專利名稱：基于重?fù)絬mg硅外延生成高低結(jié)的太陽電池及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及的一種基于重?fù)経MG硅外延生成高低結(jié)的 高效、低成本的太陽電池及制備方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)以來，人類面臨嚴(yán)重的能源危機。石油等化石能源即將被耗盡，而人 類對能源的需求卻日益增加。這使得可再生能源成為了關(guān)注的焦點。所有可再生能源中， 太陽能是一種分布廣泛，用之不竭的清潔能源，具有很大的應(yīng)用前景。太陽電池一種將太陽 能轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體器件，但目前太陽電池的價格依然居高不下，尤其是占據(jù)光伏市場 90%以上份額的硅太陽電池成本依然很高，這嚴(yán)重影響了硅太陽能電池的推廣和使用。
在現(xiàn)在流行的硅太陽電池的制備工藝中，硅太陽電池片往往是以高純多晶硅為原 料，經(jīng)過澆鑄或直拉成為硅晶體，然后經(jīng)過切片等后續(xù)工藝制備得到的。在高純多晶硅提純 技術(shù)中，西門子法、硅烷法占據(jù)了 90%以上的份額。但是，利用這些方法得到的硅原料純度 可達(dá)9N，遠(yuǎn)高于太陽能級硅的6N要求，且成本難以降低。在所有硅原料都是用化學(xué)方法制 備的高純多晶硅的情況下，硅材料成本占到電池片總成本的30%左右，成為制約太陽能電 池產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中大規(guī)模應(yīng)用的主要瓶頸。與高純多晶硅相對應(yīng)的是高級金屬硅(UMG 硅)，其成本只有高純多晶硅的五分之一乃至更低，因此有望取代西門子法而大幅降低材料 成本。 目前，僅有CSI和CaliSolar等少數(shù)幾家公司使用UMG硅制備體硅太陽電池，但這 些電池的效率不穩(wěn)定且低于14%，其主要原因是，其雜質(zhì)含量比西門子法和硅烷法制備的 多晶硅要高。有文獻(xiàn)('The impact of siliconfeed stock on the PV module cost'， G. del Coso， C. del Canizo， W. C. Sinke， Solar Energy Materials&Solar Cells, 2009)指 出，當(dāng)UMG硅太陽電池的效率低于14%時，它將喪失與普通硅太陽電池競爭中的價格優(yōu)勢。 因此，直接使用UMG硅制備太陽電池仍然是一大難題。利用UMG硅外延生長薄膜硅來用于 制備太陽電池是降低本的一個新選擇。目前報道的有利用輕摻的UMG硅作為襯底外延硅， 然后采用與普通晶體硅電池工藝基本一致的工藝制備電池，其電池效率還是比，甚至小于 14X，見文獻(xiàn)Filip Duerinckx， etc. ， Prog. Photovolt :Res. Appl. 2005 ;13 :673—690。其 主要原因是由于UMG硅中雜質(zhì)含量較高，在薄膜生長過程中襯底的雜質(zhì)極易通過擴散污染 薄膜，使薄膜質(zhì)量下降，從而最終影響電池效率。因而，尋找一個合理的途徑對UMG硅進(jìn)行 改性并且開發(fā)新的電池制備工藝對利用UMG硅外延生長薄膜硅來用于制備高效、低成本太 陽電池是非常必要的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種低成本、高效率的基于重?fù)経MG硅外延生成高低結(jié)的太陽電池。
—種基于重?fù)経MG硅外延生成高低結(jié)的太陽電池，包括若干電池片，所述的電池 片由下至上依次為
