[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN115763632A - 太阳电池及太阳电池的制备方法 - Google Patents

太阳电池及太阳电池的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115763632A
CN115763632A CN202211518839.5A CN202211518839A CN115763632A CN 115763632 A CN115763632 A CN 115763632A CN 202211518839 A CN202211518839 A CN 202211518839A CN 115763632 A CN115763632 A CN 115763632A
Authority
CN
China
Prior art keywords
seed layer
copper seed
transparent conductive
conductive film
solar cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211518839.5A
Other languages
English (en)
Inventor
魏科胜
徐磊
王金
余义
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongwei Solar Anhui Co Ltd
Original Assignee
Tongwei Solar Anhui Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongwei Solar Anhui Co Ltd filed Critical Tongwei Solar Anhui Co Ltd
Priority to CN202211518839.5A priority Critical patent/CN115763632A/zh
Publication of CN115763632A publication Critical patent/CN115763632A/zh
Priority to PCT/CN2023/103109 priority patent/WO2024113808A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本公开提供了一种太阳电池及其制备方法，其包括：太阳电池基片、透明导电薄膜、第一铜种子层、第二铜种子层和栅线电极；透明导电薄膜是经过退火处理后制备所得的透明导电薄膜，退火处理在包括保护性气体的退火气氛中进行且保持退火温度恒定；第一铜种子层通过蒸镀的方式制备得到，第二铜种子层通过溅射的方式制备得到。通过对透明导电薄膜进行退火处理和蒸镀制备第一铜种子层的搭配，能够尽可能降低铜种子层制备过程中对于透明导电薄膜的损伤，减少透明导电薄膜上产生的孔洞，进而改善透明导电薄膜在铜种子层制备过程中发生的电接触性能和透过性劣化的问题，提高太阳电池的转换效率。

Description

太阳电池及太阳电池的制备方法
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，特别是涉及一种太阳电池及太阳电池的制备方法。
背景技术
太阳能是一种完全清洁的能源，实现大规模利用太阳能有助于减少人类对于化石能源的需求，符合当下可持续发展的要求。太阳电池能够将太阳能转化为电能，被认为是利用太阳能的有效方式。
栅线电极用于将太阳电池中的光生电流导出至外电路，是太阳电池的重要组成部分。以异质结太阳电池(Heterojunction with Intrinsic Thinfilm，HJT)为例，异质结太阳电池中的栅线电极的制备工艺中通常包括在双面丝印银浆。这种制备方法需要消耗大量的银浆，这明显导致了异质结太阳电池的生产成本较高。
为了降低生产成本，目前的许多研究逐渐转向通过电镀铜等工艺，制备铜栅线电极。铜栅线电极的制备工艺中通常包括铜种子层的制备和在铜种子层上电镀铜。其中铜种子层通常通过磁控溅射的方式进行制备。这种制备方式存在如下问题。一方面，制备铜种子层的过程中，溅射的铜原子具有较高的能量，会在位于下方的透明导电薄膜上碰撞并形成细小的孔洞，这些孔洞不仅会增加光线的反射，还会使铜种子层与透明导电薄膜之间的电接触性能变差。另一方面，磁控溅射的方式还会产生能量较高的铜离子，这些铜离子能够注入透明导电薄膜中，导致透明导电薄膜的透过性变差。上述各因素的综合作用，最终导致了太阳电池的效率发生显著降低。
发明内容
有鉴于此，为了提高太阳电池的转换效率，有必要提供一种太阳电池。
本公开的实施例提供了一种太阳电池，其包括：太阳电池基片、透明导电薄膜、第一铜种子层、第二铜种子层和栅线电极，所述透明导电薄膜、所述第一铜种子层、所述第二铜种子层和所述栅线电极依次层叠设置于所述太阳电池基片的至少一侧表面上；
所述透明导电薄膜是经过退火处理后制备所得的透明导电薄膜，所述退火处理在抽真空环境中进行且保持退火温度恒定；所述第一铜种子层通过蒸镀的方式制备得到，所述第二铜种子层通过溅射的方式制备得到。
