異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其界面處理方法和制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其界面處理方法和制備工藝，其中，異質(zhì)結(jié)太陽能電池的界面處理方法是在異質(zhì)結(jié)太陽能電池制備工藝中，采用離子注入工藝或擴(kuò)散工藝對晶體硅片的正表面進(jìn)行高摻雜處理，從而在晶體硅片正表面上形成一層重?fù)诫s層，改變異質(zhì)結(jié)太陽能電池的晶體硅片表面區(qū)域的費米能級，增加內(nèi)建電場。通過該方法不僅可以增加晶體硅襯底界面的內(nèi)建電場，能夠更加有效地“拉動”耗盡區(qū)邊界處載流子的分離以及輸運，而且能有助于形成薄膜/晶體硅突變結(jié)，使得晶體硅基區(qū)部分的耗盡層寬度減小，增加了光吸收效率，降低了載流子的復(fù)合損耗，改善了異質(zhì)結(jié)高效電池的電壓特性。
【專利說明】異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其界面處理方法和制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其界面處理方法和制備工藝，屬于異質(zhì)結(jié)太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，異質(zhì)結(jié)高效太陽電池的技術(shù)優(yōu)勢在于異質(zhì)結(jié)所決定的高開壓特性，優(yōu)良的薄膜/晶體硅界面直接貢獻(xiàn)于異質(zhì)結(jié)電池的開壓性能。傳統(tǒng)的界面特性主要指對晶體硅表面懸掛鍵的鈍化處理。然而，光生載流子的分離以及輸運除了與懸鍵相關(guān)的缺陷影響以外，界面處內(nèi)建勢場的強(qiáng)弱直接關(guān)系到界面處的載流子能否被順利地“掃入”發(fā)射極而最終被電極收集，薄膜/晶體硅界面處理以及內(nèi)部勢場的調(diào)制是目前異質(zhì)結(jié)電池研發(fā)的難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的界面處理方法，通過該方法不僅可以增加晶體硅襯底界面的內(nèi)建電場，能夠更加有效地“拉動”耗盡區(qū)邊界處載流子的分離以及輸運，而且能有助于形成薄膜/晶體硅突變結(jié)，使得晶體硅基區(qū)部分的耗盡層寬度減小，增加了光吸收效率，降低了載流子的復(fù)合損耗，改善了異質(zhì)結(jié)高效電池的電壓特性。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的界面處理方法，該方法為:在異質(zhì)結(jié)太陽能電池制備工藝中，采用離子注入工藝或擴(kuò)散工藝對晶體娃片的正表面進(jìn)行高摻雜處理，從而在晶體娃片正表面上形成一層重?fù)诫s層，改變異質(zhì)結(jié)太陽能電池的晶體硅片表面區(qū)域的費米能級，增加內(nèi)建電場。
[0005]進(jìn)一步，所述的重?fù)诫s層的厚度為l?3nm。
[0006]本發(fā)明還提供了一種采用上述界面處理方法的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝，該工藝的步驟如下:
O以晶體硅片作為晶體硅襯底，并對其表面進(jìn)行清洗；
2)接著對晶體硅襯底的正表面采用上述異質(zhì)結(jié)太陽能電池的界面處理方法進(jìn)行處理，制備重慘雜層；
3)在晶體硅襯底背面沉積一層背面緩沖鈍化層；
4)在背面緩沖鈍化層的下表面上沉積與晶體硅襯底具有相同導(dǎo)電類型的重?fù)诫s背表面場層；
5)在重?fù)诫s層的上表面沉積一層正面緩沖鈍化層，并在正面緩沖鈍化層的上表面上沉積與晶體硅襯底具有相反導(dǎo)電類型的摻雜發(fā)射極層；
6)在摻雜發(fā)射極層的上表面制備正面透明導(dǎo)電薄膜層，在重?fù)诫s背表面場層的下表面上制備背面透明導(dǎo)電薄膜層，然后在正面透明導(dǎo)電薄膜層的上表面制備正面金屬電極，在背面透明導(dǎo)電薄膜層的下表面制備背面金屬電極。
[0007]進(jìn)一步，所述的晶體硅襯底為單晶硅片或多晶硅片。[0008]進(jìn)一步，所述的正面緩沖鈍化層和背面緩沖鈍化層均為本征非晶硅薄膜或本征微晶硅薄膜或由氧化硅薄膜和硅基薄膜組成的疊層薄膜結(jié)構(gòu)。
[0009]進(jìn)一步，所述的摻雜發(fā)射極層為微晶態(tài)摻雜薄膜或非晶態(tài)摻雜薄膜或過渡相結(jié)構(gòu)的硅基摻雜薄膜。
[0010]進(jìn)一步，所述的正面透明導(dǎo)電薄膜層和背面透明導(dǎo)電薄膜層均為摻錫氧化銦薄膜或摻鎢氧化銦薄膜。
[0011]本發(fā)明還提供了一種采用該異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝所制備的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，它自下而上依次為背面金屬電極、背面透明導(dǎo)電薄膜層，重?fù)诫s背表面場層、背面緩沖鈍化層、晶體硅襯底、重?fù)诫s層、正面緩沖鈍化層、摻雜發(fā)射極層、正面透明導(dǎo)電薄膜層和正面金屬電極。
[0012]采用了上述技術(shù)方案后，通過對晶體硅片表面區(qū)域的處理，增加薄膜/晶體硅界面的內(nèi)建電場，能夠更加有效地“拉動”耗盡區(qū)邊界處載流子的分離以及輸運，同時，表面區(qū)域的高摻雜特性有助于形成薄膜/晶體硅突變結(jié)，使得晶體硅基區(qū)部分的耗盡層寬度減小，增加了光吸收效率，降低了載流子的復(fù)合損耗，改善了異質(zhì)結(jié)高效電池的電壓特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的界面處理方法對異質(zhì)結(jié)能帶的效用示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0015]一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝，該工藝的步驟如下:
I)以晶體娃片作為晶體娃襯底5,并對其表面進(jìn)行清洗；晶體娃片的厚度200 μ m,電阻率為2飛Ω.cm ;清洗可以為常規(guī)RCA清洗。
[0016]2)接著對晶體硅襯底5的正表面采用異質(zhì)結(jié)太陽能電池的界面處理方法進(jìn)行處理，制備重?fù)诫s層6 ;該異質(zhì)結(jié)太陽能電池的界面處理方法為:在異質(zhì)結(jié)太陽能電池制備工藝中，采用離子注入工藝或擴(kuò)散工藝對晶體硅片的正表面進(jìn)行高摻雜處理，從而在晶體硅片正表面上形成一層重?fù)诫s層6，改變異質(zhì)結(jié)太陽能電池的晶體硅片表面區(qū)域的費米能級，增加內(nèi)建電場。重?fù)诫s層6的厚度可以為f3nm。該界面處理方法既保證了表面具備高摻雜濃度，也限制了該重?fù)诫s層6的厚度，使其處于表面或者亞表面，這樣方可體現(xiàn)出該重?fù)诫s層6作為界面處理層的優(yōu)勢。
[0017]3)在晶體硅襯底5背面采用PECVD工藝沉積一層背面緩沖鈍化層41，降低其表面載流子復(fù)合速率；背面緩沖鈍化層41的厚度可以為5nm ；
4)在背面緩沖鈍化層41的下表面上采用PECVD工藝沉積與晶體硅襯底5具有相同導(dǎo)電類型的重?fù)诫s背表面場層3 ;重?fù)诫s背表面場層3的厚度可以為15nm。
[0018]5)在重?fù)诫s層6的上表面沉積一層正面緩沖鈍化層42，降低其表面載流子復(fù)合速率，并在正面緩沖鈍化層42的上表面上沉積與晶體硅襯底5具有相反導(dǎo)電類型的摻雜發(fā)射極層7 ;正面緩沖鈍化層42的厚度可以為4nm ;摻雜發(fā)射極層7的厚度可以為6nm。[0019]6)采用磁控濺射技術(shù)在摻雜發(fā)射極層7的上表面制備正面透明導(dǎo)電薄膜層8，厚度可以為SOnm ;采用磁控濺射技術(shù)在重?fù)诫s背表面場層3的下表面上制備背面透明導(dǎo)電薄膜層2，厚度可以為IOOnm ;正面透明導(dǎo)電薄膜層8和背面透明導(dǎo)電薄膜層2作為載流子收集介質(zhì)，然后在正面透明導(dǎo)電薄膜層8的上表面采用網(wǎng)版制備正面金屬電極9，在背面透明導(dǎo)電薄膜層2的下表面采用低溫絲網(wǎng)印刷技術(shù)在背面印刷低溫銀漿制備背面金屬電極1，并在低于250°C條件下低溫烘干，從而完成界面處理以后的薄膜/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池的制造。
[0020]其中，晶體硅襯底5可以為單晶硅片，也可以為多晶硅片。
[0021]正面緩沖鈍化層42和背面緩沖鈍化層41中，其中任意一種或者兩種為本征非晶硅薄膜或本征微晶硅薄膜或由氧化硅薄膜和硅基薄膜組成的疊層薄膜結(jié)構(gòu)。
[0022]摻雜發(fā)射極層7為微晶態(tài)摻雜薄膜或非晶態(tài)摻雜薄膜或過渡相結(jié)構(gòu)的硅基摻雜薄膜。
[0023]正面透明導(dǎo)電薄膜層8和背面透明導(dǎo)電薄膜層2，其中任意一種或者兩種為摻錫氧化銦薄膜或摻鎢氧化銦薄膜。
