有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池，它具有襯底、正面本征非晶硅薄膜層、摻雜層、透明導(dǎo)電薄膜層和金屬柵線層，正面本征非晶硅薄膜層沉積在襯底的正面上，摻雜層沉積在正面本征非晶硅薄膜層的上表面上，透明導(dǎo)電薄膜層沉積在摻雜層的上表面上，金屬柵線層設(shè)置在透明導(dǎo)電薄膜層的上表面上，其特征在于：所述的摻雜層包括呈交替橫向排列的重?fù)诫s區(qū)域和輕摻雜區(qū)域，并且輕摻雜區(qū)域的中部設(shè)置有發(fā)射極單元隔離層。本發(fā)明不僅能夠改善電池內(nèi)建電場(chǎng)的分布，弱化載流子對(duì)摻雜層的依賴性，而且能夠弱化由于襯底的不均勻性導(dǎo)致的電池性能的下降，從而在不影響載流子輸運(yùn)效率的前提心下，減少感光面柵線的數(shù)目。
【專利說(shuō)明】有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池及其制備方法，屬于太陽(yáng)電池【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，薄膜/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的核心是感光面發(fā)射極的制作，發(fā)射極結(jié)構(gòu)直接決定了電池內(nèi)建場(chǎng)的分布和載流子輸運(yùn)的效率。此外，異質(zhì)結(jié)電池正面柵線對(duì)入射光的遮擋損失一直是影響電池性能的關(guān)鍵因素，通常減少正面柵線有利于對(duì)入射光的吸收利用，然而不利于載流子的收集輸運(yùn)，影響電池的整體性能。因此如何在不影響載流子輸運(yùn)效率的前提下，減少感光面柵線數(shù)目將成為異質(zhì)結(jié)高效電池的研究方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池，它不僅能夠改善電池內(nèi)建電場(chǎng)的分布，弱化載流子對(duì)摻雜層的依賴性，而且能夠弱化由于襯底的不均勻性導(dǎo)致的電池性能的下降，從而在不影響載流子輸運(yùn)效率的前提心下，減少感光面柵線的數(shù)目。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題后，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池，它具有襯底、正面本征非晶硅薄膜層、摻雜層、透明導(dǎo)電薄膜層和金屬柵線層，正面本征非晶硅薄膜層沉積在襯底的正面上，摻雜層沉積在正面本征非晶硅薄膜層的上表面上，透明導(dǎo)電薄膜層沉積在摻雜層的上表面上，金屬柵線層設(shè)置在透明導(dǎo)電薄膜層的上表面上，其特征在于:所述的摻雜層包括呈交替橫向排列的重?fù)诫s區(qū)域和輕摻雜區(qū)域，并且輕摻雜區(qū)域的中部設(shè)置有發(fā)射極單元隔離層。
[0005]進(jìn)一步，本異質(zhì)結(jié)電池還具有背面本征非晶硅薄膜層、背面場(chǎng)、導(dǎo)電介質(zhì)層和銀漿層，背面本征非晶硅薄膜層沉積在襯底的背面上，背面場(chǎng)沉積在背面本征非晶硅薄膜層的下表面上，導(dǎo)電介質(zhì)層沉積在背面場(chǎng)的下表面上，銀漿層設(shè)置在導(dǎo)電介質(zhì)層的下表面上。
[0006]進(jìn)一步，所述的背面場(chǎng)為重?fù)诫s硅基薄膜，其導(dǎo)電類型與襯底的導(dǎo)電類型相同。
[0007]進(jìn)一步，所述的透明導(dǎo)電薄膜層采用PVD沉積法或MOCVD沉積法制備在摻雜層的上表面上。
[0008]進(jìn)一步，所述的重?fù)诫s區(qū)域和輕摻雜區(qū)域的導(dǎo)電類型均與襯底的導(dǎo)電類型相反。
[0009]進(jìn)一步，所述的重?fù)诫s區(qū)域和輕摻雜區(qū)域均采用PECVD沉積法沉積在正面本征非晶硅薄膜層的上表面上。
[0010]進(jìn)一步，所述的發(fā)射極單元隔離層采用激光劃線法設(shè)置在每個(gè)輕摻雜區(qū)域的中部。
[0011]本發(fā)明還提供了一種有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池的制備方法，它包含如下步驟:
[0012](I)對(duì)襯底進(jìn)行表面處理；
[0013](2)在襯底的正面生長(zhǎng)正面本征非晶硅薄膜層；
[0014](3)制備摻雜層:在正面本征非晶硅薄膜層上交替沉積出重?fù)诫s區(qū)域和輕摻雜區(qū)域作為異質(zhì)結(jié)電池的發(fā)射極，并在每個(gè)輕摻雜區(qū)域的中部制備出發(fā)射極單元隔離層使各發(fā)射極單元彼此獨(dú)立存在，處于橫向并聯(lián)模式；
[0015](4)在摻雜層的上表面沉積透明導(dǎo)電薄膜層；
[0016](5)在透明導(dǎo)電薄膜層的上表面制備金屬柵線層；
[0017](6)后續(xù)處理，完成有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池的制備。
[0018]進(jìn)一步，在所述的步驟(I)和步驟(2)之間，還包含步驟:在襯底的背面沉積出背面本征非晶硅薄膜層，而后在背面本征非晶硅薄膜層的下表面上沉積出背面場(chǎng)；在所述的步驟(4)和步驟(5)之間，還包含步驟:在背面場(chǎng)的下表面上沉積出導(dǎo)電介質(zhì)層；在所述的步驟(5)中，并同時(shí)在導(dǎo)電介質(zhì)層的下表面上制備銀漿層。
[0019]進(jìn)一步，在所述的步驟(5)中，采用絲網(wǎng)印刷工藝制備金屬柵線層，并在金屬柵線層和銀衆(zhòng)層制備完畢后，在氣氣氛圍中供干。
[0020]采用了上述技術(shù)方案后，作為發(fā)射極的摻雜層采用橫向梯度式高低摻雜，形成橫向濃度梯度高低異質(zhì)P-η結(jié)結(jié)構(gòu)，這種橫向高低結(jié)改善了內(nèi)建場(chǎng)分布，有效提升了柵線所處位置的載流子輸運(yùn)效率，弱化了載流子輸運(yùn)對(duì)低摻雜區(qū)的依賴，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)在減少柵線數(shù)目的前提下獲得較高的電流，為載流子輸運(yùn)提供可控性“通道”，進(jìn)而減小了柵線對(duì)光的遮擋損失，提升了電池對(duì)光的吸收利用；正面發(fā)射極的摻雜層采用獨(dú)立單元結(jié)構(gòu)，亦即在輕摻雜區(qū)域中間采用激光劃線技術(shù)使其彼此獨(dú)立存在，各單元發(fā)射極之間呈現(xiàn)并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，弱化了由于襯底硅片性能的不均勻性所導(dǎo)致的開(kāi)壓降低及其電池性能下降，有效提升了工藝良率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明的有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池的制備方法的流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]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(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0024]如圖1所示的一種有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池，包括選用η型單晶硅片制作的襯底1，襯底I的厚度為200 μ m，電阻率為?5 Ω，襯底I背面從內(nèi)到外依次具有背面本征非晶硅薄膜層22、背面場(chǎng)3、導(dǎo)電介質(zhì)層62和銀漿層9 ;襯底I正面的結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外依次為:正面本征非晶硅薄膜層21、摻雜層、透明導(dǎo)電薄膜層61和金屬柵線層8 ;其中，摻雜層包括呈交替橫向排列的重?fù)诫s區(qū)域4和輕摻雜區(qū)域5，并且輕摻雜區(qū)域5的中部設(shè)置有發(fā)射極單元隔離層7。重?fù)诫s區(qū)域4和輕摻雜區(qū)域5的導(dǎo)電類型均與襯底I的導(dǎo)電類型相反。
[0025]參照附圖1、附圖2，一種有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池的制備方法具有以下步驟:
[0026]1、對(duì)襯底I進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗，進(jìn)行PECVD之前采用HF處理2min ；
[0027]2、在襯底I背面采用PECVD技術(shù)制備5nm厚度的背面本征非晶硅薄膜層22，而后采用同樣技術(shù)在背面本征非晶硅薄膜層22上制備20nm厚度的N+型摻雜層薄膜作為背面場(chǎng)3 ；
[0028]3、在處理后的襯底I正面采用PECVD技術(shù)低溫生長(zhǎng)3nm?5nm厚度的正面本征非晶硅薄膜層21 ；
[0029]4、在正面本征非晶硅薄膜層21上借助掩膜技術(shù)通過(guò)PECVD交替沉積重?fù)诫s區(qū)域4和輕摻雜區(qū)域5作為異質(zhì)結(jié)電池的發(fā)射極；并在輕摻雜區(qū)域5采用激光劃線技術(shù)制備發(fā)射極單元隔離層7，劃線深度等于發(fā)射極厚度；
[0030]5、采用PVD技術(shù)在重?fù)诫s區(qū)域4和輕摻雜區(qū)域5所組成的摻雜層上制備80nm厚度的透明導(dǎo)電薄膜層61作為表面電荷收集層；
[0031]6、背面場(chǎng)3上米用PVD技術(shù)制備導(dǎo)電介質(zhì)層62,厚度為10nm ；
[0032]7、在透明導(dǎo)電薄膜層61上采用絲網(wǎng)印刷制備金屬柵線層8，以及導(dǎo)電介質(zhì)層62上進(jìn)行全面銀漿印刷；
[0033]8、最后在N2氛圍中烘干，完成有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池的制備。
[0034]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)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】
1.一種有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池，它具有襯底(I)、正面本征非晶硅薄膜層(21)、摻雜層、透明導(dǎo)電薄膜層￠1)和金屬柵線層(8)，正面本征非晶硅薄膜層(21)沉積在襯底(I)的正面上，摻雜層沉積在正面本征非晶硅薄膜層(21)的上表面上，透明導(dǎo)電薄膜層￠1)沉積在摻雜層的上表面上，金屬柵線層(8)設(shè)置在透明導(dǎo)電薄膜層￠1)的上表面上，其特征在于:所述的摻雜層包括呈交替橫向排列的重?fù)诫s區(qū)域(4)和輕摻雜區(qū)域(5)，并且輕摻雜區(qū)域(5)的中部設(shè)置有發(fā)射極單元隔離層(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池，其特征在于:它還具有背面本征非晶硅薄膜層(22)、背面場(chǎng)(3)、導(dǎo)電介質(zhì)層￠2)和銀漿層(9)，背面本征非晶硅薄膜層(22)沉積在襯底(I)的背面上，背面場(chǎng)(3)沉積在背面本征非晶硅薄膜層(22)的下表面上，導(dǎo)電介質(zhì)層￠2)沉積在背面場(chǎng)(3)的下表面上，銀漿層(9)設(shè)置在導(dǎo)電介質(zhì)層(62)的下表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池，其特征在于:所述的背面場(chǎng)(3)為重?fù)诫s硅基薄膜，其導(dǎo)電類型與襯底的導(dǎo)電類型相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池，其特征在于:所述的透明導(dǎo)電薄膜層￠1)采用PVD沉積法或MOCVD沉積法制備在摻雜層的上表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池，其特征在于:所述的重?fù)诫s區(qū)域(4)和輕摻雜區(qū)域(5)的導(dǎo)電類型均與襯底(I)的導(dǎo)電類型相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池，其特征在于:所述的重?fù)诫s區(qū)域(4)和輕摻雜區(qū)域(5)均采用PECVD沉積法沉積在正面本征非晶硅薄膜層(21)的上表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池，其特征在于:所述的發(fā)射極單元隔離層(7)采用激光劃線法設(shè)置在每個(gè)輕摻雜區(qū)域(5)的中部。
8.—種如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池的制備方法，其特征在于它包含如下步驟: (1)對(duì)襯底(I)進(jìn)行表面處理； (2)在襯底(I)的正面生長(zhǎng)正面本征非晶硅薄膜層(21)； (3)制備摻雜層:在正面本征非晶硅薄膜層(21)上交替沉積出重?fù)诫s區(qū)域(4)和輕摻雜區(qū)域(5)作為異質(zhì)結(jié)電池的發(fā)射極，并在每個(gè)輕摻雜區(qū)域(5)的中部制備出發(fā)射極單元隔離層(7)使各發(fā)射極單元彼此獨(dú)立存在，處于橫向并聯(lián)模式； (4)在摻雜層的上表面沉積透明導(dǎo)電薄膜層(61)； (5)在透明導(dǎo)電薄膜層(61)的上表面制備金屬柵線層(8)； (6)后續(xù)處理，完成有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池的制備。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池的制備方法，其特征在于:在所述的步驟(I)和步驟(2)之間，還包含步驟:在襯底(I)的背面沉積出背面本征非晶硅薄膜層(22)，而后在背面本征非晶硅薄膜層(22)的下表面上沉積出背面場(chǎng)(3);在所述的步驟(4)和步驟(5)之間，還包含步驟:在背面場(chǎng)(3)的下表面上沉積出導(dǎo)電介質(zhì)層(62);在所述的步驟(5)中，并同時(shí)在導(dǎo)電介質(zhì)層(62)的下表面上制備銀漿層(9)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有利于減少正面柵線數(shù)目的異質(zhì)結(jié)電池的制備方法，其特征在于:在所述的步驟(5)中，采用絲網(wǎng)印刷工藝制備金屬柵線層(8)，并在金屬柵線層(8)和銀衆(zhòng)層(9)制備完畢后，在氣氣氛圍中供干。
【文檔編號(hào)】H01L31/0224GK104134707SQ201410393187
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】郭萬(wàn)武, 包健 申請(qǐng)人:常州天合光能有限公司