在本公开的一些实施例中，经过退火处理后制备所得的所述透明导电薄膜的载流子浓度在1021/cm3以上。
进一步地，本公开还提供了一种上述实施例的太阳电池的制备方法，其包括如下步骤：
提供所述太阳电池基片，所述太阳电池基片上层叠设置有透明导电薄膜前体；
将所述透明导电薄膜前体置于抽真空环境中，对所述透明导电薄膜前体进行退火处理，保持退火温度恒定，形成所述透明导电薄膜；
通过蒸镀的方式在所述透明导电薄膜上沉积所述第一铜种子层；
通过溅射的方式在所述第一铜种子层上沉积所述第二铜种子层；
在所述第二铜种子层上制备栅线电极。
在该实施例的一些示例中，在对所述透明导电薄膜进行退火处理的步骤中，向退火腔室中持续通入氢气和保护性气体，所述保护性气体选自氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或多种；和/或，
在对所述透明导电薄膜进行退火处理的步骤中，控制退火温度为100℃～200℃。
在该实施例的一些示例中，在沉积所述第一铜种子层的步骤中，向沉积腔室中通入氢气和保护性气体并使其形成离子流，通过所述离子流轰击铜靶材以产生铜原子，产生的所述铜原子扩散至所述透明导电薄膜上形成所述第一铜种子层。
在该实施例的一些示例中，在沉积第一铜种子层的步骤中，控制沉积温度在1600℃以上。
在该实施例的一些示例中，控制制备的所述第一铜种子层的厚度为20nm～100nm。
在该实施例的一些示例中，在沉积所述第一铜种子层的步骤中，控制沉积速率为0.1nm/s～3.0nm/s；和/或
控制蒸镀功率为≤10kW。
在该实施例的一些示例中，控制制备的所述第二铜种子层的厚度为100nm～200nm。
在该实施例的一些示例中，在沉积所述第二铜种子层的步骤中，控制沉积温度为20℃～60℃。
在本公开提供的太阳电池中，包括太阳电池基片、透明导电薄膜、第一铜种子层、第二铜种子层和栅线电极。其中，透明导电薄膜是经过退火处理后制备所得的透明导电薄膜，退火处理在包括保护性气体的退火气氛中进行且保持退火温度恒定；第一铜种子层通过蒸镀的方式制备得到，第二铜种子层通过溅射的方式制备得到。
传统技术中的铜种子层通常直接以磁控溅射方式制备在透明导电薄膜上。相较于传统技术，该太阳电池至少具有如下有益效果：经过退火处理后的透明导电薄膜的结晶度以及致密程度能够得到显著提高，因而具有较高的表面抗性，而蒸镀产生的铜原子能量较低。通过退火处理的透明导电薄膜和蒸镀的第一铜种子层的搭配，能够尽可能降低铜种子层制备过程中对于透明导电薄膜的损伤，减少透明导电薄膜上产生的孔洞，进而改善透明导电薄膜在铜种子层制备过程中发生的电接触性能和透过性劣化的问题，提高太阳电池的转换效率。进一步地，第一铜种子层和第二铜种子层的搭配确保了整体铜种子层的附着性和导电性，并使得其适用于进一步形成栅线电极。
附图说明
图1示出了本公开一个实施例中的太阳电池的制备方法；
图2示出了图1的制备方法中步骤S1提供的太阳电池基片的结构示意图；
图3示出了图1的制备方法中步骤S2制备的器件结构示意图；
图4示出了图1的制备方法中步骤S3制备的器件结构示意图；
图5示出了图1的制备方法中步骤S4制备的器件结构示意图；
图6示出了图1的制备方法制备的太阳电池的结构示意图；
其中，各附图标记及其含义如下：
100、衬底；111、正面本征非晶硅层；112、正面掺杂非晶硅层；113、正面透明导电薄膜；1130、正面透明导电薄膜前体；114、正面第一铜种子层；115、正面第二铜种子层；116、正面栅线电极；121、背面本征非晶硅层；122、背面掺杂非晶硅层；123、背面透明导电薄膜；1230、背面透明导电薄膜前体；124、背面第一铜种子层；115、背面第二铜种子层；116、背面栅线电极。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合，本文所使用的“多”包括两个或两个以上的项目。
在本发明中，如果没有相反的说明，组合物中各组分的份数之和可以为100重量份。如果没有特别指出，本发明的百分数(包括重量百分数)的基准都是组合物的总重量，另，本文中的“wt％”表示质量百分数，“at％”表示原子百分数。
在本文中，除非另有说明，各个反应步骤可以按照文中顺序进行，也可以不按文中顺序进行。例如，各个反应步骤之间可以包含其他步骤，而且反应步骤之间也可以适当调换顺序。这是技术人员根据常规知识和经验可以确定的。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。
本公开的一个实施例提供了一种太阳电池，其包括：太阳电池基片、透明导电薄膜、第一铜种子层、第二铜种子层和栅线电极，透明导电薄膜、第一铜种子层、第二铜种子层和栅线电极依次层叠设置于太阳电池基片的至少一侧表面上；透明导电薄膜是经过退火处理后制备所得的透明导电薄膜，退火处理在抽真空环境中进行且保持退火温度恒定；第一铜种子层通过蒸镀的方式制备得到，第二铜种子层通过溅射的方式制备得到。
可以理解，太阳电池中除位于内层的具有光生伏特效应的功能结构之外，还具有位于外侧的透明导电薄膜和栅线电极。太阳电池基片指的是具有透明导电薄膜、但还不具有位于表层的栅线电极的太阳电池半成品。该太阳电池基片的来源可以是市售的还未制备有栅线电极的半成品，也可以是在先的制程中制备形成的太阳电池半成品。
