[发明专利]晶体硅异质结太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅异质结太阳能电池的制备方法，属于太阳能技术领域。

背景技术

随着太阳能电池组件的广泛应用，光伏发电在新能源中越来越占有重要比例，获得了飞速发展。目前商业化的太阳电池产品中，晶体硅（单晶和多晶）太阳电池的市场份额最大，一直保持85%以上的市场占有率。因此，研发高性价比的晶体硅太阳能电池还是各国研究员的研发方向之一。

目前，日本Sanyo公司生产了一种晶体硅异质结太阳能电池。所谓异质结，是指电池正面的PN结是由非晶硅和N型单晶硅基底构成，非晶硅层包括P型非晶硅薄膜层和本征非晶硅薄膜层；在电池背面则由本征非晶硅薄膜层与N型非晶硅薄膜层构成背面电场。非晶硅作为直接带隙半导体材料，对入射光的吸收系数较大，很小厚度的非晶硅薄膜层即可吸收相当部分的入射光；同时，非晶硅的禁带宽度为1.7eV，远大于晶体硅的禁带宽度1.1eV，因此，异质结结构的太阳能电池的开路电压可显著高于常规晶体硅太阳能电池，从而带来了优异的性能表现。Sanyo公司生产异质结太阳能电池的工艺流程大致如下：首先对N型单晶硅硅片的表面进行湿法化学处理清洗之后进行腐蚀制绒，在其正面和背面形成微米级金字塔绒面结构；接着使用PECVD方法在硅片正面沉积一层本征非晶硅薄膜和一层P型非晶硅薄膜形成异质结发射极，在硅片背面沉积一层本征非晶硅薄膜和一层重掺N型非晶硅薄膜形成背电场；然后在硅片正反两面沉积透明导电薄膜；最后使用丝网印刷并烧结在硅片表面制备金属电极，得到完整的晶体硅异质结太阳能电池。

然而，以上工艺步骤中，第一步的硅片表面的湿法化学清洗非常关键。这是因为接下来使用PECVD沉积的多层非晶硅薄膜的厚度都非常小，为纳米级，所以对硅片表面的清洁程度要求非常高，任何杂质或者灰尘颗粒都会成为异质结的结构缺陷，严重影响电池的界面态密度，影响电池的开路电压。因此，目前工业上一般采用多道化学溶液和处理液反复清洗的方式。然而，这种方法不但导致成本升高，工序冗长，而且效果无法得到保证，还产生了废液处理等环境问题。此外，采用PECVD沉积法构造异质结的过程中，容易引发尖端放电，影响非晶硅薄膜质量，大大降低了良品率。

因此，开发一种晶体硅异质结太阳能电池的制备方法，以制备高质量的晶体硅异质结太阳能电池，具有积极的现实意义。

发明内容

本发明目的是提供一种晶体硅异质结太阳能电池。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅异质结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(1) 将N型单晶硅硅片进行表面化学清洗、腐蚀制绒；

(2) 将上述硅片的正面进行Si离子和B离子注入，在正面形成一层本征非晶硅薄膜；

在硅片的背面进行Si离子和B离子注入，在背面形成一层本征非晶硅薄膜；

(3) 对上述硅片正反面的本征非晶硅薄膜进行回刻；

(4) 在上述硅片正面沉积p型掺杂的非晶硅薄膜层；

(5) 在上述硅片反面沉积n型重掺杂的非晶硅薄膜层；

(6) 在上述硅片的正反两面设置透明导电薄膜层；

(7) 丝网印刷、烧结在硅片表面制备金属电极，即可得到晶体硅异质结太阳能电池。

上文中，所述步骤(1)中，腐蚀制绒形成的金字塔绒面结构，其金字塔尺寸大小通常控制在5到20微米。形成所述金字塔绒面结构时通常会使用碱性腐蚀等绒面处理手段进行光滑圆整处理，以达到去除毛刺和尖顶的目的。

所述步骤(2)中的Si离子注入使用乙硅烷或其它硅烷类气体做离子源。B离子注入可以使用乙硼烷，三氟化硼或其它含硼气体做离子源。

所述步骤(3)中的回刻工艺可以采用等离子刻蚀或化学刻蚀。

所述步骤(4)、(5)中掺杂非晶硅薄膜层可以采用PECVD方法沉积。

所述步骤(6)中透明导电薄膜层可以采用反应等离子体沉积或磁控溅射的方法制备，透明导电薄膜可使用ITO，IZO，IWO材料中的一种或是多种进行单独沉积或是共沉积。优选的方法是反应等离子体沉积法，因为该方法对衬底的表面损伤最小。所述透明导电薄膜层同时起到减反射作用。

上述技术方案中，所述步骤(2)中的离子注入的深度为20~30 nm。

上述技术方案中，所述步骤(3)中，回刻后的本征非晶硅薄膜层的厚度为2~6 nm。

上述技术方案中，所述步骤(4)中硅片正面沉积的p型掺杂的非晶硅薄膜层的厚度为2~8 nm。

上述技术方案中，所述步骤(5)中硅片背面沉积的n型重掺杂的非晶硅薄膜层的厚度为2~6 nm。