸勢壘，使TC0/P型非晶硅界面的界面串聯(lián)電阻較大，不利于提升太陽能電池的填充因子問題。
[0009]本發(fā)明實(shí)施例提供一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池，包括:
[0010]在硅襯底的背面依次形成的第一 i型本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜，在所述P型非晶硅薄膜表面形成的金屬薄膜，以及在所述金屬薄膜表面形成的背面金屬電極；
[0011]在所述硅襯底的正面依次形成的第二 i型本征非晶硅薄膜、η型非晶硅薄膜，以及在所述η型非晶硅薄膜表面形成的導(dǎo)電薄膜和所述導(dǎo)電薄膜上的正面金屬電極。由于該電池的金屬薄膜的功函數(shù)高于P型非晶硅薄膜，使金屬薄膜/P型非晶硅界面為歐姆接觸，在金屬電極和P型非晶硅薄膜的界面形成反阻擋層或者隧穿層，降低界面?zhèn)鬏旊娮?，與傳統(tǒng)P型非晶硅/TCO界面結(jié)構(gòu)相比避免TCO導(dǎo)電薄膜與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，有利于提升電池的填充因子。
[0012]進(jìn)一步地，所述金屬薄膜的功函數(shù)大于所述P型非晶硅薄膜。使在金屬薄膜/p型非晶硅薄膜界面形成反阻擋層或者隧穿層，這樣有利于降低電池的界面串聯(lián)電阻，提升電池填充因子。
[0013]進(jìn)一步地，所述金屬薄膜是采用磁控濺射、熱蒸發(fā)沉積或分子束外延的方式形成的。采用磁控濺射制備的金屬薄膜比較均勻致密，更有利于降低金屬薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0014]進(jìn)一步地，所述金屬薄膜的厚度為l-100nm。由于金屬薄膜處于背光面，不需要考慮金屬薄膜對(duì)光的吸收，因此處于背光面的金屬薄膜的厚度在1-1OOnm之間，優(yōu)選的，金屬薄膜的厚度為10nm。
[0015]進(jìn)一步地，所述金屬薄膜是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。優(yōu)選的，所述金屬薄膜為鋁薄膜，且厚度為1nm時(shí)，鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面為歐姆接觸，降低了鋁薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0016]進(jìn)一步地，在所述硅襯底的背面依次形成的第一 i型本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜是采用等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD的方式形成的。
[0017]進(jìn)一步地，在所述硅襯底的正面依次形成的第二 i型本征非晶硅薄膜，η型非晶硅薄膜是采用PECVD的方式形成的。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例提供一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，包括:
[0019]在硅襯底的背面形成第一 i型本征非晶硅薄膜，在所述i型本征非晶硅薄膜表面形成P型非晶硅薄膜；
[0020]在所述硅襯底的正面形成第二 i型本征非晶硅薄膜，在所述第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成η型非晶娃薄膜；
[0021]在所述P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，在所述金屬薄膜表面形成背面金屬電極；
[0022]在所述η型非晶硅薄膜表面形成導(dǎo)電薄膜以及在所述導(dǎo)電薄膜的表面形成正面金屬電極。由于金屬薄膜的功函數(shù)高于P型非晶硅薄膜，使其因此金屬薄膜/P型非晶硅界面為歐姆接觸，在金屬電極和P型非晶硅薄膜的界面形成反阻擋層或者隧穿層，降低界面?zhèn)鬏旊娮?，與傳統(tǒng)P型非晶硅/TCO界面結(jié)構(gòu)相比，該方法制備的電池結(jié)構(gòu)避免TCO導(dǎo)電薄膜與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，有利于提升電池的填充因子。