可以理解，对太阳电池基片上的透明导电薄膜进行退火处理时，需要将透明导电薄膜加热至预设的退火温度，以改善透明导电薄膜内部的晶体结构。
可以理解，在沉积第一铜种子层时，采用蒸镀的方式进行制备。蒸镀指的是使待镀膜的材料发生气化，粒子扩散至待镀膜的基材表面形成镀层的工艺方法。其中，使待镀膜的材料发生气化的方式通常是加热蒸发，加热蒸发的方式包括电阻加热、电子束加热。射频感应加热、电弧加热和激光加热等。在沉积第二铜种子层时，采用溅射的方式进行制备。溅射指的是通过带电粒子轰击靶材，加速的粒子与靶材表面的原子碰撞并发生能量和动量的转移，使得靶材表面的原子逸出并轰击至待镀膜的基材表面形成镀层的工艺方法。其中，溅射的方式包括直流溅射、交流溅射、反应溅射和磁控溅射等。相对于蒸镀的方式，溅射的方式制备的铜种子层更为致密、导电性较好，其与透明导电薄膜之间的结合得也更为牢固，因此传统技术中一般都采用溅射的方式直接在透明导电薄膜上制备铜种子层，再于该铜种子层上电镀栅线电极。
在本公开提供的太阳电池中，包括太阳电池基片、透明导电薄膜、第一铜种子层、第二铜种子层和栅线电极。其中，透明导电薄膜是经过退火处理后制备所得的透明导电薄膜，退火处理在包括保护性气体的退火气氛中进行且保持退火温度恒定；第一铜种子层通过蒸镀的方式制备得到，第二铜种子层通过溅射的方式制备得到。
传统技术中的铜种子层通常直接以磁控溅射方式制备在透明导电薄膜上。相较于传统技术，该太阳电池至少具有如下有益效果：经过退火处理后的透明导电薄膜的结晶度以及致密程度能够得到显著提高，因而具有较高的表面抗性，而蒸镀产生的铜原子能量较低。通过退火处理的透明导电薄膜和蒸镀的第一铜种子层的搭配，能够尽可能降低铜种子层制备过程中对于透明导电薄膜的损伤，减少透明导电薄膜上产生的孔洞，进而改善透明导电薄膜在铜种子层制备过程中发生的电接触性能和透过性劣化的问题，提高太阳电池的转换效率。进一步地，第一铜种子层和第二铜种子层的搭配确保了整体铜种子层的附着性和导电性，并使得其适用于进一步形成栅线电极。
退火处理能够使得透明导电薄膜的致密性和载流子浓度得到明显提升。在该实施例的一些示例中，经过退火处理后制备所得的透明导电薄膜的载流子浓度在1021/cm3以上。这一掺杂浓度大于临界浓度(7.1×1018/cm3)，因此其导带中的低能态被电子填充，这使得透明导电薄膜的光学宽度增加，实际光谱吸收限波长蓝移。
本公开进一步提供了一种太阳电池的制备方法，其包括如下步骤：
提供太阳电池基片，太阳电池基片上层叠设置有透明导电薄膜前体；
将透明导电薄膜前体置于抽真空环境中，对透明导电薄膜前体进行退火处理，保持退火温度恒定，形成透明导电薄膜；
通过蒸镀的方式在透明导电薄膜上沉积第一铜种子层；
通过溅射的方式在第一铜种子层上沉积第二铜种子层；
在第二铜种子层上制备栅线电极。
为了便于理解本公开提供的一种太阳电池的制备方法，本公开提供了图1，其示出了一种太阳电池的制备方法的具体实施方式，该太阳电池的制备方法包括步骤S1～步骤S5。
步骤S1，参照图2所示，提供太阳电池基片。
在该实施例的一些示例中，该太阳电池基片包括衬底100、正面本征非晶硅层111、正面掺杂非晶硅层112、背面本征非晶硅层121和背面掺杂非晶硅层122，正面本征非晶硅层111设置于衬底100的正面，正面掺杂非晶硅层112设置于正面本征非晶硅层111上，背面本征非晶硅层121设置于衬底100的背面，背面掺杂非晶硅层122设置于背面本征非晶硅层121上。该太阳电池基片上分别设置有两个透明导电薄膜，分别为正面透明导电薄膜前体1130和背面透明导电薄膜前体1230，正面透明导电薄膜前体1130设置于正面掺杂非晶硅上，背面透明导电薄膜前体1230设置于背面掺杂非晶硅上。可以理解，该太阳电池基片为异质结太阳电池的基片。透明导电薄膜前体可以是直接沉积在太阳电池基片上的透明导电材料，其未经退火处理。该透明导电材料可以选自氧化铟锡、氧化铝锌和掺氟氧化锡中的一种或多种。进一步可选地，该透明导电材料为氧化铟锡膜层。
可选的，该太阳电池基片可以包括是硅太阳电池基片。硅太阳电池基片指的是以单晶硅、多晶硅或非晶硅作为基材制备的、具有光生伏特效应的电池基片。
在其他一些实施例中，该太阳电池基片上的透明导电薄膜前体也可以仅设置于正面掺杂非晶硅上或背面掺杂非晶硅上。
在该实施例的一些示例中，该太阳电池基片中衬底100为硅衬底。
在该实施例的一些示例中，该太阳电池基片中的衬底100上具有金字塔状结构的绒面。
步骤S2，对透明导电薄膜前体进行退火处理。
其中，对太阳电池基片中的透明导电薄膜前体进行退火处理的步骤包括：将透明导电薄膜前体置于抽真空环境中，对透明导电薄膜前体进行退火处理，保持退火温度恒定，形成透明导电薄膜。对透明导电薄膜前体进行退火处理的作用是提高其晶化程度和致密程度，另外还可以起到改善透明导电薄膜电导率的作用。
参照图3所示，其示出了对图2的结构进行退火处理后的结构示意图。经过退火处理后，正面透明导电薄膜前体1130转化为正面透明导电薄膜113，背面透明导电薄膜前体1230转化为背面透明导电薄膜123。
在该实施例的一些示例中，在对透明导电薄膜前体进行退火处理的步骤中，将太阳电池基片中置于退火腔室中，控制退火温度为100℃～200℃。例如，可选地，控制退火温度为100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃，或上述各退火温度之间的范围。
