一种高效异质结太阳能电池的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高效异质结太阳能电池的制造方法，包括：掺杂的半导体基底以及分布在基底两面的第一微结构层和第二微结构层，即黑硅层；第一微结构层上面沉积一层钝化层；第一本征层和第二本征层分别设置在第一微结构层和第二微结构层上面，然后第一本征层和第二本征层上面分别设置第一半导体层和第二半导体层，第一半导体层的掺杂与半导体基底的掺杂类型相反，第二半导体层的掺杂与半导体基底的掺杂类型相同，但其掺杂浓度远远大于基底的掺杂浓度；上下电极分别镀在第一、第二半导体层上面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源领域，尤其是涉及一种高效异质太阳能电池。
技术介绍
太阳能电池是一种利用光伏效应将太阳光辐射直接转化为电能的新型能源技术，因其无污染、安全、资源充足等优点，被认为是目前最有前途的可再生能源之一。晶体硅太阳能电池包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池以及高效晶体硅太阳能电池。单晶硅太阳能电池的转化效率很高，但是成本高昂，难以大规模推广。多晶硅太阳能电池的成本相比于单晶硅太阳能电池来说低廉了很多，但是其转化效率非常低，并且使用寿命也比较短。高效晶体硅太阳能电池包括HIT电池、IBC电池等，其中HIT电池是非晶硅/晶硅异质结太阳能电池，其优点是转化效率高、成本低廉，因此HIT电池成为目前主流的高效太阳能电池技术之一。本专利技术采用低掺杂的单晶硅作为基底，并在基底的两面放置高掺杂的非晶硅掺杂层，掺杂类型为一层为n型，另一层为p型。这样的好处就是给太阳能电池提供了较高的开路电压并降低了暗电流。同时微结构层-黑硅层的特性就是对可见光-近红外的光的吸收率可以达到90％以上，其采用大大增加了太阳能电池对可见光的吸收，也在一定程度上提高对近红外光的吸收。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种高效异质结太阳能电池，能够增加太阳能电池的开路电压，降低暗电流，提高转化效率。太阳能电池的开路电压其中ISC为短路电流，I0为暗电流。在单晶硅基底上沉积非晶本征半导体的作用就是为了钝化基底表面，以降低暗电流，同时高浓度掺杂的半导体层与基底之间形成了比较大的电场，增大了载流子的漂移速度，降低了载流子的复合速率，即增大了短路电流，因此增大了开路电压。同时微结构层-黑硅层的采用，大大提高了太阳能电池对可见光及近红外光的吸收，显著提高了太阳能电池的效率。本专利技术实施例公开的技术方案包括：掺杂的半导体基底以及分布在基底两面的第一微结构层和第二微结构层，即黑硅层；第一微结构层上面沉积一层钝化层；第一本征层和第二本征层分别设置在第一微结构层和第二微结构层上面，然后第一本征层和第二本征层上面分别设置第一半导体层和第二半导体层，第一半导体层的掺杂与半导体基底的掺杂类型相反，第二半导体层的掺杂与半导体基底的掺杂类型相同，但其掺杂浓度远远大于基底的掺杂浓度，这样第一半导体层与基底形成了第一个结，第二半导体层与基底形成了第二个结。该太阳能电池还包括上下两个电极，电极分别与第一、第二半导体层相接触。本专利技术的一个实施例中，所述的第一本征层和第二本征层都为非晶硅。本专利技术的一个实施例中，所述的第一半导体层和第二半导体层都为非晶硅。本专利技术的一个实施例中，所述的半导体基底为单晶硅。本专利技术的一个实施例中，所述的第一微结构层和第二微结构层的表面微结构的高度为50nm-1um。本专利技术的一个实施例中，所述的第一微结构层经过激光处理，激光的脉宽为100fs，其中激光处理的表面经过离子注入掺入了硫元素，硫元素浓度为1020/cm2。本专利技术的一个实施例中，第二微结构层经过化学方法刻蚀，化学方法刻蚀为酸法刻蚀。本专利技术的一个实施例中，所述的经过激光处理的微结构层上面经过原子层沉积技术沉积一层氧化铝薄膜，薄膜厚度为10nm。本专利技术的一个实施例中，所述的掺杂基底的掺杂浓度为1014/cm2，其掺杂类型为N型。本专利技术的一个实施例中，所述的第一半导体层的掺杂浓度为1019/cm2以上，其掺杂类型为P型。本专利技术的一个实施例中，所述的第二半导体层的掺杂浓度为1019/cm2以上，其掺杂类型为N型。附图说明图1是本专利技术一个实施例的结构示意图；具体实施方式本专利技术的实施例中，首先制备硅衬底材料1，衬底材料为N型(100)单晶硅材料，厚度为100-300um，掺杂浓度为1014/cm2，掺杂杂质为磷元素。当然也可以为掺杂了其它元素的N型硅材料。然后在基底的上表面通过离子注入的方式注入硫杂质，杂质浓度为1020/cm2，杂质类型也可以是硒、碲等元素。通过100fs的激光进行扫描，激光能量为0.7J/cm2，得到微结构高度为几百纳米的第一微结构层2。在另一个实施例中，将硅片清洗干净后放入真空腔中，然后通入0.5pa的六氟化硫背景气体，之后使用100fs的激光器进行扫描，激光能量为0.7J/cm2，使得硅中的硫元素杂质浓度可以达到1019/cm2以上，得到第一微结构层2。在基底的下表面通过化学刻蚀的方法形成第二微结构层3，表面起伏度为几百纳米。化学刻蚀的方法可以为酸法制备多孔硅的方法。第一、第二微结构层的厚度可以为5nm-1um。第一、第二微结构层就是黑硅层，黑硅的特性是对可见光的吸收率达到90％以上，其中第一微结构层对近红外光也有50％以上的吸收率，因此微结构层可以明显提高太阳能电池的转化效率。第一微结构层上面通过原子层沉积的方法沉积一层氧化铝薄膜4，也可以是氧化钛、氧化铪薄膜，薄膜厚度为10nm，用以钝化第一微结构层中的悬挂键，有效的提高太阳能电池的少子寿命和开路电压，提高太阳能电池的转换效率。在第一、第二微结构层的上面放置第一、第二本征层5、6，本征层为本征非晶硅层，通过化学气相沉积法在基底的两面沉积本征非晶硅层，用以钝化基底，降低暗电流，第一、第二本征层的厚度为10nm。在两侧本征层上分别设置第一、第二半导体层7、8，在本实施例中，第一半导体层为P型非晶硅，掺杂元素为硼元素，其掺杂浓度为1019/cm2。第二半导体层为N型非晶硅，掺杂元素为磷，其掺杂浓度为1019/cm2。第一、第二半导体层的厚度为30nm。通过电子束蒸发的方式分别在第一、第二半导体层上面镀一层金属电极9、10，电极材料为铬/金电极，电极厚度为30/100nm，这样可以使得电极与第一、第二半导体层之间形成较好的欧姆接触。当然也可以为其他金属电极。以上通过具体实施例对本专利技术进行了详细的说明，但这些并非构成对本专利技术的限制。在不脱离本专利技术原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术公开了一种高效异质结太阳能电池的制造方法，包括：掺杂的半导体基底以及分布在基底两面的第一微结构层和第二微结构层，即黑硅层；第一微结构层上面沉积一层钝化层；第一本征层和第二本征层分别设置在第一微结构层和第二微结构层上面，然后第一本征层和第二本征层上面分别设置第一半导体层和第二半导体层，第一半导体层的掺杂与半导体基底的掺杂类型相反，第二半导体层的掺杂与半导体基底的掺杂类型相同，但其掺杂浓度远远大于基底的掺杂浓度；上下电极分别镀在第一、第二半导体层上面。

【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种高效异质结太阳能电池的制造方法，包括：掺杂的半导体基底以及分布在基底两面的第一微结构层和第二微结构层，即黑硅层；第一微结构层上面沉积一层钝化层；第一本征层和第二本征层分别设置在第一微结构层和第二微结构层上面，然后第一本征层和第二本征层上面分别设置第一半导体层和第二半导体层，第一半导体层的掺杂与半导体基底的掺杂类型相反，第二半导体层的掺杂与半导体基底的掺杂类型相同，但其掺杂浓度远远大于基底的掺杂浓度；上下电极分别镀在第一、第二半导体层上面。2.如权力要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述的第一本征层或第二本征层至少有一个为非晶的。3.如权力要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述的第一半导体层或第二半导体层至少有一个为非晶的。4.根据权力要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述的半导体基底为单晶的。5.如权力要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述的第一微结构层和第二微结构层的微结构的高度为50nm-1um。6.如权力要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述的第一微结构层或第二微结构层至少有一个经过激光处理，激光的脉宽为100fs，其中在激光处理的表面事先通过离子注入法掺入高浓度的杂质，杂质元素可以是硫、硒、碲、金等。7.如权力要求1所述，其特征在于：所述的第一微结构层或第二微结构层至少有一个经过化学方法刻蚀，化学方法刻蚀为酸法刻蚀。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世彬，黄开华，
申请(专利权)人：李世彬，黄开华，
类型：发明
国别省市：四川;51