CN108461554A - 全背接触式异质结太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全背接触式异质结太阳能电池及其制备方法，其中该电池包括单晶硅片、第一本征非晶硅层、第二本征非晶硅层、减反射膜、第一背场、第二背场、发射极和正负电极；其中，第一本征非晶硅层设置在单晶硅片的正面，第二本征非晶硅层设置在单晶硅片的背面，减反射膜设置在第一本征非晶硅层上，第一背场设置在第二本征层之上，发射极设置在第二本征层和第二背场之间，发射极/第二背场和第一背场之间绝缘设置，电极设置在第一背场和第二背场上。本发明提供的全背接触式异质结太阳能电池及其制备方法，从本质上避免了单晶硅片正面的栅线对入射光线的遮挡，可实现4.5％以上的电流增益，有效提升了异质结太阳能电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种全背接触式异质结太阳能电池及其制备方法。
背景技术
异质结太阳能电池具有高效率、高稳定性、低温度系数、可双面发电以及成本下降空间大等优点，有望成为未来的主流光伏技术之一。
现有技术中的异质结太阳能电池通常包括非晶硅薄膜、透明导电膜层(TCO)、栅线电极等，而由于非晶硅薄膜、TCO层对入射太阳光的吸收，以及正面栅线的遮挡等原因，影响了该种结构太阳能电池短路电流密度的进一步提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种全背接触式异质结太阳能电池及其制备方法，以解决上述现有技术中的问题，提升电池的短路电流密度，提升电池发电效率。
本发明提供了一种全背接触式异质结太阳能电池，其中，包括：
单晶硅片；
设置在所述单晶硅片的正面的第一本征非晶硅层；
设置在所述单晶硅片的背面的第二本征非晶硅层；
设置在所述第一本征非晶硅层上的减反射膜层；
设置在所述第二本征非晶硅层上的发射极和第一背场，所述发射极和所述第一背场之间绝缘设置；
设置在所述发射极上的第二背场，所述第二背场与所述第一背场之间绝缘设置；
设置在所述第一背场和所述第二背场上的电极。
如上所述的全背接触式异质结太阳能电池，其中，优选的是，所述单晶硅片为N型单晶硅片。
如上所述的全背接触式异质结太阳能电池，其中，优选的是，所述第一本征非晶硅层和所述第二本征非晶硅层均为本征非晶硅薄膜或本征非晶硅氧合金薄膜。
如上所述的全背接触式异质结太阳能电池，其中，优选的是，所述电极为银栅电极或铜电极。
如上所述的全背接触式异质结太阳能电池，其中，优选的是，所述发射极为P型非晶硅薄膜或P型微晶硅薄膜。
本发明还提供了一种全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其中，包括如下步骤：
在单晶硅片的正面形成第一本征非晶硅层；
在所述第一本征非晶硅层上形成减反射膜；
在所述单晶硅片的背面形成第二本征非晶硅层；
在所述第二本征非晶硅层上的第一区域内形成发射极；
在所述第二本征非晶硅层上的除所述第一区域以外的其它区域和所述发射极上形成背场；
将所述第一区域上的所述发射极以及所述发射极上的背场与除所述第一区域以外的其它区域上的所述背场绝缘；
在所述背场上形成电极。
如上所述的全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其中，优选的是，在所述第二本征非晶硅层上的第一区域内形成发射极之前还包括：
对所述第二本征非晶硅层上的除第一区域以外的其它区域进行掩膜。
如上所述的全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其中，优选的是，通过等离子体增强化学气相沉积法或热丝化学气相沉积法形成所述第一本征非晶硅层、所述第二本征非晶硅层、所述减反射膜以及所述发射极。
如上所述的全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其中，优选的是，将所述第一区域上的所述发射极以及所述发射极上的背场与除所述第一区域以外的其它区域上的所述背场绝缘具体包括：
在所述背场上形成沟槽，以将所述第一区域上的所述发射极以及所述发射极上的背场与除所述第一区域以外的其它区域上的背场绝缘。
如上所述的全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其中，优选的是，在所述背场上形成沟槽，以将所述第一区域上的所述发射极以及所述发射极上的背场与除所述第一区域以外的其它区域上的背场绝缘具体包括：
通过机械刻划或激光刻划的方式在所述背场上形成沟槽。
如上所述的全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其中，优选的是，在所述第二本征非晶硅层上的除所述第一区域以外的其它区域和所述发射极上形成背场之前还包括：
对所述第二本征非晶硅层上的除所述第一区域以外的其它区域中的设定区域进行掩膜，以将所述第一区域和除所述第一区域以外的其它区域中的待形成背场的区域分离。
