專利名稱：非晶硅/晶硅異質結太陽能電池制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽能電池器件制備技術領域，涉及一種非晶硅/晶硅異質結太陽能 電池及其制備方法。
背景技術：
硅太陽能電池是未來綠色能源的實現(xiàn)者之一。為緩解未來能源應用危機，世界各 國均投入大量資金，支持硅太陽能電池的開發(fā)、研究和利用。硅太陽能電池經(jīng)過近三十年的 發(fā)展，在效率、降低成本和穩(wěn)定性方面有大幅度提高。在未來實際應用中，高效、廉價和穩(wěn)定 是最關鍵的三個問題。本發(fā)明的非晶硅/晶硅異質結太陽能電池中單晶硅為吸收襯底，非 晶硅薄膜為發(fā)射極，鋁背電極在減小背表面復合速率同時也減小串聯(lián)電阻，絨面結構可對 電池內(nèi)部光進行二次反射，增加光程，提高電池對光的吸收，所得到的電池具有與單晶硅電 池可比擬的高效率；采用絲網(wǎng)印刷快速熱退火制備鋁背電極，能耗較??；較薄的單晶硅片 和硅薄膜層，材料成本低，制備工藝相對簡單；異質結具有好的溫度特性，效率衰減很小。故 本發(fā)明中非晶硅/晶硅異質結太陽能電池可同時滿足高效、廉價和穩(wěn)定的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述非晶硅/晶硅異質結太陽能電池制備方法，包括以下步驟(1)用RCA方法清洗雙面拋光p (n)型單晶硅片；(2)以SA-6070號鋁漿作為原料，在上述已清洗單晶硅片背面絲網(wǎng)印刷鋁漿，然后 在通氧條件下，700°C 士20°C快速熱退火1 2min，形成有歐姆接觸的金屬A1背電極；(3)用 2% HF溶液清洗已有鋁背電極的p(n)型單晶硅片，經(jīng)大量去離子水 沖洗后，放入腐蝕液進行絨面制備，腐蝕不少于25min后取出單晶硅片，并用大量去離子水 沖洗；(4)迅速將經(jīng)氮氣風干的單晶硅片放入PECVD真空室中，真空室本底真空度為3 6X 10_4Pa，用NH3處理單晶硅表面；(5)在硅片溫度為200°C 220°C條件下，以硅烷為反應氣體，在上述經(jīng)NH3處理的 p(n)型單晶硅片上沉積厚度為5 lOnm的本征非晶硅薄膜；(6)以磷烷和硅烷或硼烷和硅烷為反應氣體，在上述的本征非晶硅薄膜/p(n)型 單晶硅上，沉積厚度為18 25nm的n(p)型摻雜非晶硅薄膜；(7)在上述n(p)型摻雜非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p(n)型單晶硅上沉積厚度 為80 lOOnm，透過率彡85%，方塊電阻為30 50 Q的透明導電薄膜；(8)在上述透明導電膜上制備Ag柵極。和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所述的非晶硅/晶硅異質結太陽能電池及其制備方法， 具有以下特點和優(yōu)點1、本發(fā)明與國際異質結產(chǎn)業(yè)化摻雜非晶硅/本征非晶硅/晶硅/本征非晶硅/摻 雜非晶硅太陽能電池結構相比，采用的電池結構簡單，工藝程序簡單。
2、利用NH3處理單晶硅表面，降低界面隙態(tài)密度，有效提高界面質量。
3、本發(fā)明的電池結構與異質結產(chǎn)業(yè)化太陽能電池結構相比，采用絲網(wǎng)印刷快速熱 退火形成鋁背電極，代替了在背面沉積高摻雜非晶硅薄膜，避免了在雙面沉積過程中不同 摻雜類型帶來的交叉污染和界面破壞，易于實現(xiàn)。4、本發(fā)明采用絨面結構，可增加光在電池體內(nèi)光程，提高電池對光的吸收。5本發(fā)明的實現(xiàn)方法簡單獨特，易于掌握，操作方便，可重復，成本低廉，具有明確 的產(chǎn)業(yè)化應用前景。


