專利名稱：一種降低串聯(lián)電阻損失的太陽能電池結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體硅太陽能電池生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種降低串聯(lián)電阻損失的太陽能電池結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池串聯(lián)電阻，是影響太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的一個重要因素，串聯(lián)電阻主要包括電極的柵線電阻、電池摻雜層電阻、電池本身材料電阻、電池電池與硅片的接觸電阻等幾個方面。電池生產(chǎn)工藝中會通過優(yōu)化電池的漿料來改善電極的柵線電阻以及電池電池與硅片的接觸電阻，擴散工藝中通過控制雜質(zhì)摻雜量達到控制摻雜層電阻的目地，材料本身的電阻通過拉棒或者鑄錠過程中摻入P型或N型雜質(zhì)完成。在晶體硅太陽能電池的工藝中也有采用選擇性發(fā)射極的方式降低接觸電阻，主要是通過在電池電極處采用重摻雜，非電極處采用輕摻雜的方式，這樣可以在保證電池串聯(lián)電阻性能的前提下優(yōu)化短波光的響應(yīng)。在傳統(tǒng)的晶硅太陽能電池工藝中，電池受光面采用絲網(wǎng)印刷的方式形成正面電極，電極形成的過程中盡量使用較細的柵線，以增加電池的受光面積。但是較細的柵線不利于產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)，因為越細的電池印刷工藝越難完成，會形成較多的斷柵以及虛印，無法達到較優(yōu)的柵線高度，不利于串聯(lián)電池的性能。所以一般采用折中的辦法，損失一部受光面積，適當增加?xùn)啪€的設(shè)計線寬，以確保串聯(lián)性能。但是即使如此也無法完全避免產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中造成的柵線間斷，虛印刷等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中之不足，提供一種能彌補傳統(tǒng)晶硅太陽能電池工藝中受光面電極柵線間斷、虛印刷引起的串聯(lián)性能惡化，同時優(yōu)化電池正面的光吸收性能的降低串聯(lián)電阻損失的太陽能電池結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種降低串聯(lián)電阻損失的太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括透明導(dǎo)電膜、減反膜、摻雜層、硅襯底、背表面場和電極，所述的透明導(dǎo)電膜覆蓋于在電池受光面的減反膜表面。本發(fā)明所述的透明導(dǎo)電膜的摻雜濃度為1019-1022/cm3，薄膜電阻率小于 800 Ω · cm，折射率為1. 6-1. 8，薄膜厚度為50_150nm。本發(fā)明所述的硅襯底的上層依次覆蓋有摻雜層、減反膜和透明導(dǎo)電膜，硅襯底的下層設(shè)置有背表面場。本發(fā)明所述的透明導(dǎo)電膜的材質(zhì)為金屬氧化物或金屬氮化物。本發(fā)明所述的金屬氧化物或金屬氮化物為h203、SnO2, ZnO, CdO或TiN。一種降低串聯(lián)電阻損失太陽能電池結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方法，具有以下步驟(1)、硅片絨面制備；(2)、硅片摻雜形成P-N ； (3)、背結(jié)刻蝕；(4)、正背面減反膜制備；(6)、背面電極電場制備；(7)、正背面電極制備；(8)、電池金屬化形成，步驟(4)正背面減反膜制備之后還增加有步驟(5)正面透明導(dǎo)電膜制備透明導(dǎo)電膜采用磁控濺射法制備，合金蒸發(fā)溫度為 7500C _850°C，襯底的加熱溫度為200°C _350°C。本發(fā)明所述的透明導(dǎo)電膜為摻雜錫的氧化銦，具體方法為用鎢絲加熱的石英玻璃舟蒸發(fā)高純度如99. 999%、錫的質(zhì)量分數(shù)為10%的銦錫合金，其銦錫合金的蒸發(fā)溫度約為800°C，以純凈的氧氣作為反應(yīng)氣體，氧分壓為2X10_2Pa，系統(tǒng)的基礎(chǔ)真空度為10_3Pa ；襯底用電阻加熱，溫度在室溫到300°C范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，由銅-康銅熱電偶監(jiān)控，蒸發(fā)源到基片的距離為25cm ；蒸發(fā)源的加熱功率保持不變，薄膜生長速率約為5nm/min。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過透明導(dǎo)電膜使電池正表面電池柵線連成一個整體，有效改善因正表面電池柵線的間斷、虛印刷引起的電阻、電流損失，從而有效改善晶體硅太陽能電池的串聯(lián)電阻性能，同時可以有效增加電池的光吸收。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.透明導(dǎo)電膜，2.減反膜，3.摻雜層，4.硅襯底，5.背表面場，6.電極。