其中，控制退火温度在该范围内，能够使得透明导电薄膜前体的结晶度、致密程度和载流子浓度提高，提高透明导电薄膜的电接触性能。例如，退火后形成的透明导电薄膜中的载流子浓度一般在1021/cm3以上，属于重度掺杂，大于临界浓度(7.1×1018/cm3)，因此透明导电薄膜中的导带中的低能态被电子填充，透明导电薄膜的光学带宽增加，实际光谱吸收限波长蓝移。
在该实施例的一些示例中，在对透明导电薄膜前体进行退火处理的步骤中，将太阳电池基片置于退火腔室中，并向退火腔室中通入氢气和保护性气体。在氢气和保护性气体的作用下，能够保护透明导电薄膜在退火过程中不被进一步氧化而产生新的杂质。另外，通入的氢气能够使得透明导电薄膜附着有氢离子，其能够在后续铜种子层的制备过程中阻止铜离子注入至透明导电薄膜中，改善铜离子向透明导电薄膜中的注入情况。
其中，可选地，保护性气体应当选自基本不与透明导电薄膜发生反应的气体，例如可以包括氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或多种。
在该实施例的一些具体示例中，持续向退火腔室中通入气体，并且对该退火腔室进行抽真空处理。
在该实施例的一些示例中，通入的气体流量为100sccm～1000sccm。
步骤S3，通过蒸镀的方式在透明导电薄膜上制备第一铜种子层。
参照图4所示，其示出了在图3所示的结构上制备第一铜种子层的结构示意图，该器件结构在图3示出的太阳电池基片的基础上，进一步设置了正面第一铜种子层114和背面第一铜种子层124。
其中，蒸镀的方式指的是通过加热蒸发，以使铜靶材上的原子逸出并扩散吸附至基底上。相比于溅射的方式，蒸镀的方式产生的铜原子动能较低。先对透明导电薄膜进行退火处理，再通过蒸镀的方式在透明导电薄膜上制备第一铜种子层，在铜种子层的扩散吸附成膜的过程中，基本不会对透明导电薄膜产生轰击损伤，因而能够减少透明导电薄膜上细小孔洞的产生。
在该实施例的一些示例中，在沉积第一铜种子层的步骤中，控制沉积温度在1600℃以上。
在该实施例的一些示例中，在沉积第一铜种子层的步骤中，可以控制第一铜种子层的厚度为20nm～100nm。可选地，在沉积第一铜种子层的步骤中，可以控制第一铜种子层的厚度为50nm～70nm。例如，第一铜种子层的厚度为50nm、55nm、60nm、65nm、70nm，或其中各厚度之间的范围。该示例中的第一铜种子层的厚度一方面不会太薄，因而能够阻止后续溅射制备第二铜种子层时铜原子对于透明导电薄膜的轰击；另一方面该厚度也不会太厚，能够尽可能降低蒸镀制备的第一铜种子层在附着力、致密程度和电接触性能方面带来的负面影响。
在该实施例的一些示例中，在沉积第一铜种子层的步骤中，向沉积腔室中通入氢气和保护性气体并使氢气和保护性气体形成离子流，通过离子流轰击铜靶材，在铜靶材表面产生局部高温从而使得膜材表面的铜原子蒸发，并最终扩散吸附至太阳电池基片表面，形成第一铜种子层。其中，在离子流的作用下，不仅可以产生蒸发的铜原子，其中部分铜原子还会发生离子化，最终形成离子态气团，便于吸附在太阳电池基片表面，形成第一铜种子层。其中，通入的氢气能够使得透明导电薄膜表面产生大量的氢离子，其活跃程度大于铜离子，能够阻止铜离子注入至透明导电薄膜中，改善铜离子向透明导电薄膜中的注入情况。
在该实施例的一些示例中，控制通入的氢气和保护性气体的流量为100sccm～1200sccm。
在该实施例的一些示例中，可以控制沉积速率为0.1nm/s～3nm/s，以获得质量较佳的第一铜种子层。
在该实施例的一些示例中，控制沉积压力为0.5Pa～2.0Pa。
在该实施例的一些示例中，控制蒸镀功率≤10kW，例如，可选地，控制蒸镀功率为100W、1kW、3kW、5kW、7kW、9kW、10kW，或其中各蒸镀功率之间的范围。
可以理解，在该实施例的其他示例中，蒸镀的工艺参数也可以按照蒸镀机台上的默认设置进行配制。
通过步骤S2～S3，能够在尽可能不损伤透明导电薄膜的情况下，于透明导电薄膜表面沉积得到第一铜种子层，然而蒸镀制备的第一铜种子层的导电性能、粘附性能均较差，难以直接作为后续铜栅线电极制备时所需的铜种子层，因而本实施例在步骤S4中还制备了第二铜种子层。第一铜种子层直接附着于透明导电薄膜表面，起到间隔后续溅射制备的第二铜种子层的作用，阻挡溅射过程中铜原子对透明导电薄膜的轰击。
步骤S4，通过溅射的方式在第一铜种子层上制备第二铜种子层。
参照图5所示，其示出了在图4所示的结构上制备第二铜种子层的结构示意图，该器件结构在图4示出的器件结构的基础上，进一步设置了位于正面第一铜种子层114上的正面第二铜种子层115，以及位于背面第一铜种子层124上的背面第二铜种子层115。
其中，溅射的方式指的是通过带电粒子轰击靶材产生高速粒子，高速粒子轰击至材料表面发生沉积。溅射的方式制备的第二铜种子层的致密性和附着性能均明显较高，具有较好的导电性能，适合作为后续铜栅线电极的制备。
在该实施例的一些示例中，在沉积第二铜种子层的步骤中，控制沉积温度为20℃～60℃。