4
鋁電極層；
第一氮化硅層；
第一二氧化硅層； 重?fù)経MG硅層，該層的導(dǎo)電類型可以是p型或n型； 輕摻硅外延層，該層的導(dǎo)電類型與重?fù)経MG硅層的導(dǎo)電類型相同，例如當(dāng)重?fù)経MG 硅層的導(dǎo)電類型為P型時，則輕摻硅外延層的導(dǎo)電類型為P型；
第二二氧化硅層；
第二氮化硅層； 其中在所述的輕摻硅外延層中，在臨近第二二氧化硅層的表面部位分布有若干重
摻區(qū)域，該重?fù)絽^(qū)域的導(dǎo)電類型與重?fù)経MG硅層的導(dǎo)電類型相反，例如當(dāng)重?fù)経MG硅層的導(dǎo)
電類型為P型時，則重?fù)絽^(qū)域的導(dǎo)電類型為n型； 在所述的重?fù)絽^(qū)域及第二氮化硅層的上表面設(shè)有銀電極。 太陽電池是由很多電池片構(gòu)成的，本發(fā)明是對現(xiàn)有技術(shù)中電池片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改 進(jìn)，得到電池片后可以再利用現(xiàn)技術(shù)組裝成太陽電池。 本發(fā)明還提供了一種所述的太陽電池的電池片的制備方法，包括如下步驟
(1)將UMG硅用直拉法生長晶面(100)的單晶硅或者定向凝固法生長多晶硅，得到 原料硅錠， 所述的原料硅錠中摻雜劑為硼，摻雜濃度為1018 102°個硼原子/(^3，摻雜濃度可 進(jìn)一步優(yōu)選為1019 102°個硼原子/cm3，在此摻雜濃度下UMG硅片對固有的金屬雜質(zhì)的束 縛作用最為明顯，可以最大程度的降低金屬雜質(zhì)的影響，同時重?fù)綄幽苄纬闪己玫谋硤鲂?應(yīng)，增加光吸收和載流子復(fù)合，提高電池效率； (2)將步驟(1)中所得的原料硅錠切片成為正方形且厚度為100 300 m的薄 片，然后進(jìn)行化學(xué)機械拋光至其表面光亮，采用半導(dǎo)體常規(guī)清洗工藝清洗，化學(xué)拋光，用去 離子水清洗數(shù)遍，紅外燈烘干，得到UMG硅片(即為電池片中的重?fù)経MG硅層)；
(3)將步驟(2)中所得的UMG硅片作為襯底，使用CVD技術(shù)在UMG硅片上表面生長 輕摻硅外延層得到半成品電池片； 所述的輕摻硅外延層的厚度為10 100 ii m，輕摻硅外延層的摻雜劑為82116，摻雜 濃度為1015 1017個硼原子/cm3，摻雜濃度可進(jìn)一步優(yōu)選為1016 1017個硼原子/cm3，在 此摻雜濃度下最容易形成PP+結(jié)(高低結(jié))，從而起到較好的緩沖層作用；
(4)使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體，除 去半成品電池片周邊多余的PP+結(jié)； (5)將步驟(4)得到的除去多余的pp+結(jié)后的半成品電池片進(jìn)行表面織構(gòu)化處理； 織構(gòu)完成后采用半導(dǎo)體常規(guī)清洗工藝清洗，再用去離子水清洗數(shù)遍，紅外燈烘干，得到織構(gòu) 化后的半成品電池片； 若除去多余的卯+高低結(jié)后的半成品電池片為單晶硅，則用質(zhì)量百分比濃度為2% 的KOH水溶液進(jìn)行表面織構(gòu)化處理； 若除去多余的pp+高低結(jié)后的半成品電池片為多晶硅，則用體積比為硝酸氫氟
酸乙酸=3 : i : io的混合溶液進(jìn)行表面織構(gòu)化處理； 其中所述的硝酸采用質(zhì)量百分比濃度50%以上的濃硝酸，常用的為50 80% ;
其中所述的氫氟酸的質(zhì)量百分比濃度為30 70% ; (6)在織構(gòu)化后的半成品電池片的上表面形成厚度為2 10nm的第二二氧化硅