本发明提供的全背接触式异质结太阳能电池及其制备方法，从本质上避免了单晶硅片正面的栅线对入射光线的遮挡，可实现4.5％以上的电流增益，有效提升了异质结太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的全背接触式异质结太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的全背接触式异质结太阳能电池制备方法的流程图；
图3为对第二本征非晶硅层上的第二区域进行掩膜的状态图；
图4为形成背场后的状态图；
图5为在背场上形成沟槽后的状态图。
附图标记说明：
100-单晶硅片 200-第一本征非晶硅层
300-减反射膜层 400-第二本征非晶硅层
500-发射极 600-背场
610-第一背场 620-第二背场
700-电极 800-沟槽
900-掩膜板
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例提供了一种全背接触式异质结太阳能电池，其包括单晶硅片100、第一本征非晶硅层200、第二本征非晶硅层400、减反射膜层300、发射极500、第一背场610、第二背场620和正负电极700；其中，第一本征非晶硅层200设置在单晶硅片100的正面，第二本征非晶硅层400设置在单晶硅片100的背面，减反射膜层300设置在第一本征非晶硅层200上，第一背场610和发射极500均设置在第二本征非晶硅层400上，第二背场620设置在发射极500上，且发射极500/第二背场620和第一背场610之间绝缘设置，第二背场620与第一背场610绝缘设置，电极700设置在第一背场610和第二背场620上。
其中，发射极500和第二背场620均为高掺杂浓度的硅基薄膜，在发射极500和第二背场620的接触面形成NP隧穿结，由此可以直接实现空穴的传输。本发明实施例提供的全背接触式异质结太阳能电池，从本质上避免了在单晶硅片100正面设置电极栅线对入射光线的遮挡，可实现4.5％以上的电流增益，有效提升了异质结太阳能电池的光电转换效率。
为了使异质结太阳能电池获得较高的光电转换效率，单晶硅片100可以为N型单晶硅片。
需要说明的是，为了提高对单晶硅片100表面的钝化效果，提高器件整体少子寿命，第一本征非晶硅层200和第二本征非晶硅层400均可以为本征非晶硅薄膜(a-Si:H)或本征非晶硅氧合金薄膜(a-SiOx:H)，由此可以提高开路电压，从而提高电池的转换效率。优选的是，第一本征非晶硅层200和第二本征非晶硅层400均为本征非晶硅薄膜。
可以理解的是，为了使电极700获得较佳的导电性能，在本实施例中，电极700可以为银栅电极或铜电极。
发射极500可以为P型非晶硅薄膜或P型微晶硅薄膜，以提高电池的开路电压，进而提高电池的转换效率，优选的是，发射极500为P型微晶硅薄膜。
减反射膜层300可以为SiOx、SiNx、Ta2O5、TiO2中的一种，其作用主要是通过降低太阳光在电池表面的反射损失，从而增加电池的光吸收。优选地，减反射膜层300可以具有表面钝化的作用。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种全背接触式异质结太阳能电池制备方法，包括以下步骤：
S100、在单晶硅片100的正面形成第一本征非晶硅层200。
S200、在第一本征非晶硅层200上形成减反射膜层300。
S300、在单晶硅片100的背面形成第二本征非晶硅层400。
S400、在第二本征非晶硅层400上的第一区域内形成发射极500，如图3所示。
S500、在第二本征非晶硅层400上的除第一区域以外的其它区域和发射极500上形成背场600，如图4所示，其中，在本实施例中，除第一区域以外的其它区域可以为第二区域，第一区域和第二区域可以间隔设置。
S600、将第一区域上的发射极500以及发射极500上的背场与第二区域上的背场绝缘，如图5所示。
S700、在背场600上形成电极700。
进一步地，如图3所示，在步骤S400之前还包括：
S40、对第二区域进行掩膜。由于在形成发射极500时是在第二本征非晶硅层400的全部表面上进行，但是，为了简化工艺，避免因在第二本征非晶硅层400的全部表面上形成的发射极500后，还需要通过化学腐蚀或刻划的方式将第二本征非晶硅400上非发射极500区域进行除膜。但是，对于这种制备方法，在化学腐蚀和刻划的过程中易造成第二本征非晶硅层400的损伤，同时也无法保证对发射极500去除的精度控制。为此，在本实施例中，可以在形成发射极500之前对第二区域进行掩膜，以防止发射极500覆盖在第二区域，从而可以在形成发射极500的同时保留出第二区域，同时也简化了工艺。
其中，为了便于掩膜操作，可以通过在第二区域设置掩膜板900以对第二区域进行掩膜，待形成发射极500后，可以将掩膜板900移除。
需要说明的是，可以通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)或热丝化学气相沉积法(HWCVD)形成第一本征非晶硅层200、第二本征非晶硅层400、减反射膜层300以及发射极500。
进一步地，步骤S600具体可以包括：
S610、在背场600上形成沟槽，以将第一区域上的发射极500、发射极500上的背场分别和第二区域上的背场分离。
具体地，步骤S610可以具体包括：
通过机械刻划或激光刻划的方式在背场600上形成沟槽800，以将发射极500、发射极500上的第二背场620分别和第一背场610绝缘。
当然，沟槽800也可以通过其它方式形成，在另一种实施例中，在步骤S500之前可以包括：
对第二本征非晶硅层400上的除第一区域以外的其它区域中的设定区域进行掩膜，以将第一区域和除所述第一区域以外的其它区域中的待形成背场的区域分离，即在第二区域中的待形成的第一背场610的区域可以与第一区域分离，进而可以使发射极500和第二区域中的第一背场610绝缘。
对于电极700的制备，可以通过丝网印刷工艺或电镀工艺来实现，在本实施例中，优选的是，通过丝网印刷工艺制备电极700。
进一步地，在单晶硅片100的正面形成第一本征非晶硅层200之前，可以对单晶硅片100进行制绒清洗。制绒的目的是制作出能够减少表面太阳光反射的绒面结构，有效的绒面结构能够使得入射光在硅片表面多次反射和折射，增加了光的吸收，降低了反射率，有助于提高电池的性能。清洗的目的是要消除吸附在硅片表面的各类污染物，且清洗的洁净程度直接影响着电池片的成品率和可靠率，提升器件的整体少子寿命，提升电池开路电压。
本发明实施例提供的全背接触式异质结太阳能电池及其制备方法，从本质上避免了单晶硅片正面的栅线对入射光线的遮挡，可实现4.5％以上的电流增益，有效提升了异质结太阳能电池的光电转换效率。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种全背接触式异质结太阳能电池，其特征在于，包括：
单晶硅片；
设置在所述单晶硅片的正面的第一本征非晶硅层；
设置在所述单晶硅片的背面的第二本征非晶硅层；
设置在所述第一本征非晶硅层上的减反射膜层；
设置在所述第二本征非晶硅层上的发射极和第一背场，所述发射极和所述第一背场之间绝缘设置；
设置在所述发射极上的第二背场，所述第二背场与所述第一背场之间绝缘设置；
设置在所述第一背场和所述第二背场上的电极。
2.根据权利要求1所述的全背接触式异质结太阳能电池，其特征在于，所述单晶硅片为N型单晶硅片。
3.根据权利要求1所述的全背接触式异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一本征非晶硅层和所述第二本征非晶硅层均为本征非晶硅薄膜或本征非晶硅氧合金薄膜。
4.根据权利要求1所述的全背接触式异质结太阳能电池，其特征在于，所述电极为银栅电极或铜电极。
5.根据权利要求1所述的全背接触式异质结太阳能电池，其特征在于，所述发射极为P型非晶硅薄膜或P型微晶硅薄膜。
6.一种全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在单晶硅片的正面形成第一本征非晶硅层；
在所述第一本征非晶硅层上形成减反射膜；
在所述单晶硅片的背面形成第二本征非晶硅层；
在所述第二本征非晶硅层上的第一区域内形成发射极；
在所述第二本征非晶硅层上的除所述第一区域以外的其它区域和所述发射极上形成背场；
将所述第一区域上的所述发射极以及所述发射极上的背场与除所述第一区域以外的其它区域上的背场绝缘；
在所述背场上形成电极。
7.根据权利要求6所述的全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，在所述第二本征非晶硅层上的第一区域内形成发射极之前还包括：
对所述第二本征非晶硅层上的除第一区域以外的其它区域进行掩膜。
8.根据权利要求6所述的全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，通过等离子体增强化学气相沉积法或热丝化学气相沉积法形成所述第一本征非晶硅层、所述第二本征非晶硅层、所述减反射膜以及所述发射极。
9.根据权利要求6所述的全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，将所述第一区域上的所述发射极以及所述发射极上的背场与除所述第一区域以外的其它区域上的所述背场绝缘具体包括：
在所述背场上形成沟槽，以将所述第一区域上的所述发射极以及所述发射极上的背场与除所述第一区域以外的其它区域上的背场绝缘。
10.根据权利要求9所述的全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，在所述背场上形成沟槽，以将所述第一区域上的所述发射极以及所述发射极上的背场与除所述第一区域以外的其它区域上的背场绝缘具体包括：
通过机械刻划或激光刻划的方式在所述背场上形成沟槽。
11.根据权利要求9所述的全背接触式异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，在所述第二本征非晶硅层上的除所述第一区域以外的其它区域和所述发射极上形成背场之前还包括：
对所述第二本征非晶硅层上的除所述第一区域以外的其它区域中的设定区域进行掩膜，以将所述第一区域和除所述第一区域以外的其它区域中的待形成背场的区域分离。
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