在该实施例的一些示例中，第二铜种子层的厚度比第一铜种子层的厚度厚。可选地，第二铜种子层的厚度是第一铜种子层厚度的两倍以上。第二铜种子层用于作为供后续栅线电极生长的主要部分，制备较厚的第二铜种子层。
在该实施例的一些示例中，在沉积第二铜种子层的步骤中，可以控制第二铜种子层的厚度为100nm～200nm。可选地，在沉积第二铜种子层的步骤中，可以控制第二铜种子层的厚度为100nm、110nm、120nm、140nm、150nm、170nm、180nm、200nm，或其中各厚度之间的范围。
在该实施例的一些示例中，在沉积第二铜种子层的步骤中，可以控制溅射的功率为100W～2000W。可选地，在沉积第二铜种子层的步骤中，可以控制溅射的功率为100W、300W、500W、700W、1000W、1200W、1500W、1800W、2000W，或其中各溅射功率之间的范围。
在该实施例的一些示例中，在沉积第二铜种子层的步骤中，控制第二铜种子层的沉积速率为0.4nm/s～1.0nm/s，以获得质量较佳的第二铜种子层。
在该实施例的一些示例中，在沉积第二铜种子层的步骤中，向沉积腔室中通入保护性气体。可选地，该保护性气体选自不与铜反应的气体，例如氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或多种。
在该实施例的一些示例中，在沉积第二铜种子层的步骤中，向沉积腔室中通入的气体流速为100sccm～1200sccm。
在该实施例的一些示例中，在沉积第二铜种子层的步骤中，持续对沉积腔室进行抽真空处理，以控制沉积腔室中的真空度处于合适的沉积条件。
通过步骤S4制备第二铜种子层，制备的第二铜种子层的膜层较第一铜种子层致密，膜层紧密连接，并且可以实现快速、批量生产。
步骤S5，在第二铜种子层上制备栅线电极。
在该实施例的一些示例中，制备栅线电极的方法可以是电镀。可选地，栅线电极的材料包括铜。
可以理解，栅线电极用于将太阳电池在工作时产生的电流导出至用电器中。在太阳电池基片上制备栅线电极之后，可以完成该太阳电池的制备过程。该太阳电池后续还可以经过封装、测试以投入实际使用。
进一步地，本公开还提供了一种太阳电池，该太阳电池可由上述太阳电池的制备方法制备得到。
参照图6所示，本公开提供的一种太阳电池的实施例中，包括太阳电池基片、透明导电薄膜、第一铜种子层、第二铜种子层和栅线电极，透明导电薄膜、第一铜种子层、第二铜种子层和栅线电极依次层叠设置于太阳电池基片的至少一侧表面上；透明导电薄膜是经过退火处理后制备所得的透明导电薄膜，退火处理在包括保护性气体的退火气氛中进行且保持退火温度恒定；第一铜种子层通过蒸镀的方式制备得到，第二铜种子层通过溅射的方式制备得到。
在图6示出的实施例中，在太阳电池基片的相对的正面和背面均设置有透明导电薄膜、第一铜种子层、第二铜种子层和栅线电极。其中，透明导电薄膜包括正面透明导电薄膜113和背面透明导电薄膜123，第一铜种子层包括正面第一铜种子层114和背面第一铜种子层124，第二铜种子层包括正面第二铜种子层115和背面第二铜种子层115，栅线电极包括正面栅线电极116和背面栅线电极116。正面第一铜种子层114、正面第二铜种子层115和正面栅线电极116依次层叠设置于正面透明导电薄膜113上，背面第一铜种子层124、背面第二铜种子层115和背面栅线电极116依次层叠设置于背面透明导电薄膜123上。
为了更易于理解及实现本发明，以下还提供了如下较易实施的、更为具体详细的试验例及对比例作为参考。通过下述具体试验例和对比例的描述及性能结果，本发明的各实施例及其优点也将显而易见。在以下各试验例与对比例中，
如无特殊说明，以下各实施例和对比例所用的原材料皆可从市场上常规购得。
以下各实施例和对比例中所用的太阳电池基片为异质结太阳电池基片，其包括具有N型硅衬底，N型硅衬底的厚度为150μm，N型硅衬底正面上依次层叠设置有正面本征非晶硅层、N型掺杂非晶硅层、正面透明导电薄膜，N型硅衬底背面上依次层叠设置有背面本征非晶硅层、P型掺杂非晶硅层和背面透明导电薄膜，其中正面透明导电薄膜和背面透明导电薄膜均为110nm厚的氧化铟锡膜层。
实施例1
提供异质结太阳电池基片；
将异质结太阳电池基片上的透明导电薄膜进行退火处理，退火温度设定为150℃，并同时通入800sccm的氩气和氢气的混合气体；
将异质结太阳电池基片置于反应等离子镀膜工艺(RPD)的沉积腔室中，蒸镀制备第一铜种子层，在蒸镀过程中，控制蒸镀功率为100W，氩气流量为1000sccm，沉积速率为2nm/s，工艺时间为30s，沉积压力为0.7Pa，沉积温度为100℃，制备的第一铜种子层的厚度为60nm；
将异质结太阳电池基片转移至磁控溅射工艺的沉积腔室中，溅射制备第二铜种子层，在溅射过程中，控制蒸镀功率为200W，氩气流量为1000sccm，控制沉积速率为0.5nm/s，工艺时间为200s，沉积压力为0.5Pa，沉积温度为40℃，制备的第二种子层的厚度为100nm；
将异质结太阳电池基片转移至电镀槽中，电镀制备铜栅线电极。
实施例2
提供异质结太阳电池基片；
将异质结太阳电池基片上的透明导电薄膜进行退火处理，退火温度设定为150℃，并同时通入800sccm的氩气和氢气的混合气体；
将异质结太阳电池基片置于反应等离子镀膜工艺(RPD)的沉积腔室中，蒸镀制备第一铜种子层，在蒸镀过程中，控制蒸镀功率为100W，氩气流量为1000sccm，沉积速率为2nm/s，工艺时间为20s，沉积压力为0.7Pa，沉积温度为100℃，制备的第一铜种子层的厚度为40nm；
