背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池及其制備方法，背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池包括硅片基體層，硅片基體層的背面具有P型接觸區(qū)域和N型接觸區(qū)域，P型接觸區(qū)域呈向硅片基體層凹陷的內(nèi)曲面結(jié)構(gòu)，并且P型接觸區(qū)域由內(nèi)至外依次為背面本征層、發(fā)射極、導(dǎo)電介質(zhì)層和發(fā)射極電極；N型接觸區(qū)域由內(nèi)至外依次為背面本征層、背電場層、導(dǎo)電介質(zhì)層和背電場電極。本發(fā)明不僅可以改善背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的結(jié)特性，而且有助于入射光在基底內(nèi)部的廣角散射，增加吸收層的有效光程，進而提升電池的整體性能。
【專利說明】背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池及其制備方法，屬于太陽電池【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對入射光的有效管理是薄膜/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池的技術(shù)難點之一，近年來對傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)電池進行了結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，出現(xiàn)了全背面電極結(jié)構(gòu)，大幅度降低了入射光的吸收效率，然而全背面電極結(jié)構(gòu)由于發(fā)射極和背面場共面設(shè)計，使得p-n結(jié)的品質(zhì)有所下降。
【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，提供一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，它不僅可以改善背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的結(jié)特性，而且有助于入射光在基底內(nèi)部的廣角散射，增加吸收層的有效光程，進而提升電池的整體性能。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，包括硅片基體層，硅片基體層的背面具有P型接觸區(qū)域和N型接觸區(qū)域，P型接觸區(qū)域呈向硅片基體層凹陷的內(nèi)曲面結(jié)構(gòu)，并且P型接觸區(qū)域由內(nèi)至外依次為背面本征層、發(fā)射極、導(dǎo)電介質(zhì)層和發(fā)射極電極；N型接觸區(qū)域由內(nèi)至外依次為背面本征層、背電場層、導(dǎo)電介質(zhì)層和背電場電極。
[0005]進一步，硅片基體層的正面由內(nèi)向外依次為正面本征層、前表面場層和減反射層。
[0006]進一步，減反射層是氮化硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和氮化硅薄膜構(gòu)成的復(fù)合層薄膜。
[0007]進一步，P型接觸區(qū)域的發(fā)射極以外部分和N型接觸區(qū)域的背電場層以外部分之間存在隔離線。
[0008]進一步，N型接觸區(qū)域為平面結(jié)構(gòu)，P型接觸區(qū)域和N型接觸區(qū)域為間隔排列狀。
[0009]進一步，背電場層為與硅片基體層摻雜類型相同的介質(zhì)薄膜。
[0010]進一步，正面本征層和/或背面本征層為非晶體薄膜或微晶硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和非晶體薄膜構(gòu)成的疊層膜。
[0011]進一步，導(dǎo)電介質(zhì)層為摻錫氧化銦薄膜或摻鎢氧化銦薄膜，或者是摻錫氧化銦薄膜和摻鎢氧化銦薄膜的疊層膜。
[0012]本發(fā)明還提供了一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的制備方法，該方法的步驟如下:
[0013](a)對硅片基體層的背面采用光刻膠掩膜技術(shù)，使其背面呈現(xiàn)局域內(nèi)曲面形貌；
[0014](b)對具備單面間隔內(nèi)曲面形貌的硅片基體層進行清洗，并去除損傷層；
[0015](C)在硅片基體層的正面制備正面結(jié)構(gòu)；
[0016](d)在處理后的硅片基體層的背面生長背面本征層，使其包覆整個內(nèi)曲面以及平面區(qū)域；
[0017](e)在背面本征層上借助掩膜工藝交替沉積發(fā)射極和背電場層；
[0018](f)再在背面制備導(dǎo)電介質(zhì)層作為表面電荷收集層；
[0019](g)在背面的導(dǎo)電介質(zhì)層上制備發(fā)射極電極和背電場電極，并在P型接觸區(qū)域和N型接觸區(qū)域的邊界處采用激光劃線技術(shù)進行發(fā)射極隔離，產(chǎn)生隔離線，使得內(nèi)曲面區(qū)域和平面區(qū)域獨立存在；
