[发明专利]一种柔性超薄晶硅电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性超薄晶硅电池及制备方法，本发明从上到下依次包括第一SiN_x薄膜、SiO₂钝化薄膜、p型单晶硅片、Al₂O₃薄膜、第二SiN_x薄膜和不锈钢衬底；所述的p型单晶硅片上表面织构化，且p型单晶硅形成n+发射极，得到p‑n结，p型单晶硅片背面采用激光打孔，并在孔内形成p+局部背表面场，并设置金属触点；p型单晶硅片上表面设有选择性发射结，发射结上设有金属电极；本发明的晶硅厚度在20‑40微米范围内，相对于已有报道电池结构，本电池在转换效率上具有显著提升。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及了一种具有柔性特征的、厚度在20-40微米范围内的超薄晶硅电池及备方法。对于由于晶硅厚度显著薄化造成的转换效率损失，从光学和电学两方面提出了有效解决解决方案，实现了晶硅太阳能电池转换效率比现有技术和报道的显著提高。

背景技术

近些年来，太阳能电池的市场化正在得到快速推广。在各种材料的光伏电池中，晶硅电池一直占据了光伏市场的主导地位，市场额95％以上。当前，产业晶硅电池典型厚度为170-180微米。该厚度的电池不具有柔性特征。一方面，不具备柔性特性的晶硅电池限制了其应用范围。另一方面，硅材料占据了电池成本的60％之高。因此，发展柔性功能、薄化晶硅电池具有独特的优势和意义，既扩大了应用范围，又能显著降低成本。截至目前，柔性薄晶硅电池包括自支撑和衬底两种。在目前的技术报道中，一方面，还未到有关晶硅厚度在20-40微米范围内、衬底上的高效超薄晶硅电池制备报道。另一方面，目前已有报道中的薄晶硅电池结构简单，理论上难以达到高的转换效率。此外，一些报道在前表面陷光采用了成本昂贵的电子束曝光制备掩模版，该方法不适用于商业电池路线。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种柔性超薄晶硅电池及制备方法。

本发明一种柔性超薄晶硅电池，从上到下依次包括第一SiN_x薄膜、SiO₂钝化薄膜、p型单晶硅片、Al₂O₃薄膜、第二SiN_x薄膜和不锈钢衬底；所述的p型单晶硅片上表面织构化，且p型单晶硅形成n+发射极，得到p-n结，其中n+发射极的掺杂浓度为1.0±0.2×10¹⁸/cm³，p型单晶硅片背面采用激光打孔，并在孔内形成p+局部背表面场，并设置铝金属触点；p型单晶硅片上表面设有发射结，发射结上设有金属电极；所述的第一SiN_x薄膜厚度为60-75纳米、SiO₂钝化薄膜厚度为8-10纳米、p型单晶硅片厚度为25-50微米、Al₂O₃薄膜厚度为8-10纳米、第二SiN_x薄膜厚度为30-40纳米，不锈钢衬底厚度为1.5-2毫米。

作为优选，还包括第一SiO_x薄膜和第二SiO_x薄膜；其中第一SiO_x薄膜设置在第一SiN_x薄膜上方；第二SiO_x薄膜设置在第二SiN_x薄膜下方，所述的第一SiO_x薄膜厚度为40-45纳米，第二SiO_x薄膜厚度为100-250纳米。

本发明一种柔性超薄晶硅电池的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：在厚度为20-40微米掺杂浓度为(2.0±0.2)×10¹⁶/cm³的p型单晶硅片背面依次制备Al₂O₃薄膜和SiN_x薄膜；其中Al₂O₃薄膜厚度为8-10纳米，SiN_x薄膜厚度为30-40纳米；

步骤二：对步骤一得到的p型单晶硅片背面采用激光打孔，并在孔内形成p+局部背表面场，并设置金属触点；