将异质结太阳电池基片转移至磁控溅射工艺的沉积腔室中，溅射制备第二铜种子层，在溅射过程中，控制蒸镀功率为200W，氩气流量为1000sccm，控制沉积速率为0.5nm/s，工艺时间为240s，沉积压力为0.5Pa，沉积温度为40℃，制备的第二种子层的厚度为120nm；
将异质结太阳电池基片转移至电镀槽中，电镀制备铜栅线电极。
对比例1
提供异质结太阳电池基片；
将异质结太阳电池基片转移至磁控溅射工艺的沉积腔室中，溅射制备第二铜种子层，在溅射过程中，控制蒸镀功率为200W，氩气流量为1000sccm，控制沉积速率为0.5nm/s，工艺时间为320s，沉积压力为0.5Pa，沉积温度为40℃，制备的第二种子层的厚度为160nm；
将异质结太阳电池基片转移至电镀槽中，电镀制备铜栅线电极。
对比例2
提供异质结太阳电池基片；
将异质结太阳电池基片上的透明导电薄膜进行退火处理，退火温度设定为150℃，并同时通入800sccm的氩气和氢气的混合气体；
将异质结太阳电池基片转移至磁控溅射工艺的沉积腔室中，溅射制备第二铜种子层，在溅射过程中，控制蒸镀功率为200W，氩气流量为1000sccm，控制沉积速率为0.5nm/s，工艺时间为320s，沉积压力为0.5Pa，沉积温度为40℃，制备的第二种子层的厚度为160nm；
将异质结太阳电池基片转移至电镀槽中，电镀制备铜栅线电极。
对比例3
提供异质结太阳电池基片；
将异质结太阳电池基片上的透明导电薄膜进行退火处理，退火温度设定为150℃，并同时通入800sccm的氩气和氢气的混合气体；
将异质结太阳电池基片置于反应等离子镀膜工艺(RPD)的沉积腔室中，蒸镀制备第一铜种子层，在蒸镀过程中，控制蒸镀功率为100W，氩气流量为1000sccm，沉积速率为2nm/s，工艺时间为80s，沉积压力为0.7Pa，沉积温度为100℃，制备的第一铜种子层的厚度为160nm；
将异质结太阳电池基片转移至电镀槽中，电镀制备铜栅线电极。
测试：测试上述各实施例和对比例制备的太阳电池电极的电性能和栅线电极的拉力。其中，太阳电池电极的电性能包括转换效率Eff、开路电压Voc、短路电流Isc、填充因子FF、串联电阻Rs和并联电阻Rsh。为了便于进行对照，以对比例1的各项电性能和拉力为100％，对其他各实施例和对比例的电性能和拉力进行归一化处理，结果可见于表1。
表1.归一化处理后的各实施例及对比例的电性能与拉力结果
E<sub>ff</sub> V<sub>oc</sub> I<sub>sc</sub> FF R<sub>s</sub> R<sub>sh</sub> 拉力
对比例1 100.00％ 100.00％ 100.00％ 100.00％ 100.00％ 100.00％ 100.00％
实施例1 100.21％ 100.00％ 100.37％ 100.05％ 99.15％ 100.20％ 100.03％
实施例2 100.10％ 100.00％ 100.28％ 100.04％ 99.37％ 101.49％ 100.09％
对比例2 100.01％ 100.01％ 100.04％ 99.99％ 99.54％ 100.09％ 100.03％
对比例3 100.02％ 100.01％ 100.03％ 100.00％ 99.75％ 100.21％ 100.02％
参照表1所示，实施例1和实施例2均对透明导电薄膜进行了退火处理，并且采用蒸镀的方式制备第一铜种子层，最终制备的太阳电池的转换效率(Eff)相较于对比例1分别提高了0.21％和0.1％。对比例2虽然进行了退火处理，但之后直接溅射沉积第二铜种子层，其太阳电池的转换效率并未得到明显提高，这可能主要是由于溅射的第二铜种子层仍然对退火后的透明导电薄膜带来了较为明显的损伤。对比例3虽然进行了退火处理，但之后仅蒸镀沉积第一铜种子层，其太阳电池的转换效率也未得到明显提高，这可能主要是由于蒸镀的第一铜种子层质量较差，导致栅线电极与太阳电池基片之间电接触不良，进而导致太阳电池的转换效率提升不明显。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种太阳电池，其特征在于，包括：太阳电池基片、透明导电薄膜、第一铜种子层、第二铜种子层和栅线电极，所述透明导电薄膜、所述第一铜种子层、所述第二铜种子层和所述栅线电极依次层叠设置于所述太阳电池基片的至少一侧表面上；
所述透明导电薄膜是经过退火处理后制备所得的透明导电薄膜，所述退火处理在抽真空环境中进行且保持退火温度恒定；所述第一铜种子层通过蒸镀的方式制备得到，所述第二铜种子层通过溅射的方式制备得到。
2.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，经过退火处理后制备所得的所述透明导电薄膜的载流子浓度在1021/cm3以上。
3.根据权利要求1～2任一项所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供所述太阳电池基片，所述太阳电池基片上层叠设置有透明导电薄膜前体；
将所述透明导电薄膜前体置于抽真空环境中，对所述透明导电薄膜前体进行退火处理，保持退火温度恒定，形成所述透明导电薄膜；