層，然后在所述的第二二氧化硅層的上表面形成厚度為70 90nm的第二氮化硅層； 在織構(gòu)化后的半成品電池片的下表面形成厚度為2 10nm第一二氧化硅層，然后
在所述的第一二氧化硅層的下表面形成厚度為70 90nm的第一氮化硅層； 所述的第一二氧化硅層和第二二氧化硅層一般是同時形成的，所述的第一氮化硅
層和第二氮化硅層一般也是同時形成的。 在形成第一氮化硅層和第二氮化硅層時，可以采用PECVD技術(shù)。
(7)使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體對 步驟(6)中織構(gòu)化后的半成品電池片的上表面所形成的第二二氧化硅層及第二氮化硅層 進(jìn)行刻蝕，形成柵極狀窗口 ，其中每個柵線寬0. 1 0. 5mm ; (8)在柵極狀窗口處絲網(wǎng)印刷磷源并退火形成重?fù)絽^(qū)域，得到形成重?fù)絽^(qū)域后 的半成品電池片，其中磷摻雜濃度為1018 102°個磷原子/，3，摻雜濃度可進(jìn)一步優(yōu)選為 5X 1019 5X 102°個磷原子/cm3，在此摻雜濃度下重?fù)絽^(qū)域最容易形成突變型pn結(jié)，以減 少結(jié)在重?fù)絽^(qū)域的寬度的方式降低重?fù)娇赡軒淼乃缹拥挠绊?，且硅片與電極能形成良好 的歐姆接觸； (9)在形成重?fù)絽^(qū)域后的半成品電池片的下表面旋涂鋁漿并燒結(jié)形成鋁電極層， 在重?fù)絽^(qū)域及第二氮化硅層的上表面形成銀電極得到太陽電池片； 形成銀電極時首先通過絲網(wǎng)印刷銀槳在重?fù)絽^(qū)域上表面形成柵極，然后再通過絲 網(wǎng)印刷銀漿在柵極以及第二氮化硅層上形成匯流條，最后進(jìn)行燒結(jié)得到太陽電池片。
所述的銀電極的花樣為柵極加匯流條結(jié)構(gòu)，柵線寬度與柵極狀窗口寬度相同，匯 流條寬度為1. 5 3mm。燒結(jié)溫度為750°C 850。C，時間為2 4min。
由于重?fù)経MG硅層導(dǎo)電類型可以是p型或n型；以上方法表述的是重?fù)経MG硅層 導(dǎo)電類型是P型，當(dāng)重?fù)経MG硅層導(dǎo)電類型是n型時，制備方法如下 (1)將UMG硅用直拉法生長晶面(100)的單晶硅或者定向凝固法生長多晶硅，得到 原料硅錠， 所述的原料硅錠中摻雜劑為磷，摻雜濃度為1018 102°個磷原子/(^3，摻雜濃度可 進(jìn)一步優(yōu)選為1019 102°個磷原子/cm3，在此摻雜濃度下UMG硅片對固有的金屬雜質(zhì)的束 縛作用最為明顯，可以最大程度的降低金屬雜質(zhì)的影響，同時重?fù)綄幽苄纬闪己玫谋硤鲂?應(yīng)，增加光吸收和載流子復(fù)合，提高電池效率； (2)將步驟(1)中所得的原料硅錠切片成為正方形且厚度為100 300
y m的薄片，然后進(jìn)行化學(xué)機械拋光至其表面光亮，采用半導(dǎo)體常規(guī)清洗工藝清 洗，化學(xué)拋光，用去離子水清洗數(shù)遍，紅外燈烘干，得到UMG硅片(即為電池片中的重?fù)経MG 硅層)； (3)將步驟(2)中所得的UMG硅片作為襯底，使用CVD技術(shù)在UMG硅片上表面生長 輕摻硅外延層得到半成品電池片； 所述的輕摻硅外延層的厚度為10 100iim，輕摻硅外延層的摻雜劑為P0C13或 1^3，摻雜濃度為1015 1017個磷原子/cm 摻雜濃度可進(jìn)一步優(yōu)選為1015 1016個磷原子 /cm3，在此摻雜濃度下最容易形成pp+高低結(jié)，從而起到較好的緩沖層作用；
