一種太陽(yáng)能電池的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型所述的太陽(yáng)能電池，屬于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域；包括具有下表面和上表面的N型結(jié)晶硅片；下表面劃分為交替間隔排列的若干P型區(qū)域和若干N型區(qū)域，僅在P型區(qū)域設(shè)置本征非晶硅層，N型區(qū)域直接設(shè)置N型摻雜非晶硅層；不但可以降低P型區(qū)域的表面復(fù)合速率，還可以在N型區(qū)域形成由N型摻雜非晶硅層指向N型結(jié)晶硅片的電場(chǎng)，使得少數(shù)載流子(空穴)不易到達(dá)N型摻雜非晶硅層而被復(fù)合，有效降低了串聯(lián)電阻，從而減少了電量的損耗，最終提高了所述太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。所述的太陽(yáng)能電池的上表面(受光面)未設(shè)置任何光線(xiàn)遮擋部件，可有效提高入射光的吸收率，從而提高輸出功率；而且，所述太陽(yáng)能電池的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)決定其無(wú)需采用高溫加工工藝，成品率高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。 一種太陽(yáng)能電池

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，能源危機(jī)和環(huán)境污染已成為亟待解決的全球問(wèn)題，開(kāi)發(fā)綠色、安全能源成為 解決危機(jī)的主要途徑。其中，太陽(yáng)能電池因其潔凈、安全、可再生成為世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的 目標(biāo)。
[0003] 傳統(tǒng)的晶體硅太陽(yáng)能電池效率低，不足以滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。為此，技術(shù)人員開(kāi)發(fā)出 了能有效提高電池效率的背接觸太陽(yáng)能電池和異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。
[0004] 背接觸太陽(yáng)能電池是將電池的金屬電極以及發(fā)射區(qū)全部設(shè)計(jì)在電池的背表面，有 效避免了發(fā)射區(qū)俄歇復(fù)合對(duì)電池效率的影響。同時(shí)，電池的電極全部設(shè)置在背表面，大大簡(jiǎn) 化了電池間的互聯(lián)，簡(jiǎn)化了組件的制備過(guò)程。美國(guó)SUNP0WER公司生產(chǎn)的IBC(英文全稱(chēng)為 Interdigitated Back-contact,譯為背電極接觸）電池采用背接觸技術(shù)，其轉(zhuǎn)換效率已經(jīng) 達(dá)到23%以上。但是由于這些器件必須利用高溫工藝制備，如熱擴(kuò)散摻雜等，當(dāng)結(jié)晶硅片厚 度小于200 μ m時(shí)，會(huì)導(dǎo)致成品率嚴(yán)重下降。
[0005] 晶體硅/非晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池是一種利用晶體硅基板和非晶硅薄膜支撐的 混合型太陽(yáng)能電池，按單位面積計(jì)算的發(fā)電量保持著世界領(lǐng)先水平。異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池 以非晶硅薄膜為發(fā)射極，晶體硅為吸收層，因此兼具晶體硅電池的穩(wěn)定性和薄膜硅電池的 低成本的優(yōu)勢(shì)。日本三洋（sanyo)公司生產(chǎn)的以N型晶體硅為襯底的HIT(英文全稱(chēng)為 Hetero-junction with Intrinsic Thin-layer,譯為薄膜異質(zhì)結(jié)）電池，其工藝溫度低，實(shí) 驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率已達(dá)22%以上，產(chǎn)業(yè)化電池片轉(zhuǎn)化率也能達(dá)到19%。但是，由于其表面有柵 線(xiàn)遮擋，且采用了透明導(dǎo)電氧化物（transparent conductive oxide簡(jiǎn)稱(chēng)TC0)作為電池的 電極，這就造成太陽(yáng)能電池填充因子（FF)的下降。填充因子代表了電池片表面電量的有效 收集率，在電池片轉(zhuǎn)換電量的總量不變的情況下，F(xiàn)F越高，最大輸出功率就越高。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 為此，本實(shí)用新型所要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中太陽(yáng)能電池或者成品率低，或者輸出 功率低的問(wèn)題，提供一種兼具高成品率和高輸出功率的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 本實(shí)用新型所述的一種太陽(yáng)能電池，包括具有下表面和上表面的N型結(jié)晶硅片； 下表面劃分為交替間隔排列的若干P型區(qū)域和若干N型區(qū)域；沿遠(yuǎn)離N型結(jié)晶硅片的方向， P型區(qū)域設(shè)置有依次堆疊的本征非晶硅層、P型摻雜非晶硅層和第一電極層，N型區(qū)域設(shè)置 有依次堆疊的N型摻雜非晶硅層和第二電極層；相鄰P型區(qū)域和N型區(qū)域由絕緣隔離層隔 開(kāi)。
[0009] 所述P型區(qū)域和所述N型區(qū)域的面積比為1:2?10 ;相鄰所述P型區(qū)域和所述N 型區(qū)域間的絕緣隔離層寬度為20?100 μ m。
[0010] 沿遠(yuǎn)離N型結(jié)晶硅片的方向，所述上表面依次堆疊設(shè)置有鈍化層和抗反射層。
[0011] 所述本征非晶硅層的厚度為5?20nm。
[0012] 沿平行于所述下表面的寬度方向，相鄰所述P型區(qū)域、所述N型區(qū)域以及設(shè)置在相 鄰所述P型區(qū)域、所述N型區(qū)域間的所述絕緣隔離層的寬度和為500?2000 μ m。
[0013] 所述N型摻雜非晶硅層的厚度為5?20nm，所述P型摻雜非晶硅層的厚度為5? 20nm。
[0014] 所述N型結(jié)晶硅片的厚度為120?200 μ m。
[0015] 所述鈍化層的厚度為5?20nm。
[0016] 所述抗反射層的厚度為60?90nm。
[0017] 所述P型摻雜非晶硅層和所述第一電極層之間還設(shè)置有透明導(dǎo)電層。
[0018] 本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0019] 1、本實(shí)用新型所述的太陽(yáng)能電池，包括具有下表面和上表面的N型結(jié)晶硅片；下 表面劃分為交替間隔排列的若干P型區(qū)域和若干N型區(qū)域，僅在P型區(qū)域設(shè)置本征非晶硅 層，N型區(qū)域直接設(shè)置N型摻雜非晶硅層；不但可以降低P型區(qū)域的電子-空穴復(fù)合速率， 從而提高開(kāi)路電壓（Voc)和填充因子（FF)，還可以在N型區(qū)域形成由N型摻雜非晶硅層指 向N型結(jié)晶硅片的電場(chǎng)，使得少數(shù)載流子（空穴）不易到達(dá)N型摻雜非晶硅層而被復(fù)合，有 效降低了串聯(lián)電阻，從而減少了電量的損耗，最終提高了所述太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0020] 2、本實(shí)用新型所述的太陽(yáng)能電池的上表面（受光面）未設(shè)置任何光線(xiàn)遮擋部件， 可有效提高入射光的吸收率，從而提高輸出功率；而且，所述太陽(yáng)能電池的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)決定其 無(wú)需采用高溫加工工藝，成品率高。
[0021] 3、本實(shí)用新型所述的太陽(yáng)能電池，所述N型結(jié)晶硅片厚度較薄，為120?200 μ m， 可以減少硅料用量的30?40%，大大降低了生產(chǎn)成本。
[0022] 4、本實(shí)用新型所述的太陽(yáng)能電池，所述本征非晶硅層僅設(shè)置在P型區(qū)域，減少了 本征非晶硅的用量，能有效降低了生產(chǎn)成本。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施 例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0024] 圖1是本實(shí)用新型所述太陽(yáng)能電池的剖視圖；
[0025] 圖2-7為圖1中所述太陽(yáng)能電池在制備過(guò)程中的器件剖視圖。
[0026] 圖中附圖標(biāo)記表不為：A-上表面、B-下表面、1-N型結(jié)晶娃片、21-本征非晶娃層、 22-P型摻雜非晶硅層、23-透明導(dǎo)電層、24-第一電極層、31-N型摻雜非晶硅層、32-第二電 極層、4-絕緣隔離層、5-鈍化層、6-抗反射層。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用 新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0028] 本實(shí)用新型可以以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)該被理解為限于在此闡述的實(shí)施 例。相反，提供這些實(shí)施例，使得本公開(kāi)將是徹底和完整的，并且將把本實(shí)用新型的構(gòu)思充 分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員，本實(shí)用新型將僅由權(quán)利要求來(lái)限定。在附圖中，為了清晰起見(jiàn)， 會(huì)夸大層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。
[0029] 實(shí)施例
[0030] 本實(shí)施例提供一種太陽(yáng)能電池，如圖1所不，包括具有下表面B和上表面A的N型 結(jié)晶娃片1，所述N型結(jié)晶娃片1的規(guī)格為125mmX 125mm ;下表面B劃分為交替間隔排列的 若干P型區(qū)域和若干N型區(qū)域；沿遠(yuǎn)離N型結(jié)晶硅片1的方向，P型區(qū)域設(shè)置有依次堆疊的 本征非晶硅層21、P型摻雜非晶硅層22和第一電極層24, N型區(qū)域設(shè)置有依次堆疊的N型 摻雜非晶硅層31和第二電極層32 ;相鄰P型區(qū)域和N型區(qū)域由絕緣隔離層4隔開(kāi)。僅在P 型區(qū)域設(shè)置本征非晶硅層21，N型區(qū)域直接設(shè)置N型摻雜非晶硅層31 ;不但可以降低P型 區(qū)域的電子-空穴復(fù)合速率，從而提高開(kāi)路電壓（Voc)和填充因子（FF)，還可以在N型區(qū)域 形成由N型摻雜非晶硅層31指向N型結(jié)晶硅片1的電場(chǎng)，使得少數(shù)載流子即空穴不易到達(dá) N型摻雜非晶硅層31而被復(fù)合，有效降低了串聯(lián)電阻，從而減少了電量的損耗，最終提高了 所述太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。另外，所述本征非晶硅層21僅設(shè)置在P型區(qū)域，減少了本征 非晶硅的用量，降低了生產(chǎn)成本。
[0031] 所述第一電極24和所述第二電極32獨(dú)立的選自Al、Ti、Cu、W、Ag中的一種或多 種的合金形成的單層或多層堆疊結(jié)構(gòu)，本實(shí)施中，所述第一電極24和所述第二電極32均 為Ag層,厚度為20 μ m。作為本實(shí)用新型的其他實(shí)施例,所述第一電極24的厚度還可以為 1-20 μ m，所述第二電極32的厚度還可以為1-20 μ m，均可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，屬于 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0032] 本實(shí)施例中所述絕緣隔離層4選自但不限于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)、環(huán)氧 樹(shù)脂或聚酰亞胺等材料，本實(shí)施例優(yōu)選為聚酰亞胺層；厚度為〇. 5-3 μ m，本實(shí)施例優(yōu)選為 1. 2 μ m〇
[0033] 本實(shí)施例中，所述N型結(jié)晶硅片1的厚度為120 μ m，少子壽命大于1ms ;所述本征 非晶硅層21的厚度為10nm，所述N型摻雜非晶硅層31的厚度為10nm，所述P型摻雜非晶硅 層22的厚度為10nm。作為本實(shí)用新型的其他實(shí)施例，所述N型結(jié)晶硅片1的厚度為120? 200 μ m，所述本征非晶硅層21的厚度為5?20nm，所述N型摻雜非晶硅層31的厚度為5? 20nm，所述P型摻雜非晶硅層22的厚度為5?20nm均可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，屬于本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0034] 所述P型區(qū)域和所述N型區(qū)域的面積比為1:2?10,相鄰所述P型區(qū)域和所述N 型區(qū)域間的絕緣隔離層寬度為20?100 μ m ;本實(shí)施例中所述P型區(qū)域和所述N型區(qū)域的 面積比優(yōu)選為1:6,相鄰所述P型區(qū)域和所述N型區(qū)域間的絕緣隔離層寬度優(yōu)選為30 μ m。 作為本實(shí)用新型的其他實(shí)施例，沿平行于所述下表面的寬度方向，相鄰所述P型區(qū)域、所述 N型區(qū)域以及設(shè)置在相鄰所述P型區(qū)域、所述N型區(qū)域間的所述絕緣隔離層4的寬度和為 500?2000 μ m均可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0035] 沿遠(yuǎn)離N型結(jié)晶硅片1的方向，所述上表面A依次堆疊設(shè)置有鈍化層5和抗反射 層6,所述鈍化層5的厚度為5?20nm，所述抗反射層6的厚度為60?90nm。本實(shí)施例中， 所述鈍化層5選自但不限于二氧化硅層、三氧化二鋁層、微晶硅層、非晶硅層，本實(shí)施例優(yōu) 選為非晶硅層，厚度為15nm ;所述抗反射層6選自但不限于氟化鎂層、二氧化鈦層、二氧化 硅層、三氧化二鋁層或氮化硅層，優(yōu)選為氮化硅層，厚度為70nm。
[0036] 本實(shí)施例中，所述P型摻雜非晶硅層22和所述第一電極層24之間還設(shè)置有透明 導(dǎo)電層23,所述透明導(dǎo)電層優(yōu)選為銦錫氧化物（ΙΤ0)層、摻硼氧化鋅（ΒΖ0)層、摻鋁氧化鋅 (ΑΖ0)層，優(yōu)選ΑΖ0層，厚度為50-200nm，優(yōu)選為80nm。
[0037] 所述太陽(yáng)能電池的制備方法包括如下步驟：
[0038] S1、如圖2所示，使用清洗制絨設(shè)備對(duì)所述N型結(jié)晶硅片1進(jìn)行清洗和制絨，以及 對(duì)所述下表面B進(jìn)行拋光處理，絨面金字塔的大小優(yōu)選為2?5 μ m，以增加光線(xiàn)的入射量。
[0039] S2、如圖3所示，使用等離子氣相化學(xué)沉積（PECVD)設(shè)備在所述N型結(jié)晶硅片1的 所述上表面A沉積一層本征非晶硅層作為所述鈍化層5,再沉積一層氮化硅層作為抗反射 層6。
[0040] S3、如圖4所示，通過(guò)定制化圖形蓋板和等離子氣相化學(xué)沉積（PECVD)工藝，在所 述N型結(jié)晶硅片1的所述下表面B的P型區(qū)域沉積一層本征非晶硅層21，工藝氣體為硼烷、 硅烷、氫氣，工藝溫度200?300°C，射頻功率1500?3500?。作為本實(shí)用新型的其他實(shí)施 例，現(xiàn)有技術(shù)中其他低溫圖案化工藝（例如，光刻掩膜）也可實(shí)現(xiàn)本步驟，同樣也屬于本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍。
[0041] S4、如圖5所示，使用PECVD設(shè)備和定制化圖形蓋板在所述N型結(jié)晶硅片1的所述 下表面B的所述P型區(qū)域和所述N型區(qū)域分別沉積硼摻雜和磷摻雜的非晶硅層，分別形成 P型摻雜非晶硅層22和N型摻雜非晶硅層31 ;工藝氣體為硼烷、磷烷、硅烷、氫氣，工藝溫度 200 ?300°C，射頻功率 1500 ?3500W。
[0042] S5、如圖6所示，使用物理氣相沉積（PVD)設(shè)備和定制化圖形蓋板在所述N型結(jié)晶 硅片1的所述下表面B的所述P型區(qū)域沉積ΑΖ0層，形成透明導(dǎo)電層23 ;靶材為ΑΖ0,直流 電源，功率為30KW。
[0043] S6、如圖7所示，使用絲網(wǎng)印刷設(shè)備及定制化的圖形網(wǎng)版在所述N型結(jié)晶硅片1的 所述下表面B印刷一層設(shè)置在相鄰所述P型區(qū)域和所述N型區(qū)域之間間隔區(qū)域內(nèi)的絕緣隔 尚層4。
[0044] S7、如圖1所示，使用絲網(wǎng)印刷設(shè)備及定制化的圖形網(wǎng)版分別在透明導(dǎo)電層23和N 型摻雜非晶硅層31上印刷一層導(dǎo)電銀漿料形成所述第一電極層24和所述第二電極層32， 在200°C條件下固化15?30分鐘，制得所述太陽(yáng)能電池。
[0045] 作為本實(shí)用新型的其他實(shí)施例，所述太陽(yáng)能電池的制備方法中各步驟的順序不限 于此，在制得所述太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)不變的情況下，可以進(jìn)行調(diào)換。
[0046] 使用spire公司的3500SLP測(cè)試儀對(duì)本實(shí)施例所述的太陽(yáng)能電池在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量條件 下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得：開(kāi)路電壓= 0. 68V，短路電流Isc = 5. 8A，填充因子FF = 0. 73,電池 效率=22. 95%。
[0047] 所述太陽(yáng)能電池不但具有較高的開(kāi)路電壓、填充因子以及輸出功率，而且工藝簡(jiǎn) 單，無(wú)需高溫工藝，成品率高。
[〇〇48] 顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì) 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或 變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或 變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽(yáng)能電池，其特征在于：包括具有下表面和上表面的N型結(jié)晶硅片；下表面劃 分為交替間隔排列的若干P型區(qū)域和若干N型區(qū)域；沿遠(yuǎn)離N型結(jié)晶硅片的方向，P型區(qū)域 設(shè)置有依次堆疊的本征非晶硅層、P型摻雜非晶硅層和第一電極層，N型區(qū)域設(shè)置有依次堆 疊的N型摻雜非晶硅層和第二電極層；相鄰P型區(qū)域和N型區(qū)域由絕緣隔離層隔開(kāi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述P型區(qū)域和所述N型區(qū)域的面 積比為1:2?10 ;相鄰所述P型區(qū)域和所述N型區(qū)域間的絕緣隔離層寬度為20?100 μ m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于：沿遠(yuǎn)離N型結(jié)晶硅片的方向， 所述上表面依次堆疊設(shè)置有鈍化層和抗反射層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述本征非晶硅層的厚度為5? 20nm〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于：沿平行于所述下表面的寬度方向， 相鄰所述P型區(qū)域、所述N型區(qū)域以及設(shè)置在相鄰所述P型區(qū)域、所述N型區(qū)域間的所述絕 緣隔離層的寬度和為500?2000 μ m。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述N型摻雜非晶硅層的厚 度為5?20nm，所述P型摻雜非晶硅層的厚度為5?20nm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述N型結(jié)晶硅片的厚度為120? 200 μ m。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述鈍化層的厚度為5?20nm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述抗反射層的厚度為60? 90nm〇
10. 根據(jù)權(quán)利要求7-9任一所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述P型摻雜非晶硅層和 所述第一電極層之間還設(shè)置有透明導(dǎo)電層。
【文檔編號(hào)】H01L31/0352GK203839392SQ201420253543
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】李琳琳, 丁建, 張慶釗, 彭東陽(yáng), 顧世海, 韓安軍, 郁操 申請(qǐng)人:北京漢能創(chuàng)昱科技有限公司