圖1是本發(fā)明非晶硅/晶硅異質結太陽能電池結構示意圖；其中1為金屬柵極，2為透明導電膜，3為摻雜n(p)型非晶硅，4為本征非晶硅，5 為p(n)型單晶硅，6為Al背電極。
具體實施例方式下面將通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。實施例11、電池制備前，采用標準電子級清洗步驟清洗雙面拋光ρ型CZ單晶硅片，單晶硅 片的厚度為220 250微米，電阻率為1 5 Ω · cm；2、以SA-6070號鋁漿作為原料，在上述已清洗單晶硅片背面絲網(wǎng)印刷鋁漿，然后 在通氧條件下，700°C 士20°C快速熱退火lmin30s，形成有歐姆接觸的金屬Al背電極；3、用HF溶液清洗已有鋁背電極的ρ (η)型單晶硅片，經(jīng)大量去離子水沖洗后， 放入用70gK0H、190ml異丙醇和40ml去離子水配成的腐蝕液進行絨面制備，腐蝕30min后 取出單晶硅片，并用大量去離子水沖洗；4、迅速將經(jīng)氮氣風干的單晶硅片放入PECVD真空室中，在真空室背景真空度達到 3 X IO^4Pa時，用NH3處理單晶硅表面；5、在硅片溫度為200°C條件下，以硅烷為反應氣體，在上述經(jīng)NH3處理的ρ (η)型單 晶硅片上，采用等離子增強化學氣相淀積技術沉積厚度為8nm的本征非晶硅薄膜；6、以硅烷和磷烷為反應氣體，在上述的本征非晶硅薄膜/p (η)型單晶硅上，用等 離子增強化學氣相沉積厚度為22nm的η (ρ)型摻雜非晶硅薄膜；7、在上述η (ρ)型摻雜非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p (η)型單晶硅上沉積厚度 為lOOnm，透過率彡85%，方塊電阻為40 Ω的透明導電薄膜；8、采用真空鍍膜技術，制備厚度為10微米的Ag柵極，柵線寬度為150微米，柵線 間距為2mm。依照本實施例方法制作的非晶硅/晶硅異質結太陽能電池，其結構如圖1所示， 依次為Al背電極、p(n)型晶硅、本征非晶硅、n(p)型非晶硅、透明導電膜和金屬柵極；所述 金屬Al背電極厚度為80 100微米；所述的本征非晶硅薄膜的厚度為5 IOnm ；所述的 η (ρ)型摻雜非晶硅薄膜的厚度為18 25nm ；所述的Ag柵極的厚度為5 10微米，柵線寬 度為100 150微米，間距為2 3mm ；所述的ρ (η)型晶硅厚度為220 250微米。根據(jù)以上電池結構和技術路線，采用CZ單晶硅為襯底，在織構的情況下，獲得18%的光電轉換效率。實施例21、電池制備前，采用標準電子級清洗步驟清洗雙面拋光p型CZ單晶硅片，單晶硅 片的厚度為220 250微米，電阻率為1 5 Q cm；2、以SA-6070號鋁漿作為原料，在上述已清洗單晶硅片背面絲網(wǎng)印刷鋁漿，然后 在通氧條件下，700°C 士20°C快速熱退火2min，形成有歐姆接觸的金屬A1背電極；3、用2% HF溶液清洗已有鋁背電極的p(n)型單晶硅片，經(jīng)大量去離子水沖洗后， 放入用70gK0H、190ml異丙醇和40ml去離子水配成的腐蝕液進行絨面制備，腐蝕40min后 取出單晶硅片，并用大量去離子水沖洗；4、迅速將經(jīng)氮氣風干的單晶硅片放入PECVD真空室中，在真空室背景真空度達到 6X 10_4Pa時，用NH3處理單晶硅表面；5、在硅片溫度為220°C條件下，以硅烷為反應氣體，在上述經(jīng)NH3處理的p(n)型單 晶硅片上，采用等離子增強化學氣相淀積技術沉積厚度為lOnm的本征非晶硅薄膜；6、以硅烷和硼烷為反應氣體，在上述的本征非晶硅薄膜/p(n)型單晶硅上，用等 離子增強化學氣相沉積厚度為18nm的n(p)型摻雜非晶硅薄膜；7、在上述n(p)型摻雜非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p(n)型單晶硅上沉積厚度 為80nm，透過率彡85%，方塊電阻為50 Q的透明導電薄膜；8、采用真空鍍膜技術，制備厚度為5微米的Ag柵極，柵線寬度為100微米，柵線間 距為3mmo上述實施例中各參數(shù)，根據(jù)需要可以在本說明書公開的范圍內(nèi)進行調(diào)整，其具體 方案不能窮舉，以上實施例不因解釋為對本發(fā)明公開及實施方式的限制。
權利要求
非晶硅/晶硅異質結太陽能電池制備方法，其特征在于，制備步驟為(1)用RCA方法清洗雙面拋光p(n)型單晶硅片；(2)以SA-6070號鋁漿作為原料，在上述已清洗單晶硅片背面絲網(wǎng)印刷鋁漿，然后在通氧條件下，700℃±20℃快速熱退火1～2min，形成有歐姆接觸的金屬Al背電極；(3)用1％～2％HF溶液清洗已有鋁背電極的p(n)型單晶硅片，經(jīng)大量去離子水沖洗后，放入腐蝕液進行絨面制備，腐蝕不少于25min后取出單晶硅片，并用大量去離子水沖洗；(4)迅速將經(jīng)氮氣風干的單晶硅片放入PECVD真空室中，真空室本底真空度為3～6×10-4Pa，用NH3處理單晶硅表面；(5)在硅片溫度為200℃～220℃條件下，以硅烷為反應氣體，在上述經(jīng)NH3處理的p(n)型單晶硅片上沉積厚度為5～10nm的本征非晶硅薄膜；(6)以磷烷和硅烷或硼烷和硅烷為反應氣體，在上述的本征非晶硅薄膜/p(n)型單晶硅上，沉積厚度為18～25nm的n(p)型摻雜非晶硅薄膜；(7)在上述n(p)型摻雜非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p(n)型單晶硅上沉積厚度為80～100nm，透過率≥85％，方塊電阻為30～50Ω的透明導電薄膜；(8)在上述透明導電膜上制備Ag柵極。
2.如權利要求1所述的非晶硅/晶硅異質結太陽能電池制備方法，其特征在于，所述步 驟1中單晶硅片的厚度為220 250微米，電阻率為1 5 Q .cm。
3.如權利要求1所述的非晶硅/晶硅異質結太陽能電池制備方法，其特征在于，所述步 驟3中進行絨面制備的腐蝕液由70gK0H、190ml異丙醇和40ml去離子水配制而成。
4.如權利要求1所述的非晶硅/晶硅異質結太陽能電池制備方法，其特征在于，步驟8 中所述的柵極的厚度為5 10微米，柵線寬度為100 150微米，間距為2 3mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽能電池器件制備技術領域，涉及一種非晶硅/晶硅異質結太陽能電池及其制備方法。本發(fā)明對制備好鋁背電極的單晶硅片進行絨面處理后，用用NH3處理單晶硅表面，然后再進行本征非晶硅薄膜、摻雜非晶硅薄膜、透明導電薄膜的沉積，最后再制備Ag柵極。使用本發(fā)明制作的太陽能電池結構簡單，并且工藝程序不復雜；另外利用NH3處理單晶硅表面，降低界面隙態(tài)密度，有效提高界面質量；采用絲網(wǎng)印刷快速熱退火形成鋁背電極，代替了在背面沉積高摻雜非晶硅薄膜，避免了在雙面沉積過程中不同摻雜類型帶來的交叉污染和界面破壞，易于實現(xiàn)。
文檔編號H01L31/20GK101866991SQ20101018696
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權日2010年5月26日
發(fā)明者姜禮華, 張笑, 曾瑜, 曾祥斌, 李民英, 陳宇 申請人:廣東志成冠軍集團有限公司