具體實施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。如圖1所示，本發(fā)明采用的技術(shù)手段是在傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池表面沉積透明導(dǎo)電膜1，此處透明導(dǎo)電膜的作用為將電池正表面細柵線連接為一個有機的整體，有效降低因細柵本身電阻引起的串聯(lián)電阻，以及避免因為柵線斷開或者虛印刷引起的電流、電阻損失。為了使用本發(fā)明達到更好的效果，透明導(dǎo)電膜需考慮其具有較好的電導(dǎo)以及透明的性能?？梢圆捎肐n203、Sn02、ai0、Cd0、TiN等，但不僅限于此。因為在晶體硅太陽能電池表面應(yīng)用所以還需要考慮膜的禁帶寬度> 3. 2eV,以及薄膜本身的光吸收特性如消光系數(shù) K < 1?？紤]透明導(dǎo)電膜的導(dǎo)電性能，其摻雜濃度在1019-1022/cm3，薄膜電阻率小于 800 Ω -Cm0考慮其需要配合形成疊層減反的結(jié)構(gòu)，其折射率需要控制在1.6-1. 8，薄膜厚度需要控制在50-150nm。此透明導(dǎo)電膜可采用磁控濺射法制備，合金蒸發(fā)溫度控制在750°C -850°C，襯底的加熱溫度在200°C -350°C。以錫摻雜的氧化銦透明導(dǎo)電膜為例，用鎢絲加熱的石英玻璃舟蒸發(fā)高純度如99. 999%、錫的質(zhì)量分數(shù)為10%的銦錫合金，其銦錫合金的蒸發(fā)溫度約為 800°C，以純凈的氧氣作為反應(yīng)氣體，氧分壓為2X10_2Pa，系統(tǒng)的基礎(chǔ)真空度為10_3Pa。襯底用電阻加熱，溫度在室溫到300°C范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，由銅-康銅熱電偶監(jiān)控，蒸發(fā)源到基片的距離為25cm。蒸發(fā)源的加熱功率保持不變，薄膜生長速率約為5nm/min。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種降低串聯(lián)電阻損失的太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于包括透明導(dǎo)電膜(1)、減反膜O)、摻雜層(3)、硅襯底G)、背表面場(5)和電極(6)，所述的透明導(dǎo)電膜⑴覆蓋于在電池受光面的減反膜(2)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低串聯(lián)電阻損失的太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的透明導(dǎo)電膜(1)的摻雜濃度為1019-1022/cm3，薄膜電阻率小于800Ω · cm，折射率為 1. 6-1. 8，薄膜厚度為 50-150nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低串聯(lián)電阻損失的太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的硅襯底的上層依次覆蓋有摻雜層(3)、減反膜( 和透明導(dǎo)電膜(1)，硅襯底的下層設(shè)置有背表面場(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低串聯(lián)電阻損失的太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的透明導(dǎo)電膜(1)的材質(zhì)為金屬氧化物或金屬氮化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的降低串聯(lián)電阻損失的太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的金屬氧化物或金屬氮化物為h203、SnO2, ZnO, CdO或TiN。
6.一種降低串聯(lián)電阻損失太陽能電池結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方法，具有以下步驟(1)、硅片絨面制備；(2)、硅片摻雜形成P-N ； (3)、背結(jié)刻蝕；(4)、正背面減反膜制備；(6)、背面電極電場制備；(7)、正背面電極制備；(8)、電池金屬化形成，其特征在于步驟(4)正背面減反膜制備之后還增加有步驟(5)正面透明導(dǎo)電膜制備透明導(dǎo)電膜采用磁控濺射法制備，合金蒸發(fā)溫度為750°C _850°C，襯底的加熱溫度為200°C _350°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的降低串聯(lián)電阻損失太陽能電池結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述的透明導(dǎo)電膜為摻雜錫的氧化銦，具體方法為用鎢絲加熱的石英玻璃舟蒸發(fā)高純度如99. 999%、錫的質(zhì)量分數(shù)為10%的銦錫合金，其銦錫合金的蒸發(fā)溫度約為800°C，以純凈的氧氣作為反應(yīng)氣體，氧分壓為2X10_2Pa，系統(tǒng)的基礎(chǔ)真空度為10’a ；襯底用電阻加熱，溫度在室溫到300°C范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，由銅-康銅熱電偶監(jiān)控，蒸發(fā)源到基片的距離為 25cm ；蒸發(fā)源的加熱功率保持不變，薄膜生長速率約為5nm/min。
全文摘要
本發(fā)明是一種降低串聯(lián)電阻損失的太陽能電池結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)方法。此太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括透明導(dǎo)電膜，透明導(dǎo)電膜覆蓋于減反膜表面；此結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方法包括硅片絨面制備、硅片摻雜形成P-N、背結(jié)刻蝕、正背面減反膜制備、背面電極電場制備、正背面電極制備和電池金屬化形成，在正背面減反膜制備之后還增加采用磁控濺射法的正面透明導(dǎo)電膜制備，合金蒸發(fā)溫度為750℃-850℃，襯底的加熱溫度為200℃-350℃。本發(fā)明通過透明導(dǎo)電膜使電池正表面電池柵線連成一個整體，有效改善因正表面電池柵線的間斷、虛印刷引起的電阻、電流損失，從而有效改善晶體硅太陽能電池的串聯(lián)電阻性能，同時可以有效增加電池的光吸收。
文檔編號H01L31/0224GK102339874SQ20111021765
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月30日
發(fā)明者盛健 申請人:常州天合光能有限公司