[发明专利]一种晶硅太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种晶硅太阳能电池及其制备方法。

背景技术

晶硅太阳能电池作为主要的太阳能光伏发电单元，目前已得以迅速广泛发展。太阳能电池正面作为直接接收太阳能的一面，其一般为多层结构，以达到最宽的接收谱线和最少的光反射消耗。常规商用晶硅太阳能电池片的正面通常包含银电极栅线、不导电的减反射层、N型扩散层、P-N结区四层主要结构。正面电极作为晶硅太阳能电池的重要组成部分，电极与N型硅间的接触电阻、电极本身的电导率、以及电极的宽高比对晶硅太阳能电池的光电转化效率有着直接的影响，成为该行业的主要研究方向之一。

目前，商用晶硅太阳能电池正面电极的制作方法，通常采用印刷或喷墨打印导电银浆形成高宽比尽可能大的栅线结构，随后经过室温到800℃附近的快速烧结，形成与N型扩散层紧密接触的导电电极。在该烧结过程中，导电银浆中所含有的腐蚀性玻璃料，如常用的硼硅酸铅玻璃料，在熔融状态下，溶解N型硅表面的减反射膜（ARC）和浆料中的Ag粉末，降温过程中在N型硅表面析出Ag，形成倒金字塔形的Ag岛，将光生电流传导至上层的Ag电极栅线。但是由于金属Ag与Si之间的接触电阻较大，使得整个回路中串联电阻较大，该晶硅太阳能电池的整体光电转化效率大大降低。目前，该工艺方法所生产的电池片的Ag电极与硅片正面的接触电阻为0.3-0.4mΩ·cm²。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的Ag电极与N型硅之间接触电阻较大导致晶硅太阳能电池的光电转化效率较低的技术问题。

本发明提供了一种晶硅太阳能电池，所述晶硅太阳能电池从下至上依次包括背面电极、铝背场、P型硅衬底、N型硅层、Ti-Si金属间化合物层、减反射层和正面电极，所述P型硅衬底与N型硅层之间形成有P-N结，正面电极渗透过所述减反射层与Ti-Si金属间化合物层接触。

本发明还提供了所述晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

A、对P型硅衬底表面进行制绒、扩散和去磷硅玻璃，在P型硅衬底表面形成N型硅层，P型硅衬底与N型硅层的交界面形成P-N结；

B、在N型硅层表面形成金属Ti层，然后进行热处理，在N型硅层表面形成Ti-Si金属间化合物层；

C、在Ti-Si金属间化合物层表面进行等离子增强型化学气相沉积，形成减反射层；

D、在减反射层表面印刷正面电极，在P型硅衬底表面印刷铝背场和背面电极，烧结后正面电极渗透过所述减反射层与Ti-Si金属间化合物层接触。

本发明提供的晶硅太阳能电池，通过在N型硅层与正面电极之间形成一层低肖特基势垒的Ti-Si金属间化合物层，一方面能有效降低Ag与Si之间直接接触的接触电阻，从而有效提高本发明的晶硅太阳能电池的光电转化效率；另一方面，Ti-Si金属间化合物层作为一种稳定的导电物质层，能够有效阻止导电银浆中杂质组分向N型硅扩散，避免N型硅中少子在杂质区域复合，延长少子寿命，降低对导电银浆中对于杂质含量的敏感性。  

附图说明

图1是本发明提供的晶硅太阳能电池的结构示意图。

图2是本发明实施例1中在N型硅层3表面形成金属Ti层7后的结构示意图。

图3是本发明中在N型硅层3表面形成Ti-Si金属间化合物5后的结构示意图。

图4是本发明中在Ti-Si金属间化合物层5表面形成减反射层4后的结构示意图。

图5是本发明实施例2中在N型硅层3表面形成掩膜10后的结构示意图。

图6是本发明实施例2中在掩膜10上形成金属Ti层7后的结构示意图。   

具体实施方式

本发明提供了一种晶硅太阳能电池，如图1所示，所述晶硅太阳能电池从下至上依次包括背面电极9、铝背场8、P型硅衬底1、N型硅层3、Ti-Si金属间化合物层5、减反射层4和正面电极6，所述P型硅衬底1与N型硅层3之间形成有P-N结2，正面电极6渗透过所述减反射层4与Ti-Si金属间化合物层5接触。

目前，为提高晶硅太阳能电池的光电转化效率，除了需要电极具有极低的自身低电阻外，还需要其与硅基片之间形成良好的欧姆接触，即具有较低的接触电阻，从而降低整个回路中的串联电阻，减少电流损失，提高晶硅太阳能电池片的整体光电转化效率。目前，现有技术中的各种太阳能电池片中Ag电极渗透过减反射层，与n型硅直接接触，其接触电阻为0.3-0.4mΩ·cm²。