本技術(shù)涉及太陽能電池,具體涉及一種太陽能電池以及該太陽能電池的制備方法。
背景技術(shù):
1、在太陽能電池制備過程中,摻雜物、過程雜質(zhì)以及膜層的晶體缺陷等因素均可能會導(dǎo)致電子、空穴等載流子以各種形式形成異常復(fù)合,進(jìn)而嚴(yán)重降低太陽能電池的發(fā)電效率。目前,通過設(shè)置鈍化接觸膜層結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)界面鈍化是降低載流子復(fù)合的重要手段之一。
2、然而,面對不同類型的太陽能電池,所采用的鈍化接觸膜層的結(jié)構(gòu)設(shè)置方式、膜層材料以及制備手段等均存在顯著差異,無法直接轉(zhuǎn)化使用。例如,隧穿氧化層鈍化接觸太陽能電池(topcon,tunnel?oxide?passivated?contact?solar?cell)要求采用能夠耐受高溫的材料和設(shè)備制備鈍化膜;而異質(zhì)結(jié)太陽能電池(hjt,heterojunction?with?intrinsicthin-layer)則要求采用耐受溫度較低的材料和設(shè)備制備鈍化膜。
3、如何提供一種新結(jié)構(gòu)的光伏電池,可以充分利用現(xiàn)有光伏電池的成熟結(jié)構(gòu)及制造生產(chǎn)線,在提升、改善鈍化接觸效果的同時還可以合理控制制備成本,對于進(jìn)一步提升光伏電池的市場競爭力具備積極意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本技術(shù)旨在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此,本技術(shù)提供了一種太陽能電池以及該太陽能電池的制備方法。
2、為了達(dá)到上述目的,本技術(shù)提供一種太陽能電池的制備方法,其中,所述制備方法包括:
3、提供硅基底,所述硅基底具有第一表面和第二表面,所述第一表面和所述第二表面相對;
4、在所述硅基底的第一表面形成隧穿氧化層;
5、在所述隧穿氧化層上形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層,第一導(dǎo)電類型選自p型和n型中的一者;
6、在所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層上形成第一透明導(dǎo)電層;
7、在所述第一透明導(dǎo)電層上形成第一金屬電極層,并在所述第一金屬電極層中的第一金屬電極與所述第一透明導(dǎo)電層之間形成歐姆接觸;
8、在所述硅基底的第二表面形成本征鈍化層;
9、在所述本征鈍化層上形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層,其中,第二導(dǎo)電類型選自p型和n型中的另一者;
10、在所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層上形成第二透明導(dǎo)電層;
11、在所述第二透明導(dǎo)電層上形成第二金屬電極層,并在所述第二金屬電極層中的第二金屬電極與所述第二透明導(dǎo)電層之間形成歐姆接觸。
12、可選地,在所述硅基底的第一表面形成隧穿氧化層,包括:
13、在所述硅基底的第一表面形成初始隧穿氧化層;
14、對所述初始隧穿氧化層進(jìn)行退火,得到所述隧穿氧化層;所述隧穿氧化層的厚度包括:1nm至5nm。
15、可選地,在所述硅基底的第一表面形成初始隧穿氧化層的工藝溫度包括:200℃至1050℃,并采用以下工藝中的任意一者形成所述初始隧穿氧化層:
16、原子層沉積工藝、熱氧化工藝、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝、低壓力化學(xué)氣相沉積和低溫濕法氧化工藝。
17、可選地,對所述初始隧穿氧化層進(jìn)行退火的退火溫度包括200℃至800℃。
18、可選地,所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層為n型半導(dǎo)體層。
19、可選地,在所述隧穿氧化層上形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層,包括:
20、采用設(shè)定沉積工藝沉積硅薄膜的同時摻入磷原子、氫原子和氧原子,得到n型摻雜的含氧非晶硅層,其中,所述設(shè)定沉積工藝選自管式等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝、板式等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝、和低壓力化學(xué)氣相沉積工藝中的任意一種;
21、對所述n型摻雜的含氧非晶硅層進(jìn)行退火晶化處理,得到用作所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的n型摻雜含氧多晶硅層;所述n型摻雜含氧多晶硅層的厚度包括:10nm至60nm;其中,所述設(shè)定沉積工藝的工藝溫度包括:200℃至800℃。
22、可選地,在所述隧穿氧化層上形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層,包括:
23、采用低溫原子層沉積工藝沉積硅薄膜的同時摻入磷原子、氫原子和氧原子,得到n型摻雜的含氧非晶硅層;
24、對所述n型摻雜的含氧非晶硅層進(jìn)行退火晶化處理,得到用作所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的n型摻雜含氧多晶硅層;所述n型摻雜含氧多晶硅層的厚度包括:10nm至60nm;其中,所述低溫原子層沉積工藝的工藝溫度包括:100℃至300℃。
25、可選地,在所述硅基底的第二表面形成本征鈍化層,包括:
26、采用第一型板式等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝沉積硅薄膜的同時摻入氫原子,得到所述本征鈍化層;其中,所述第一型板式等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝的工藝溫度包括:150℃至200℃;所述本征鈍化層的厚度包括:1nm至5nm。
27、可選地,在所述本征鈍化層上形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層,包括:
28、采用第二型板式等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝沉積硅薄膜的同時摻入硼原子、氫原子和氧原子,得到所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層;其中,所述第二型板式等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝的工藝溫度包括:100℃至200℃;所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的厚度包括:5nm至30nm。
29、可選地,在所述第一透明導(dǎo)電層上形成第一金屬電極層,包括:
30、提供金屬漿料,所述金屬漿料選自低溫銀漿料、低溫銅漿料和低溫銀銅漿料中的至少一者;
31、采用印刷工藝于所述第一透明導(dǎo)電層上形成初始第一金屬電極層;
32、對所述初始第一金屬電極層執(zhí)行燒結(jié)固化工藝,形成包括第一金屬電極的所述第一金屬電極層,并使得所述第一金屬電極部分侵入所述第一透明導(dǎo)電層表面以下形成歐姆接觸;其中,所述燒結(jié)固化工藝的工藝溫度包括:100℃至200℃;所述銀銅漿料中銅的質(zhì)量占比包括:(0%,80%]。
33、可選地,在所述第一透明導(dǎo)電層上形成第一金屬電極層,包括:
34、在所述第一透明導(dǎo)電層上形成第一銅種子層;所述第一銅種子層部分侵入所述第一透明導(dǎo)電層表面以下形成歐姆接觸;
35、在所述第一銅種子層上形成第一圖形化掩膜層,所述第一圖形化掩膜層具備第一開口圖案,所述第一開口圖案與所述第一金屬電極層相匹配;
36、形成部分填充所述第一開口圖案的銅材料層;
37、形成覆蓋所述銅材料層并填充滿所述第一開口圖案的銀材料層;
38、去除所述第一圖形化掩膜層以及未被所述銅材料層覆蓋的第一銅種子層;保留的第一銅種子層、銅材料層以及銀材料層共同構(gòu)成所述第一金屬電極層。
39、可選地,在所述第二透明導(dǎo)電層上形成第二金屬電極層,包括:
40、提供金屬漿料,所述金屬漿料選自低溫銀漿料、低溫銅漿料和低溫銀銅漿料中的至少一者;
41、采用印刷工藝于所述第二透明導(dǎo)電層上形成初始第二金屬電極層;
42、對所述初始第二金屬電極層執(zhí)行燒結(jié)固化工藝,形成包括第二金屬電極的所述第二金屬電極層,并使得所述第二金屬電極部分侵入所述第二透明導(dǎo)電層表面以下形成歐姆接觸;其中,在所述銀銅漿料中,銅的質(zhì)量占比包括:(0%,80%];所述燒結(jié)固化工藝的工藝溫度包括:100℃至200℃。
43、可選地,在所述第二透明導(dǎo)電層上形成第二金屬電極層,包括:
44、在所述第二透明導(dǎo)電層上形成第二銅種子層;所述第二銅種子層部分侵入所述第二透明導(dǎo)電層表面以下形成歐姆接觸;
45、在所述第二銅種子層上形成第二圖形化掩膜層,所述第二圖形化掩膜層具備第二開口圖案,所述第二開口圖案與所述第二金屬電極層相匹配;
46、形成部分填充所述第二開口圖案的銅材料層;
47、形成覆蓋所述銅材料層并填充滿所述第二開口圖案的銀材料層;
48、去除所述第二圖形化掩膜層以及未被所述銅材料層覆蓋的第二銅種子層;保留的第二銅種子層、銅材料層以及銀材料層共同構(gòu)成所述第二金屬電極層。
49、作為本技術(shù)的第二個方面,提供一種太陽能電池,所述太陽能電池包括硅基底,所述硅基底具有相對的第一表面和第二表面;其中,還包括:
50、第一膜層組結(jié)構(gòu),設(shè)置在所述硅基底的所述第一表面?zhèn)?;所述第一膜層組結(jié)構(gòu)包括隧穿氧化層、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、第一透明導(dǎo)電層和第一金屬電極層;
51、第二膜層組結(jié)構(gòu),設(shè)置在所述硅基底的所述第二表面?zhèn)?,所述第二膜層組結(jié)構(gòu)包括本征鈍化層、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、第二透明導(dǎo)電層和第二金屬電極層。
52、所述隧穿氧化層設(shè)置在所述第一表面上方,所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層設(shè)置在所述隧穿氧化層背離所述硅基底的表面上方,所述第一透明導(dǎo)電層設(shè)置在所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層背離所述硅基底的表面上方,所述第一金屬電極層設(shè)置在所述第一透明導(dǎo)電層背離所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的表面上方;所述第一金屬電極層中第一金屬電極與所述第一透明導(dǎo)電層之間形成歐姆接觸;