通过蒸镀的方式在所述透明导电薄膜上沉积所述第一铜种子层；
通过溅射的方式在所述第一铜种子层上沉积所述第二铜种子层；
在所述第二铜种子层上制备栅线电极。
4.根据权利要求3所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，在对所述透明导电薄膜进行退火处理的步骤中，持续向退火腔室中通入氢气和保护性气体；和/或，
在对所述透明导电薄膜进行退火处理的步骤中，控制退火温度为100℃～200℃。
5.根据权利要求3～4任一项所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，在沉积所述第一铜种子层的步骤中，向沉积腔室中通入氢气和保护性气体并使其形成离子流，通过所述离子流轰击铜靶材以产生铜原子，产生的所述铜原子扩散至所述透明导电薄膜上形成所述第一铜种子层。
6.根据权利要求5所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，在沉积第一铜种子层的步骤中，控制沉积温度在1600℃以上。
7.根据权利要求5所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，控制制备的所述第一铜种子层的厚度为20nm～100nm。
8.根据权利要求5所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，在沉积所述第一铜种子层的步骤中，控制沉积速率为0.1nm/s～3.0nm/s；和/或
控制蒸镀功率为≤10kW。
9.根据权利要求3～4和6～8任一项所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，控制制备的所述第二铜种子层的厚度为100nm～200nm。
10.根据权利要求9所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，在沉积所述第二铜种子层的步骤中，控制沉积温度为20℃～60℃。
CN202211518839.5A 2022-11-30 2022-11-30 太阳电池及太阳电池的制备方法 Pending CN115763632A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211518839.5A CN115763632A (zh) 2022-11-30 2022-11-30 太阳电池及太阳电池的制备方法
PCT/CN2023/103109 WO2024113808A1 (zh) 2022-11-30 2023-06-28 太阳电池及太阳电池的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211518839.5A CN115763632A (zh) 2022-11-30 2022-11-30 太阳电池及太阳电池的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115763632A true CN115763632A (zh) 2023-03-07

Family

ID=85341079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211518839.5A Pending CN115763632A (zh) 2022-11-30 2022-11-30 太阳电池及太阳电池的制备方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115763632A (zh)
WO (1) WO2024113808A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024113808A1 (zh) * 2022-11-30 2024-06-06 通威太阳能（安徽）有限公司 太阳电池及太阳电池的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101985740A (zh) * 2009-07-29 2011-03-16 中国科学院福建物质结构研究所 一种铝掺氧化锌透明导电薄膜的退火方法
CN104157726A (zh) * 2013-05-15 2014-11-19 联景光电股份有限公司 太阳能电池及其制造方法
CN108400175A (zh) * 2018-01-24 2018-08-14 苏州太阳井新能源有限公司 一种具有电镀电极的异质结太阳能电池及制备方法
CN110459639A (zh) * 2019-08-13 2019-11-15 江苏爱康能源研究院有限公司 具有氢退火tco导电膜的异质结电池结构及其制备方法
CN115312625A (zh) * 2022-08-31 2022-11-08 通威太阳能（安徽）有限公司 太阳电池及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107293493A (zh) * 2017-06-06 2017-10-24 武汉华星光电技术有限公司 铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制作方法