[0023]進(jìn)一步地，所述金屬薄膜的功函數(shù)大于所述P型非晶硅薄膜。使在金屬薄膜/p型非晶硅薄膜界面形成反阻擋層或者隧穿層，這樣有利于降低電池的界面串聯(lián)電阻，提升電池填充因子。
[0024]進(jìn)一步地，采用磁控濺射、熱絲蒸發(fā)沉積或分子束外延方式在所述P型非晶硅薄膜表面形成所述金屬薄膜。采用磁控濺射制備的金屬薄膜比較均勻致密，更有利于降低金屬薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0025]進(jìn)一步地，所述金屬薄膜的厚度為l-100nm。由于金屬薄膜處于背光面，不需要考慮金屬薄膜對(duì)光的吸收，因此處于背光面的金屬薄膜的厚度在1-1OOnm之間，優(yōu)選的，金屬薄膜的厚度為10nm。
[0026]進(jìn)一步地，所述金屬薄膜是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。優(yōu)選的，所述金屬薄膜為鋁薄膜，且厚度為1nm時(shí)，鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面為歐姆接觸，降低了鋁薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0027]進(jìn)一步地，采用等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD的方式在所述硅襯底背面形成所述第一 i型本征非晶硅薄膜以及在所述第一 i型本征非晶硅薄膜表面形成所述P型非晶硅薄膜。
[0028]進(jìn)一步地，采用等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD的方式在所述硅襯底正面形成所述第二 i型本征非晶硅薄膜以及在所述第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成所述η型非晶硅薄膜。
[0029]上述實(shí)施例中，利用金屬薄膜/P型非晶硅的界面歐姆接觸性能，在背光面的P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，以及在所述金屬薄膜表面形成背面金屬極，由于金屬薄膜的功函數(shù)高于P型非晶硅薄膜，使其因此金屬薄膜/P型非晶硅界面為歐姆接觸，在金屬電極和P型非晶硅薄膜的界面形成反阻擋層或者隧穿層，降低界面?zhèn)鬏旊娮?，與傳統(tǒng)P型非晶硅/TCO界面結(jié)構(gòu)相比避免TCO導(dǎo)電薄膜與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，有利于提升電池的填充因子。而且，本申請的太陽能電池結(jié)構(gòu)為倒置結(jié)構(gòu)，即電池結(jié)構(gòu)中將P型非晶硅薄膜以及P型非晶硅薄膜表面形成的金屬薄膜，都放置在電池的背光面，而將η型非晶硅薄膜置于電池的入光面。這樣的倒置結(jié)構(gòu)避免了金屬薄膜對(duì)的光吸收，從而避免金屬薄膜的光吸收而制約了電池的短路電流。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法流程圖；
[0033]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部份實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0038]如圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該太陽能電池包括:
[0039]在硅襯底I的背面依次形成的第一 i型本征非晶硅薄膜2、p型非晶硅薄膜3，在P型非晶硅薄膜3表面形成的金屬薄膜6，以及在金屬薄膜6表面形成的背面金屬電極7 ；
[0040]在硅襯底的正面依次形成的第二 i型本征非晶硅薄膜4、η型非晶硅薄膜5，以及在η型非晶硅薄膜表面形成的導(dǎo)電薄膜8和導(dǎo)電薄膜上的正面金屬電極9。
[0041]其中，硅襯底I的正面是指入射光面，硅襯底I的背面是指背光面，硅襯底I為N型，硅襯底I為單晶硅襯底或多晶硅襯底，其厚度為80-200 μ m，其電阻率為0.5-5 Ω.cm,其晶格方向?yàn)?100)。
[0042]硅襯底的背面的第一 i型本征非晶硅薄膜2是采用等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD的方式形成的，其厚度是3-10nm。實(shí)施例中的i型本征非晶硅薄膜為硅襯底上的鈍化薄膜層，P型非晶硅薄膜3可以是非晶硅薄膜或者微晶硅薄膜，第一 i型本征非晶硅薄膜2表面上的P型非晶硅薄膜3是采用PECVD，HWCVD，磁控濺射等方式形成的，其厚度為3_10nm。
[0043]將P型非晶娃薄膜3置于電池的背光面,將η型非晶娃薄膜5置于電池的入光面，以形成倒置結(jié)構(gòu)的太陽能電池，其目的是避免金屬薄膜6的光吸收，同時(shí)將具有金屬過渡層結(jié)構(gòu)的發(fā)射極P型非晶硅薄膜3置于電池背端，避免對(duì)電池短路電流的制約。
[0044]硅襯底的正面的第二 i型本征非晶硅薄膜4是采用等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD的方式形成的，其厚度是3-10nm。第二 i型本征非晶硅薄膜4表面上形成的η型非晶硅薄膜5是采用等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD，HWCVD，磁控濺射的方式形成的，其厚度是3_10nm。
[0045]金屬薄膜6為在P型非晶娃薄膜3表面形成的金屬薄膜。
[0046]較佳地，金屬薄膜的功函數(shù)大于P型非晶硅薄膜。使在金屬薄膜/p型非晶硅薄膜界面形成反阻擋層或者隧穿層，這樣有利于降低電池的界面串聯(lián)電阻，提升電池填充因子。實(shí)施例中的功函數(shù)是指把一個(gè)電子從固體內(nèi)部剛剛移到此物體表面所需的最少的能量，功函數(shù)是金屬的重要屬性。
[0047]較佳地，金屬薄膜是采用磁控濺射、熱蒸發(fā)沉積或分子束外延的方式形成的。比如，利用磁控濺射法在P型非晶硅表面沉積金屬薄膜，則要求其濺射或者沉積時(shí)離子能量較小，避免對(duì)非晶硅薄膜或者界面造成損傷。采用磁控濺射制備的金屬薄膜比較均勻致密，更有利于降低金屬薄膜/p型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0048]較佳地，金屬薄膜的厚度為l-100nm。由于具有金屬薄膜的發(fā)射極置于背光面，不需要考慮金屬薄膜對(duì)光的吸收，因此處于背光面的金屬薄膜的厚度在1-1OOnm之間，優(yōu)選的，金屬薄膜的厚度為10nm。
[0049]較佳地，金屬薄膜是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。在P型非晶硅表面沉積一層金屬薄膜(如鋁，鎳，鉻或者硅合金材料)，金屬薄膜的結(jié)構(gòu)為晶態(tài)或非者晶態(tài)，而且此金屬薄膜的功函數(shù)大于P型非晶硅薄膜，使其在金屬薄膜/P型非晶硅薄膜界面形成反阻擋層或者隧穿層，這樣有利于降低電池的界面串聯(lián)電阻，提升電池填充因子。優(yōu)選的，金屬薄膜為鋁薄膜，且厚度為1nm時(shí)，鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面為歐姆接觸，降低了鋁薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0050]金屬薄膜6表面形成的背面金屬電極7為導(dǎo)電率較高的薄膜銀，或者是采用低溫絲網(wǎng)印刷的銀，目的是防止金屬薄膜6的導(dǎo)電率差。
[0051 ] 導(dǎo)電薄膜8是η型非晶硅薄膜5的表面上形成的TCO導(dǎo)電薄膜，常用的TCO導(dǎo)電薄膜為ITO導(dǎo)電薄膜，第一導(dǎo)電薄膜8的厚度是60-100nm，其電阻率是1E-4至6E-4 Ω.cm,其透光率約為79% _85%，通常是采用磁控濺射的方式形成的。
[0052]正面金屬電極9是通過正面電極絲網(wǎng)印刷工藝形成的，通常是銀電極。
[0053]上述實(shí)施例中，利用金屬薄膜/P型非晶硅的界面歐姆接觸性能，在背光面的P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，以及在金屬薄膜表面形成背面金屬極，由于金屬薄膜的功函數(shù)高于P型非晶硅薄膜，因此金屬薄膜/P型非晶硅界面為歐姆接觸，故在金屬電極和P型非晶硅薄膜的界面形成反阻擋層或者隧穿層，降低界面?zhèn)鬏旊娮瑁饘俦∧?P型非晶硅界面的界面電阻很小，與傳統(tǒng)P型非晶硅/TCO界面結(jié)構(gòu)相比不存在TCO與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，有利于提升電池的填充因子。而且，本申請的太陽能電池結(jié)構(gòu)為倒置結(jié)構(gòu)，即電池結(jié)構(gòu)中將P型非晶硅薄膜以及P型非晶硅薄膜表面形成的金屬薄膜，都放置在電池的背光面，而將η型非晶硅薄膜置于電池的入光面。這樣的倒置結(jié)構(gòu)避免了金屬薄膜對(duì)的光吸收，從而避免金屬薄膜的光吸收而制約了電池的短路電流。
[0054]基于相同的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，如圖2所示，包括:
[0055]步驟201，在硅襯底的背面形成第一 i型本征非晶硅薄膜，在i型本征非晶硅薄膜表面形成P型非晶硅薄膜；
[0056]步驟202，在硅襯底的正面形成第二 i型本征非晶硅薄膜，在第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成η型非晶娃薄膜；
[0057]步驟203，在P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，在金屬薄膜表面形成背面金屬電極；
[0058]步驟204，在η型非晶硅薄膜表面形成導(dǎo)電薄膜以及在導(dǎo)電薄膜的表面形成正面金屬電極。
[0059]實(shí)施中，硅襯底可以為N型硅片，在步驟201之前，對(duì)N型硅片進(jìn)行制絨和清洗處理，具體過程為:
[0060]制絨處理:配置20L的堿溶液，溶液配比為=NaOH (0.2 % <wt<2 % ), IPA(5%<Vol<15% ),Na2Si03 (0.8% <wt〈6% )，溶液溫度為 75_85°C，制絨時(shí)間為 25_40min。
[0061]清洗處理:采用標(biāo)準(zhǔn)的RCA溶液，在溫度為65_80°C下對(duì)硅片進(jìn)行清洗，清洗時(shí)間為 15min。
[0062]較佳地，步驟201中，采用等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD的方式在硅襯底背面形成第一 i型本征非晶硅薄膜以及在第一 i型本征非晶硅薄膜表面形成P型非晶硅薄膜，在第一 I型本征非晶硅薄膜表面形成P型非晶硅薄膜時(shí)也可采用其他方式，如HWCVD，磁控濺射等。形成的電池結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0063]具體的，將硅片對(duì)硅片送入PECVD真空腔室，使硅片的背面裸露在真空腔中，對(duì)腔室進(jìn)行氫氣吹掃2-3次，待溫度穩(wěn)定后進(jìn)行等離子體起輝沉積第一 i型本征非晶硅薄膜。沉積工藝為:溫度為150-200°C，壓強(qiáng)1-2.5Torr，氫硅比4% -15%，形成的第一 i型本征非晶硅薄膜厚度為3-10nm，優(yōu)選的，第一 i型本征非晶硅薄膜的厚度為6nm。然后再對(duì)腔室進(jìn)行氫氣吹掃2-3次，待溫度穩(wěn)定后進(jìn)行等離子體起輝，在第一 i型本征非晶硅薄膜表面沉積P型非晶硅薄膜。沉積工藝為:溫度為150-200°C，壓強(qiáng)1-2.5Torr，氫硅比4% -15%，p型非晶硅薄膜的摻雜元素是硼，B/Si比例為1:5 — 1:1，P型非晶硅薄膜的厚度為3-10nm，優(yōu)選的，P型非晶硅薄膜的厚度為6nm。
[0064]較佳地，步驟202中，采用等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD的方式在硅襯底正面形成第二 i型本征非晶硅薄膜以及在第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成η型非晶硅薄膜，形成的電池結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0065]具體的，將硅片對(duì)硅片送入PECVD真空腔室，使硅片的正面裸露在真空腔中，對(duì)腔室進(jìn)行氫氣吹掃2-3次，待溫度穩(wěn)定后進(jìn)行等離子體起輝沉積第二 i型本征非晶硅薄膜。沉積工藝為:溫度為150-200°C，壓強(qiáng)1-2.5Torr，氫硅比4% -15%，第二 i型本征非晶硅薄膜的厚度為3-10nm，優(yōu)選的，第二 i型本征非晶硅薄膜的厚度6nm ;然后對(duì)腔室進(jìn)行氫氣吹掃2-3次，待溫度穩(wěn)定后進(jìn)行等離子體起輝，在第二 i型本征非晶硅薄膜表面沉積η型非晶硅薄膜。沉積工藝為:溫度為150-200°C，壓強(qiáng)1-2.5Torr，氫硅比4% _15%，n型非晶硅薄膜的摻雜元素是磷，P/Si比例為1:5至1:1，形成的η型非晶硅薄膜的厚度為3-10nm，優(yōu)選的，η型非晶硅薄膜的厚度為8nm。
[0066]步驟203中，步驟203中，采用磁控濺射等方式在P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，為了防止金屬薄膜的導(dǎo)電率差，在金屬薄膜表面形成的背面金屬電極，形成背面金屬電極后的電池結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0067]較佳地，金屬薄膜的功函數(shù)大于P型非晶硅薄膜。使在金屬薄膜/p型非晶硅薄膜界面形成反阻擋層或者隧穿層，這樣有利于降低電池的界面串聯(lián)電阻，提升電池填充因子。
[0068]較佳地，采用磁控濺射、熱絲蒸發(fā)沉積或分子束外延方式在P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜。
[0069]比如，利用磁控濺射法在P型非晶硅表面沉積金屬薄膜，則要求其濺射或者沉積時(shí)離子能量較小，避免對(duì)非晶硅薄膜或者界面造成損傷。采用磁控濺射制備的金屬薄膜比較均勻致密，更有利于降低金屬薄膜/P型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0070]較佳地，金屬薄膜的厚度為l-100nm。由于具有金屬薄膜的發(fā)射極置于背光面，不需要考慮金屬薄膜對(duì)光的吸收，因此處于背光面的金屬薄膜的厚度在1-1OOnm之間，優(yōu)選的，金屬薄膜的厚度為10nm。
[0071]較佳地，金屬薄膜是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。在P型非晶硅表面沉積一層金屬薄膜(如鋁，鎳，鉻或者硅合金材料)，金屬薄膜的結(jié)構(gòu)為晶態(tài)或非者晶態(tài)，而且此金屬薄膜的功函數(shù)大于P型非晶硅薄膜，使其在金屬薄膜/P型非晶硅薄膜界面形成反阻擋層或者隧穿層，這樣有利于降低電池的界面串聯(lián)電阻，提升電池填充因子。優(yōu)選的，金屬薄膜為鋁薄膜，且厚度為1nm時(shí)，鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面為歐姆接觸，降低了鋁薄膜/p型非晶硅薄膜界面的傳輸勢壘，以減小電池的界面串聯(lián)電阻。
[0072]實(shí)施中，為了防止金屬薄膜的導(dǎo)電率差，可在金屬薄膜表面形成的背面金屬電極，例如采用低溫絲網(wǎng)印刷的方式形成一層導(dǎo)電率較高的薄膜銀。
[0073]步驟204中，采用磁控濺射的方式在η型非晶硅薄膜表面形成導(dǎo)電薄膜，導(dǎo)電薄膜通常是ITO導(dǎo)電薄膜，ITO導(dǎo)電薄膜的厚度為80nm，其電阻率是1.2E-4 Ω.cm，其透光率約為83 %。然后再導(dǎo)電薄膜上制作正面金屬電極，通常是銀電極，可通過正面電極絲網(wǎng)印刷工藝形成。形成正面金屬極后的電池結(jié)構(gòu)如圖6所示。
[0074]上述實(shí)施例中，步驟201與步驟202之間，以及步驟203和步驟204之間沒有嚴(yán)格的時(shí)序要求。
[0075]上述實(shí)施例中，利用金屬薄膜/P型非晶硅的界面歐姆接觸性能，在背光面的P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，以及在金屬薄膜表面形成背面金屬極，由于金屬薄膜的功函數(shù)高于P型非晶硅薄膜，因此金屬薄膜/P型非晶硅界面為歐姆接觸，故在金屬電極和P型非晶硅薄膜的界面形成反阻擋層或者隧穿層，降低界面?zhèn)鬏旊娮瑁饘俦∧?P型非晶硅界面的界面電阻很小，與傳統(tǒng)P型非晶硅/ITO界面結(jié)構(gòu)相比避免了 ITO與P型非晶硅薄膜之間存在的較大接觸電阻，有利于提升電池的填充因子。而且，本申請的太陽能電池結(jié)構(gòu)為倒置結(jié)構(gòu)，即電池結(jié)構(gòu)中將P型非晶硅薄膜以及P型非晶硅薄膜表面形成的金屬薄膜，都放置在電池的背光面，而將η型非晶硅薄膜置于電池的入光面。這樣的倒置結(jié)構(gòu)避免了金屬薄膜對(duì)的光吸收，從而避免金屬薄膜的光吸收而制約了電池的短路電流。
[0076]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0077]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，包括: 在硅襯底的背面依次形成的第一 i型本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜，在所述P型非晶硅薄膜表面形成的金屬薄膜，以及在所述金屬薄膜表面形成的背面金屬電極； 在所述硅襯底的正面依次形成的第二 i型本征非晶硅薄膜、η型非晶硅薄膜，以及在所述η型非晶硅薄膜表面形成的導(dǎo)電薄膜和所述導(dǎo)電薄膜上的正面金屬電極。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬薄膜的功函數(shù)大于所述P型非晶硅薄膜。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬薄膜是采用磁控濺射、熱蒸發(fā)沉積或分子束外延的方式形成的。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬薄膜的厚度為l-100nm。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬薄膜是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，在所述硅襯底的背面依次形成的所述第一 i型本征非晶硅薄膜、所述P型非晶硅薄膜是采用等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD的方式形成的。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，在所述硅襯底的正面依次形成的所述第二 i型本征非晶硅薄膜、所述η型非晶硅薄膜是采用PECVD的方式形成的。
8.一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，包括: 在硅襯底的背面形成第一 i型本征非晶硅薄膜，在所述i型本征非晶硅薄膜表面形成P型非晶硅薄膜； 在所述硅襯底的正面形成第二 i型本征非晶硅薄膜，在所述第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成η型非晶硅薄膜； 在所述P型非晶硅薄膜表面形成金屬薄膜，在所述金屬薄膜表面形成背面金屬電極； 在所述η型非晶硅薄膜表面形成導(dǎo)電薄膜以及在所述導(dǎo)電薄膜的表面形成正面金屬電極。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述金屬薄膜的功函數(shù)大于所述P型非晶硅薄膜。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，采用磁控濺射、熱絲蒸發(fā)沉積或分子束外延方式在所述P型非晶硅薄膜表面形成所述金屬薄膜。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述金屬薄膜的厚度為l-100nm。
12.如權(quán)利要求8-11任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述金屬薄膜是鋁金屬薄膜、鎳金屬薄膜、鉻金屬薄膜或硅合金金屬薄膜。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，采用等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD的方式在所述硅襯底背面形成所述第一 i型本征非晶硅薄膜以及在所述第一 i型本征非晶硅薄膜表面形成所述P型非晶硅薄膜。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，采用等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD的方式在所述硅襯底正面形成所述第二 i型本征非晶硅薄膜以及在所述第二 i型本征非晶硅薄膜表面形成所述η型非晶硅薄膜。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK104362193SQ201410577959
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】張 林, 王進(jìn), 任明沖, 谷士斌, 何延如, 楊榮, 李立偉, 郭鐵, 孟原 申請人:新奧光伏能源有限公司