[0020](h)最后在N2氛圍中烘干，完成背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的制備。
[0021]進一步，在步驟(C)中，在硅片基體層的正面制備正面本征層，而后在正面本征層上制備前表面場層，而后在前表面場層上制備減反射層。
[0022]采用了上述技術(shù)方案后，在傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)電池基礎(chǔ)上，采用全背面電極結(jié)構(gòu)有效降低了感光面電極柵線對入射光的遮擋損失，其次背面接觸區(qū)采用內(nèi)曲面設(shè)計提升了結(jié)的品質(zhì)，背面硅片基體層表面采用間隔內(nèi)曲面形狀，增加了 p-n的有效面積，同時曲面結(jié)構(gòu)更有利于入射光在電池背面的廣角散射，增加吸收層內(nèi)部的有效光程；背面發(fā)射極曲面內(nèi)側(cè)區(qū)域內(nèi)嵌于硅片基體層，更加有利于背接觸電池的側(cè)向內(nèi)建場形成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]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)明作進一步詳細的說明。
[0026]如圖1所示，一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，包括硅片基體層1，硅片基體層I的背面具有P型接觸區(qū)域和N型接觸區(qū)域，P型接觸區(qū)域呈向硅片基體層I凹陷的內(nèi)曲面結(jié)構(gòu)，并且P型接觸區(qū)域由內(nèi)至外依次為背面本征層5、發(fā)射極6、導(dǎo)電介質(zhì)層8和發(fā)射極電極9 ；N型接觸區(qū)域由內(nèi)至外依次為背面本征層5、背電場層7、導(dǎo)電介質(zhì)層8和背電場電極10。
[0027]如圖1所示，硅片基體層I的正面由內(nèi)向外依次為正面本征層2、前表面場層3和減反射層4。
[0028]減反射層4是氮化硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和氮化硅薄膜構(gòu)成的復(fù)合層薄膜。
[0029]如圖1所示，P型接觸區(qū)域的發(fā)射極6以外部分和N型接觸區(qū)域的背電場層7以外部分之間存在隔尚線11。
[0030]N型接觸區(qū)域為平面結(jié)構(gòu)，P型接觸區(qū)域和N型接觸區(qū)域為間隔排列狀。
[0031]背電場層7為與硅片基體層I摻雜類型相同的介質(zhì)薄膜。
[0032]正面本征層2和/或背面本征層5為非晶體薄膜或微晶硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和非晶體薄膜構(gòu)成的疊層膜。
[0033]導(dǎo)電介質(zhì)層8為摻錫氧化銦薄膜或摻鎢氧化銦薄膜，或者是摻錫氧化銦薄膜和摻鎢氧化銦薄膜的疊層膜。
[0034]如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的制備方法，該方法的步驟如下:
[0035](a)對硅片基體層I的背面采用光刻膠掩膜技術(shù)，使其背面呈現(xiàn)局域內(nèi)曲面形貌，內(nèi)曲面直徑是平面區(qū)域長度的1.5?2倍；
[0036](b)對具備單面間隔內(nèi)曲面形貌的硅片基體層I進行清洗，并去除損傷層；該步驟具體為:標準RCA清洗，進行PECVD之前采用HF處理2分鐘；
[0037](c)在硅片基體層I的正面制備正面結(jié)構(gòu)；
[0038](d)在處理后的娃片基體層I的背面采用PECVD法技術(shù)低溫生長3nm?5nm厚度的本征非晶硅薄膜，作為背面本征層5，使其包覆整個內(nèi)曲面以及平面區(qū)域；
[0039](e)在背面本征層5上借助掩膜工藝通過PECVD法交替沉積P型重摻雜區(qū)域作為發(fā)射極6和沉積η型輕摻雜區(qū)域，作為背電場層7 ；
[0040](f)采用PVD技術(shù)再在背面制備10nm厚度的導(dǎo)電介質(zhì)層8作為表面電荷收集層；
[0041](g)在背面的導(dǎo)電介質(zhì)層8上采用絲網(wǎng)印刷制備發(fā)射極電極9和背電場電極10，并在P型接觸區(qū)域和N型接觸區(qū)域的邊界處采用激光劃線技術(shù)進行發(fā)射極隔離，產(chǎn)生隔離線U，使得內(nèi)曲面區(qū)域和平面區(qū)域獨立存在；
[0042](h)最后在N2氛圍中烘干，完成背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的制備。
[0043]在步驟(C)中，在硅片基體層I的正面采用PECVD技術(shù)制備5nm厚度的本征非晶硅薄膜，作為正面本征層2，而后在正面本征層2上采用同樣技術(shù)制備20nm厚度的N+型摻雜層薄膜，作為前表面場層3，而后在前表面場層3上采用PECVD法制備20nm的氮化硅薄膜，作為減反射層4。
[0044]本發(fā)明的工作原理如下:
[0045]在傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)電池基礎(chǔ)上，采用全背面電極結(jié)構(gòu)有效降低了感光面電極柵線對入射光的遮擋損失，其次背面接觸區(qū)采用內(nèi)曲面設(shè)計提升了結(jié)的品質(zhì)，背面硅片基體層I表面采用間隔內(nèi)曲面形狀，增加了 P-n的有效面積，同時曲面結(jié)構(gòu)更有利于入射光在電池背面的廣角散射，增加吸收層內(nèi)部的有效光程；背面發(fā)射極曲面內(nèi)側(cè)區(qū)域內(nèi)嵌于硅片基體層I，更加有利于背接觸電池的側(cè)向內(nèi)建場形成。
[0046]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)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，包括硅片基體層(I)，其特征在于，硅片基體層(I)的背面具有P型接觸區(qū)域和N型接觸區(qū)域，P型接觸區(qū)域呈向硅片基體層(I)凹陷的內(nèi)曲面結(jié)構(gòu)，并且P型接觸區(qū)域由內(nèi)至外依次為背面本征層(5)、發(fā)射極￠)、導(dǎo)電介質(zhì)層(8)和發(fā)射極電極(9) ;N型接觸區(qū)域由內(nèi)至外依次為背面本征層(5)、背電場層(7)、導(dǎo)電介質(zhì)層(8)和背電場電極(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于:所述的硅片基體層(I)的正面由內(nèi)向外依次為正面本征層(2)、前表面場層(3)和減反射層(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于:所述的減反射層(4)是氮化硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和氮化硅薄膜構(gòu)成的復(fù)合層薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于:所述P型接觸區(qū)域的發(fā)射極(6)以外部分和N型接觸區(qū)域的背電場層(7)以外部分之間存在隔離線(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于:所述的N型接觸區(qū)域為平面結(jié)構(gòu)，P型接觸區(qū)域和N型接觸區(qū)域為間隔排列狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于:所述的背電場層(X)為與娃片基體層(I)摻雜類型相同的介質(zhì)薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于:所述的正面本征層(2)和/或背面本征層(5)為非晶體薄膜或微晶硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和非晶體薄膜構(gòu)成的疊層膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于:所述的導(dǎo)電介質(zhì)層(8)為摻錫氧化銦薄膜或摻鎢氧化銦薄膜，或者是摻錫氧化銦薄膜和摻鎢氧化銦薄膜的疊層膜。
9.一種如權(quán)利要求1至8中任一項所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下: (a)對硅片基體層(I)的背面采用光刻膠掩膜技術(shù)，使其背面呈現(xiàn)局域內(nèi)曲面形貌； (b)對具備單面間隔內(nèi)曲面形貌的硅片基體層(I)進行清洗，并去除損傷層； (c)在硅片基體層(I)的正面制備正面結(jié)構(gòu)； (d)在處理后的硅片基體層(I)的背面生長背面本征層(5)，使其包覆整個內(nèi)曲面以及平面區(qū)域； (e)在背面本征層(5)上借助掩膜工藝交替沉積發(fā)射極(6)和背電場層(7)； (f)再在背面制備導(dǎo)電介質(zhì)層(8)作為表面電荷收集層； (g)在背面的導(dǎo)電介質(zhì)層(8)上制備發(fā)射極電極(9)和背電場電極(10)，并在P型接觸區(qū)域和N型接觸區(qū)域的邊界處采用激光劃線技術(shù)進行發(fā)射極隔離，產(chǎn)生隔離線(11)，使得內(nèi)曲面區(qū)域和平面區(qū)域獨立存在； (h)最后在N2氛圍中烘干，完成背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的制備。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的制備方法，其特征在于:在所述的步驟(c)中，在硅片基體層(I)的正面制備正面本征層(2)，而后在正面本征層(2)上制備前表面場層(3)，而后在前表面場層(3)上制備減反射層(4)。
【文檔編號】H01L31/052GK104465808SQ201410837882
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】郭萬武 申請人:常州天合光能有限公司