(4)使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體，除 去半成品電池片周邊多余的PP+結(jié)； (5)將步驟(4)得到的除去多余的pp+結(jié)后的半成品電池片進(jìn)行表面織構(gòu)化處理； 織構(gòu)完成后采用半導(dǎo)體常規(guī)清洗工藝清洗，再用去離子水清洗數(shù)遍，紅外燈烘干，得到織構(gòu) 化后的半成品電池片； 若除去多余的pp+結(jié)后的半成品電池片為單晶硅，則用質(zhì)量百分比濃度為2X的 K0H水溶液進(jìn)行表面織構(gòu)化處理； 若除去多余的pp+結(jié)后的半成品電池片為多晶硅，則用體積比為硝酸氫氟酸
乙酸=3 : i : io的混合溶液進(jìn)行表面織構(gòu)化處理； 其中所述的硝酸采用質(zhì)量百分比濃度50%以上的濃硝酸，常用的為50 80% ;
其中所述的氫氟酸的質(zhì)量百分比濃度為30 70% ; (6)在織構(gòu)化后的半成品電池片的上表面形成厚度為2 10nm的第二二氧化硅
層，然后在所述的第二二氧化硅層的上表面形成厚度為70 90nm的第二氮化硅層； 在織構(gòu)化后的半成品電池片的下表面形成厚度為2 10nm的第一二氧化硅層，然
后在所述的第一二氧化硅層的下表面形成厚度為70 90nm的第一氮化硅層； 所述的第一二氧化硅層和第二二氧化硅層一般是同時形成的，所述的第一氮化硅
層和第二氮化硅層一般也是同時形成的。 在形成第一氮化硅層和第二氮化硅層時，可以采用PECVD技術(shù)。
(7)使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體對步 驟(6)中織構(gòu)化后的半成品電池片的上表面所形成的第二二氧化硅層及第二氮化硅層進(jìn) 行刻蝕，形成柵極狀窗口 ，其中每個柵線寬0. 1 0. 5mm ; (8)在柵極狀窗口處絲網(wǎng)印刷硼源并退火形成重?fù)絽^(qū)域，得到形成重?fù)絽^(qū)域后 的半成品電池片，其中硼摻雜濃度為1018 102°個硼原子/cm3，摻雜濃度可進(jìn)一步優(yōu)選為 5X 1019 5X 102°個硼原子/cm3，在此摻雜濃度下重?fù)絽^(qū)域最容易形成突變型pn結(jié)，以減 少結(jié)在重?fù)絽^(qū)域的寬度的方式降低重?fù)娇赡軒淼乃缹拥挠绊?，且硅片與電極能形成良好 的歐姆接觸； (9)在形成重?fù)絽^(qū)域后的半成品電池片的下表面旋涂鋁漿并燒結(jié)形成鋁電極層， 在重?fù)絽^(qū)域及第二氮化硅層的上表面形成銀電極得到太陽電池片； 形成銀電極時首先通過絲網(wǎng)印刷銀槳在重?fù)絽^(qū)域上表面形成柵極，然后再通過絲 網(wǎng)印刷銀漿在柵極以及第二氮化硅層上形成匯流條，最后進(jìn)行燒結(jié)得到太陽電池片。
所述的銀電極的花樣為柵極加匯流條結(jié)構(gòu)，柵線寬度與柵極狀窗口寬度相同，匯 流條寬度為1. 5 3mm。燒結(jié)溫度為750°C 850。C，時間為2 4min。
本發(fā)明提出將重?fù)降腢MG硅作為薄膜硅太陽電池的襯底材料，并采用合理的電池 工藝來制備硅太陽電池。這種工藝制備的太陽電池有三個現(xiàn)有技術(shù)所不具有的優(yōu)點
(1)利用低成本的UMG硅原料、通過選擇重?fù)诫s技術(shù)生長出需要的重?fù)経MG硅晶體 可外延生長出較薄的高質(zhì)量單晶硅或多晶硅薄膜制備電池，成本相對于直接利用高質(zhì)量體 硅材料要低很多，光電轉(zhuǎn)換效率相對于直接利用輕摻UMG硅材料制備的電池要高很多。
(2)對UMG原料進(jìn)行重?fù)?，可以對UMG硅片固有的金屬雜質(zhì)進(jìn)行有效的束縛作用， 生長的同型輕摻外延層也可以起到很好的緩沖區(qū)的作用，避免了普通UMG硅中的固有金屬雜質(zhì)在外延生長時向外延層擴散的問題，可生長出較高質(zhì)量的單晶硅或多晶硅薄膜；