53、所述本征鈍化層設(shè)置在所述第二表面下方,所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層設(shè)置在所述本征鈍化層背離所述第二表面的一側(cè),所述第二透明導(dǎo)電層設(shè)置在所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層背離所述本征鈍化層的一側(cè),所述第二金屬電極層設(shè)置在所述第二透明導(dǎo)電層背離所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的表面上方;所述第二金屬電極層中第二金屬電極與所述第二透明導(dǎo)電層之間形成歐姆接觸;第一導(dǎo)電類型選自p型和n型中的一者,第二導(dǎo)電類型選自p型和n型中的另一者。
54、可選地,所述硅基底包括n型硅基底;所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層包括n型含氧多晶硅層;所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的厚度包括:10nm至60nm。
55、可選地,形成所述第一金屬電極層的第一金屬電極的材料包括:低溫銀漿料、低溫銅漿料和低溫銀銅漿料中的至少一者。
56、可選地,形成所述第二金屬電極層的第二金屬電極的材料包括:低溫銀漿料、低溫銅漿料和低溫銀銅漿料中的至少一者。
57、可選地,所述隧穿氧化層的材料包括二氧化硅,所述隧穿氧化層的厚度包括:1nm至5nm。
58、可選地,所述第一表面為所述太陽能電池的入光面,所述第二表面為所述太陽能電池的背光面;或者,
59、所述第一表面為所述太陽能電池的背光面,所述第二表面為所述太陽能電池的入光面。
60、可選地,所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層包括p型非晶硅層,所述本征鈍化層包括本征硅層;所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的厚度包括:5nm至30nm。
61、在本技術(shù)實施例所提供的太陽能電池中,隧穿氧化層與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層形成鈍化接觸結(jié)構(gòu),隧穿氧化層通過化學(xué)鈍化降低硅基底與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之間的界面態(tài)密度,高濃度的多數(shù)載流子(多子)以量子隧穿的形式通過且阻擋少數(shù)載流子(少子),降低電子空穴復(fù)合幾率的同時增加了電導(dǎo)率,形成多數(shù)載流子的選擇性接觸。因此,隧穿氧化層與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層形成的鈍化接觸結(jié)構(gòu)能夠使所述太陽能電池具有良好的鈍化能力,并進(jìn)一步改善太陽能電池的電性能(例如較佳的開路電壓和填充因子)。
62、在制備所述太陽能電池的第一膜層組結(jié)構(gòu)時,先形成第一透明導(dǎo)電層,后形成第一金屬電極層。第一透明導(dǎo)電層具備較佳的載流子運輸性能,從而只需要將第一透明導(dǎo)電層的表層燒穿,即可以于第一金屬電極層中的第一金屬電極與第一透明導(dǎo)電層之間實現(xiàn)良好的歐姆接觸,而無需如相關(guān)技術(shù)中,需要采用較高的燒結(jié)溫度將位于硅基底之上的各膜層整體燒穿,實現(xiàn)金屬電極與硅基底間直接電接觸。相應(yīng)地,本技術(shù)所提供的工藝方法中對形成第一金屬電極層的導(dǎo)電漿料造成的氧化程度也較低,從而可以使得最終獲得的第一金屬電極層的第一金屬電極具有較低的電阻率,從而提高太陽能電池的發(fā)電效率。并且,基于該步驟的溫度較低,還可以采用諸如低溫銀銅漿料等成本相對較低的電極材料,進(jìn)一步降低太陽能電池的制備成本。
63、類似地,在制備所述太陽能電池的第二膜層組結(jié)構(gòu)時,先形成第二透明導(dǎo)電層,后形成第二金屬電極層。同樣地,第二透明導(dǎo)電層具備較佳的載流子運輸性能,從而只需要將第二透明導(dǎo)電層的表層燒穿,即可以于第二金屬電極層中的第二金屬電極與第二透明導(dǎo)電層之間實現(xiàn)良好的歐姆接觸,而無需如相關(guān)技術(shù)中,需要采用較高的燒結(jié)溫度將位于硅基底之上的各膜層整體燒穿,實現(xiàn)金屬電極與硅基底間直接電接觸。相應(yīng)地,本技術(shù)所提供的工藝方法中對形成第二金屬電極層的導(dǎo)電漿料造成的氧化程度也較低,從而使得最終獲得的第二金屬電極層的第二金屬電極具有較低的電阻率,并最終提高太陽能電池的發(fā)電效率。并且,基于該步驟的溫度較低,還可以采用諸如低溫銀銅漿料等成本相對較低的電極材料,進(jìn)一步降低太陽能電池的制備成本。
64、本技術(shù)的這些特點和優(yōu)點將會在下面的具體實施方式以及附圖中進(jìn)行詳細(xì)的揭露。本技術(shù)最佳的實施方式或手段將結(jié)合附圖來詳盡表現(xiàn),但并非是對本技術(shù)技術(shù)方案的限制。另外,在每個下文和附圖中出現(xiàn)的這些特征、要素和組件是具有多個,并且為了表示方便而標(biāo)記了不同的符號或數(shù)字,但均表示相同或相似構(gòu)造或功能的部件。