[0024]如圖1所示，一種該異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝所制備的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，它自下而上依次為背面金屬電極1、背面透明導(dǎo)電薄膜層2，重?fù)诫s背表面場層3、背面緩沖鈍化層41、晶體硅襯底5、重?fù)诫s層6、正面緩沖鈍化層42、摻雜發(fā)射極層7、正面透明導(dǎo)電薄膜層8和正面金屬電極9。
[0025]本發(fā)明的工作原理如下:
通過對晶體硅片表面區(qū)域的處理，增加薄膜/晶體硅界面的內(nèi)建電場，能夠更加有效地“拉動”耗盡區(qū)邊界處載流子的分離以及輸運，如圖2所示，同時，表面區(qū)域的高摻雜特性有助于形成薄膜/晶體硅突變結(jié)，使得晶體硅基區(qū)部分的耗盡層寬度減小，增加了光吸收效率，降低了載流子的復(fù)合損耗，改善了異質(zhì)結(jié)高效電池的電壓特性。
[0026]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的界面處理方法，其特征在于:在異質(zhì)結(jié)太陽能電池制備工藝中，采用離子注入工藝或擴(kuò)散工藝對晶體硅片的正表面進(jìn)行高摻雜處理，從而在晶體硅片正表面上形成一層重?fù)诫s層(6)，改變異質(zhì)結(jié)太陽能電池的晶體硅片表面區(qū)域的費米能級，增加內(nèi)建電場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的界面處理方法，其特征在于:所述的重?fù)诫s層(6)的厚度為l?3nm。
3.一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝，其特征在于該工藝的步驟如下: O以晶體硅片作為晶體硅襯底(5)，并對其表面進(jìn)行清洗； 2)接著對晶體硅襯底(5)的正表面采用如權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的界面處理方法進(jìn)行處理，制備重?fù)诫s層(6)； 3)在晶體硅襯底(5)背面沉積一層背面緩沖鈍化層(41)； 4)在背面緩沖鈍化層(41)的下表面上沉積與晶體硅襯底(5)具有相同導(dǎo)電類型的重?fù)诫s背表面場層(3)； 5)在重?fù)诫s層(6 )的上表面沉積一層正面緩沖鈍化層(42 )，并在正面緩沖鈍化層(42 )的上表面上沉積與晶體娃襯底(5)具有相反導(dǎo)電類型的摻雜發(fā)射極層(7)； 6)在摻雜發(fā)射極層(7)的上表面制備正面透明導(dǎo)電薄膜層(8)，在重?fù)诫s背表面場層(3)的下表面上制備背面透明導(dǎo)電薄膜層(2)，然后在正面透明導(dǎo)電薄膜層(8)的上表面制備正面金屬電極(9)，在背面透明導(dǎo)電薄膜層(2)的下表面制備背面金屬電極(I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝，其特征在于:所述的晶體硅襯底(5)為單晶娃片或多晶娃片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝，其特征在于:所述的正面緩沖鈍化層(42)和背面緩沖鈍化層(41)均為本征非晶硅薄膜或本征微晶硅薄膜或由氧化硅薄膜和硅基薄膜組成的疊層薄膜結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝，其特征在于:所述的摻雜發(fā)射極層(7)為微晶態(tài)摻雜薄膜或非晶態(tài)摻雜薄膜或過渡相結(jié)構(gòu)的硅基摻雜薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝，其特征在于:所述的正面透明導(dǎo)電薄膜層(8)和背面透明導(dǎo)電薄膜層(2)均為摻錫氧化銦薄膜或摻鎢氧化銦薄膜。
8.—種如權(quán)利要求3所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝所制備的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于:它自下而上依次為背面金屬電極(I)、背面透明導(dǎo)電薄膜層(2)，重?fù)诫s背表面場層(3)、背面緩沖鈍化層(41)、晶體硅襯底(5)、重?fù)诫s層(6)、正面緩沖鈍化層(42)、摻雜發(fā)射極層(7 )、正面透明導(dǎo)電薄膜層(8 )和正面金屬電極(9 )。
【文檔編號】H01L31/072GK103762276SQ201410032530
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】郭萬武 申請人:常州天合光能有限公司