(3)利用某種導(dǎo)電類型的重?fù)経MG硅作為襯底外延生長導(dǎo)電類型相同的輕摻外延 層可獲得高低結(jié)，形成良好的背場效應(yīng)，提高電池效率?？梢垣@得大面積單晶硅太陽電池平 均效率16. 5%，多晶硅太陽電池效率可達(dá)15%以上(AMI. 5，光照強度100mW/cm2，25°C )。
此外，本發(fā)明中涉及的工藝流程簡單可行，具有較好的應(yīng)用前景，這為低成本UMG 硅在太陽電池中的廣泛推廣奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
圖1為本發(fā)明重?fù)経MG太陽能電池的電池片的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明重?fù)絧型UMG太陽能電池的電池片的制備方法流程圖。 圖3為本發(fā)明重?fù)絥型UMG太陽能電池的電池片的制備方法流程圖。
具體實施方式
實施例1 參見圖l，本發(fā)明基于重?fù)経MG硅外延生成高低結(jié)的太陽電池所采用的電池片，由 下至上依次為
鋁電極層1 ;
第一氮化硅層2;
第一二氧化硅層3 ; 重?fù)経MG硅層4，該層的導(dǎo)電類型可以是p型或n型； 輕摻硅外延層5，該層的導(dǎo)電類型與重?fù)経MG硅層4的導(dǎo)電類型相同； 第二二氧化硅層6 ; 第二氮化硅層7 ; 其中在所述的輕摻硅外延層5中，在臨近第二二氧化硅層6的表面部位分布有若
干重?fù)絽^(qū)域8，該重?fù)絽^(qū)域8的導(dǎo)電類型與重?fù)経MG硅層4的導(dǎo)電類型相反； 在所述的重?fù)絽^(qū)域8及第二氮化硅層7的上表面設(shè)有銀電極9。 其中pp+結(jié)區(qū)域10為電池片的工作區(qū)域，位于重?fù)絽^(qū)域8和輕摻硅外延層5交界
的部位。 參見圖2，制備重?fù)絧型UMG太陽能電池的電池片的過程如下 將UMG硅用直拉法生長(100)單晶硅得到原料硅錠，原料硅錠中摻雜劑為硼，摻雜
濃度為5 X 1019cm—3 (含義為5 X 1019個摻雜原子/cm3); 將原料硅錠切成正方形且厚度為200 i！ m的薄片；對薄片進(jìn)行機械拋光至其表面 光亮，采用半導(dǎo)體常規(guī)清洗工藝清洗，化學(xué)拋光，用去離子水清洗數(shù)遍，紅外燈烘干得到UMG 硅片。 將UMG硅片作為襯底，使用CVD技術(shù)在UMG硅片表面生長輕摻硅外延層得到 半成品電池片，輕摻硅外延層厚度為55 ii m，輕摻硅外延層中摻雜劑為B2H6，摻雜濃度為 5X1017cm—3。 使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體，除去半 成品電池片周邊多余的PP+結(jié)；
8
再用體積百分比為2%的KOH溶液進(jìn)行表面織構(gòu)化處理，織構(gòu)完成的電池片采用 半導(dǎo)體常規(guī)清洗工藝清洗，再用去離子水清洗數(shù)遍，紅外燈烘干。 織構(gòu)化處理后在半成品電池片上表面形成5nm第二二氧化硅層，再利用PECVD技 術(shù)在第二二氧化硅層上表面沉積厚度為70nm的第二氮化硅層； 同時在半成品電池片下表面形成5nm第一二氧化硅層，再利用PECVD技術(shù)在第 一二氧化硅層下表面沉積厚度為70nm的第一氮化硅層。 使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體對第二 氮化硅和第二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，形成柵極狀窗口，其中每個柵線寬0. 15mm ;
在柵極狀窗口處絲網(wǎng)印刷磷源并退火形成重?fù)絽^(qū)域，摻雜濃度為3X 1019cm—3 ;
第一氮化硅層下表面旋涂鋁漿并燒結(jié)形成鋁電極層。 重?fù)絽^(qū)域上表面絲網(wǎng)印刷銀漿形成柵極后在重?fù)絽^(qū)域即第一氮化硅層的上表面 絲網(wǎng)印刷銀漿形成匯流條結(jié)構(gòu)，柵極中柵線寬度與柵極狀窗口寬度相同，匯流條寬度為 1. 5mm。 最后進(jìn)行燒結(jié)得到電池片，溫度為750°C，時間為4min。 對該電池片進(jìn)行測試，效率達(dá)到16. 4% (AMI. 5，光照強度100mW/cm2， 25°C )，無光 衰減。 實施例2 根據(jù)實施例1的工藝，制備重?fù)絧型UMG太陽能電池的電池片，不同之處僅在于原 料硅錠為采用UMG硅用定向凝固法生長得到的多晶硅，且在表面織構(gòu)化處理時采用體積比
為硝酸氫氟酸乙酸=3 : i : io的溶液進(jìn)行織構(gòu)化處理。 其中硝酸的質(zhì)量百分比濃度為65%，氫氟酸的質(zhì)量百分比濃度為49%。 最后得到的電池片的效率達(dá)到15. 2% (AMI. 5，光照強度100mW/cm2， 25°C )，無光衰減。 實施例3 參見圖3，制備重?fù)絥型UMG太陽能電池的電池片的過程如下 將UMG硅用直拉法生長(100)單晶硅得到原料硅錠，原料硅錠中摻雜劑為磷，摻雜
濃度為2X102°cm—3。 將原料硅錠切成正方形且厚度為150iim的薄片；對薄片進(jìn)行機械拋光至其表面 光亮，采用半導(dǎo)體常規(guī)清洗工藝清洗，化學(xué)拋光，用去離子水清洗數(shù)遍，紅外燈烘干得到UMG 硅片。 將UMG硅片作為襯底，使用CVD技術(shù)在UMG硅片表面生長輕摻硅外延層得到半 成品電池片，輕摻硅外延層厚度為25 ii m，輕摻硅外延層中摻雜劑為P0C13，摻雜濃度為 1017cm-3 ; 使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體，除去半 成品電池片周邊多余的PP+結(jié)； 再用體積百分比為2%的KOH溶液進(jìn)行表面織構(gòu)化處理，織構(gòu)完成的電池片采用 半導(dǎo)體常規(guī)清洗工藝清洗，再用去離子水清洗數(shù)遍，紅外燈烘干。 織構(gòu)化處理后在半成品電池片上表面形成厚度為6nm的第二二氧化硅層，再利用 PECVD技術(shù)在第二二氧化硅層上表面沉積厚度為75nm的第二氮化硅層；
同時在半成品電池片下表面形成厚度為6nm的第一二氧化硅層，再利用PECVD技 術(shù)在第一二氧化硅層下表面沉積厚度為75nm的第一氮化硅層。 使用CF4和氧氣作為工作氣體，利用電感耦合等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體對第二 氮化硅和第二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，形成柵極狀窗口，其中每個柵線寬0. 25mm ;
在柵極狀窗口處絲網(wǎng)印刷硼源并退火形成重?fù)絽^(qū)域，摻雜濃度為8X 1018cm—3 ;
第一氮化硅層下表面旋涂鋁漿并燒結(jié)形成鋁電極層。 重?fù)絽^(qū)域上表面絲網(wǎng)印刷銀漿形成柵極后在重?fù)絽^(qū)域即第一氮化硅層的上表面 絲網(wǎng)印刷銀漿形成匯流條結(jié)構(gòu)，柵極中柵線寬度與柵極狀窗口寬度相同，匯流條寬度為 2mm c最后進(jìn)行燒結(jié)得到電池片，溫度為80(TC，時間為3min。 對該電池片進(jìn)行測試，效率達(dá)到17. 0% (AMI. 5，光照強度100mW/cm2， 25°C )，無光 衰減。 實施例4 根據(jù)實施例3的工藝，制備重?fù)絥型UMG太陽能電池的電池片，不同之處僅在于原 料硅錠為采用UMG硅用定向凝固法生長得到的多晶硅，且在表面織構(gòu)化處理時采用體積比
為硝酸氫氟酸乙酸=3 : i : io的溶液進(jìn)行織構(gòu)化處理。 其中硝酸的質(zhì)量百分比濃度為65%，氫氟酸的質(zhì)量百分比濃度為49%。最后得到的電池片的效率達(dá)到14. 6% (AMI. 5，光照強度100mW/cm2，25°C )，無光衰減。
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權(quán)利要求
一種基于重?fù)経MG硅外延生成高低結(jié)的太陽電池，包括若干電池片，其特征在于，所述的電池片由下至上依次為鋁電極層(1)；第一氮化硅層(2)；第一二氧化硅層(3)；重?fù)経MG硅層(4)，該層的導(dǎo)電類型是p型或n型；輕摻硅外延層(5)，該層的導(dǎo)電類型與重?fù)経MG硅層(4)的導(dǎo)電類型相同；第二二氧化硅層(6)；第二氮化硅層(7)；其中在所述的輕摻硅外延層(5)中，在臨近第二二氧化硅層(6)的表面部位分布有若干重?fù)絽^(qū)域(8)，該重?fù)絽^(qū)域(8)的導(dǎo)電類型與重?fù)経MG硅層(4)的導(dǎo)電類型相反；在所述的重?fù)絽^(qū)域(8)及第二氮化硅層(7)的上表面設(shè)有銀電極(9)。
2. 如權(quán)利要求1所述的太陽電池的電池片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1) 將UMG硅用直拉法生長晶面(100)的單晶硅或者定向凝固法生長多晶硅，得到原料 硅錠，所述的原料硅錠中摻雜劑為硼；(2) 將步驟(1)中所得的原料硅錠加工成UMG硅片；(3) 將步驟(2)中所得的UMG硅片作為襯底，在UMG硅片上表面生長輕摻硅外延層得到 半成品電池片，所述的輕摻硅外延層中的摻雜劑為B2H6 ;(4) 除去半成品電池片周邊多余的pp+高低結(jié)；(5) 將步驟(4)得到的除去多余的pp+結(jié)后的半成品電池片進(jìn)行表面織構(gòu)化處理，然后 清洗、烘干，得到織構(gòu)化后的半成品電池片；(6) 在織構(gòu)化后的半成品電池片的上表面形成2 10nm第二二氧化硅層，然后在所述 的第二二氧化硅層的上表面形成厚度為70 90nm的第二氮化硅層；在織構(gòu)化后的半成品電池片的下表面形成厚度為2 10nm的第一二氧化硅層，然后在 所述的第一二氧化硅層的下表面形成厚度為70 90nm的第一氮化硅層；(7) 對步驟(6)中織構(gòu)化后的半成品電池片的上表面所形成的第二二氧化硅層及第二 氮化硅層進(jìn)行刻蝕，形成柵極狀窗口 ；(8) 在柵極狀窗口處絲網(wǎng)印刷磷源并退火形成重?fù)絽^(qū)域；(9) 在形成重?fù)絽^(qū)域后的半成品電池片的下表面旋涂鋁漿并燒結(jié)形成鋁電極層，在重 摻區(qū)域及第二氮化硅層的上表面形成銀電極，得到太陽電池片。
3. 如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的原料硅錠中硼的摻雜 濃度為1018 102°個硼原子/cm3。
4. 如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的輕摻硅外延層的厚度 為10 100 ii m，硼的摻雜濃度為1015 1017個硼原子/cm3。
5. 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(8)中所述的重?fù)絽^(qū)域中磷摻雜濃 度為1018 1019個磷原子/cm3。
6. 如權(quán)利要求1所述的太陽電池的電池片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (l)將UMG硅用直拉法生長晶面(100)的單晶硅或者定向凝固法生長多晶硅，得到原料硅錠，所述的原料硅錠中摻雜劑為磷；(2) 將步驟(1)中所得的原料硅錠加工成UMG硅片；(3) 將步驟(2)中所得的UMG硅片作為襯底，在UMG硅片上表面生長輕摻硅外延層得到半成品電池片，所述的輕摻硅外延層的摻雜劑為poci3或ra3;(4) 除去半成品電池片周邊多余的pp+高低結(jié)；(5) 將步驟(4)得到的除去多余的pp+結(jié)后的半成品電池片進(jìn)行表面織構(gòu)化處理，然后 清洗、烘干，得到織構(gòu)化后的半成品電池片；(6) 在織構(gòu)化后的半成品電池片的上表面形成2 10nm第二二氧化硅層，然后在所述 的第二二氧化硅層的上表面形成70 90nm的第二氮化硅層；在織構(gòu)化后的半成品電池片的下表面形成2 10nm第一二氧化硅層，然后在所述的第 一二氧化硅層的下表面形成70 90nm的第一氮化硅層；(7) 對步驟(6)中織構(gòu)化后的半成品電池片的上表面所形成的第二二氧化硅層及第二 氮化硅層進(jìn)行刻蝕，形成柵極狀窗口 ；(8) 在柵極狀窗口處絲網(wǎng)印刷硼源并退火形成重?fù)絽^(qū)域；(9) 在形成重?fù)絽^(qū)域后的半成品電池片的下表面旋涂鋁漿并燒結(jié)形成鋁電極層，在重 摻區(qū)域及第二氮化硅層的上表面形成銀電極，得到太陽電池片。
7. 如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的原料硅錠中磷的摻雜 濃度為1018 102°個磷原子/cm3。
8. 如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的輕摻硅外延層的厚度 為10 100 ii m，磷的摻雜濃度為1015 1017個磷原子/cm3。
9. 如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(8)中所述的重?fù)絽^(qū)域中硼摻雜濃 度為1018 1019個硼原子/cm3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于重?fù)経MG硅外延生成高低結(jié)的太陽電池，包括若干電池片，電池片由下至上依次為鋁電極層；第一氮化硅層；第一二氧化硅層；重?fù)経MG硅層；輕摻硅外延層，該層的導(dǎo)電類型與重?fù)経MG硅層的導(dǎo)電類型相同；第二二氧化硅層；第二氮化硅層；若干重?fù)絽^(qū)域，該重?fù)絽^(qū)域的導(dǎo)電類型與重?fù)経MG硅層的導(dǎo)電類型相反；在重?fù)絽^(qū)域及第二氮化硅層的上表面設(shè)有銀電極。本發(fā)明還提供了所述的電池片的制備方法。本發(fā)明利用低成本的UMG硅原料、選擇重?fù)诫s技術(shù)生長出重?fù)経MG硅晶體，外延生長出高質(zhì)量硅薄膜制備電池片，比直接利用高質(zhì)量體硅材料成本低很多，光電轉(zhuǎn)換效率比直接利用輕摻UMG硅材料制備的電池片高很多。
文檔編號H01L31/042GK101777592SQ201010040048
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者余學(xué)功, 楊德仁, 顧鑫 申請人:浙江大學(xué)