CN109545980A (zh) * 2018-11-26 2019-03-29 西安交通大学 钙钛矿和选择性电荷传输层界面友好型复合汇流层及其制备方法
CN113130671A (zh) * 2019-12-30 2021-07-16 国家电投集团科学技术研究院有限公司 硅异质结太阳电池及其制备方法
CN115312415B (zh) * 2022-09-14 2024-04-02 通威太阳能（安徽）有限公司 异质结太阳电池镀铜种子层对非晶硅影响的检测方法
CN115763632A (zh) * 2022-11-30 2023-03-07 通威太阳能（安徽）有限公司 太阳电池及太阳电池的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101985740A (zh) * 2009-07-29 2011-03-16 中国科学院福建物质结构研究所 一种铝掺氧化锌透明导电薄膜的退火方法
CN104157726A (zh) * 2013-05-15 2014-11-19 联景光电股份有限公司 太阳能电池及其制造方法
CN108400175A (zh) * 2018-01-24 2018-08-14 苏州太阳井新能源有限公司 一种具有电镀电极的异质结太阳能电池及制备方法
CN110459639A (zh) * 2019-08-13 2019-11-15 江苏爱康能源研究院有限公司 具有氢退火tco导电膜的异质结电池结构及其制备方法
CN115312625A (zh) * 2022-08-31 2022-11-08 通威太阳能（安徽）有限公司 太阳电池及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024113808A1 (zh) * 2022-11-30 2024-06-06 通威太阳能（安徽）有限公司 太阳电池及太阳电池的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024113808A1 (zh) 2024-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0841706A2 (en) Transparent conductive film of thin-film solar cell and method for producing the transparent conductive film
CN112186062B (zh) 一种太阳能电池及其制作方法
US8476105B2 (en) Method of making a transparent conductive oxide layer and a photovoltaic device
CN113621946A (zh) 一种叠层背膜及其制备方法
WO2024113808A1 (zh) 太阳电池及太阳电池的制备方法
US4798808A (en) Photoconductive device coontaining electroless metal deposited conductive layer
WO2024031956A1 (zh) Tco镀膜方法、tco镀膜设备、太阳能电池及其制备方法
CN115588718B (zh) 太阳电池的制备方法及太阳电池
WO2024060621A1 (zh) 电池的制备方法、电池和电子产品
JP2004214442A (ja) 光起電力装置およびその製造方法
CN115663066B (zh) 太阳电池的制备方法和太阳电池
CN114914311B (zh) 导电层、太阳能电池及其制备方法
CN115207158B (zh) 太阳电池的制备方法、太阳电池镀膜载板及其应用
CN117276359A (zh) 一种隧穿氧化多层结构及其制备方法与应用
KR100936487B1 (ko) ＣｄＳ／ＣｄＴｅ 박막 태양전지 제조 방법
KR20100085769A (ko) ＣｄＳ／ＣｄＴｅ 박막 태양전지 및 그 제조 방법
CN116314439A (zh) 太阳电池中的NiOx空穴传输层及其制备方法、应用
CN115347055A (zh) 用于电池片切割面的钝化结构及其制备方法、太阳能电池
CN107785447B (zh) 一种晶体硅太阳能电池及其制备方法
WO2020020217A1 (zh) 铜铟镓硒薄膜太阳能电池芯片的缓冲层及其制备方法、铜铟镓硒薄膜太阳能电池芯片
CN117423781B (zh) 异质结太阳能电池及其制备方法
CN216773263U (zh) 一种tco叠层异质结太阳能结构
CN110970523A (zh) 一种硅基异质结太阳能电池及制造方法
CN112151622A (zh) 太阳能电池组件及制备太阳能组件的方法
CN117729782A (zh) 钙钛矿太阳能电池及其制备方法和层叠电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination