The invention discloses a black silicon solar cell structure, including N type silicon substrate surface field bottom N type silicon substrate are laid with a B type diffusion layer and the insulating layer, wherein, the B type diffusion layer is made of borate, insulating layer is made of SiNx film, on the surface of the insulating layer set type P metal electrode; N type silicon substrate back surface field is provided from top to bottom have broad absorption of black silicon layer and a passivation layer, a passivation layer is arranged on the lower surface of N type metal electrode; the invention also designs a manufacture process of black silicon solar cell structure, the invention has the advantages of simple operation, simple and complex reaction high yield, can significantly improve efficiency more than 0.5%, significantly reduce the silicon texturing after reflectivity, improving the conversion efficiency of 0.4% 0.8%, silicon texturing after reflection from the existing 20 to about 5.
【技术实现步骤摘要】
一种黑硅太阳能电池结构及其制作工艺
本专利技术涉及黑硅太阳能电池的生产
,特别是一种黑硅太阳能电池结构及其制作工艺。
技术介绍
晶体硅由于易提纯、易掺杂、耐高温等优点在半导体行业中具有非常广泛的应用,但同样也存在很多缺陷,如晶体硅表面对可见光至红外光的反射很高,而且因为禁带宽度大,晶体硅不能吸收波长大于1100nm的光波,当入射光的波长大于1100nm时,硅探测器对光的吸收率和响应率将大大降低;在探测这些波段时必须使用锗、砷化镓等其他材料;由于这些材料的价格昂贵、热力学性能和品体质量较差以及不能与现有的成熟的硅工艺兼容等缺点而限制了其在硅基器件方面的应用;因此,减少晶体硅表面的反射、扩展硅基和硅兼容光电探测器的探测波段仍然是目前最热门的研究。为了减少晶体硅表面的反射,人们采用了许多实验方法和技术,如光刻技术、反应离子束刻蚀、电化学腐蚀等;这些技术都能在一定程度上改变晶体硅表面及近表面形貌,达到减少硅表面反射的目的;在可见光波段,减少反射可以增加吸收.提高器件的效率;但在波长超过1100nm时,如果在硅禁带中引入吸收能级;反射减少仅仅导致透射增加,因为硅的禁带宽度最终限制了其对长波长光的吸收;因此,要扩展硅基和硅兼容器件的敏感波段,就必须在减少硅表面反射的同时增加禁带内的光子吸收。20世纪90年代末,哈佛大学EricMazur教授等在研究飞秒激光与物质相互作用的过程中获得了一种新材料—黑硅;EricMazur等在研究黑硅的光电性质时惊奇地发现这种表面微构造过的硅材料具有奇特的光电性质,它对近紫外至近红外波段的光几乎全部吸收,具有良好的可见和近红外发光特 ...
【技术保护点】
一种黑硅太阳能电池结构,其特征在于,包括N型硅衬底(4),所述N型硅衬底(4)的表面场自下而上依次铺设有B型扩散层(3)及绝缘层(2),其中,所述B型扩散层(3)的材质为硼酸盐,所述绝缘层(2)的材质为SiNx层膜,所述绝缘层(2)的上表面设置有P型金属电极(1);所述N型硅衬底(4)的背表面场自上而下依次设置有广谱吸收黑硅材料层(5)及钝化层(6),所述钝化层(6)下表面设置有n型金属电极(7)。
【技术特征摘要】
1.一种黑硅太阳能电池结构,其特征在于,包括N型硅衬底(4),所述N型硅衬底(4)的表面场自下而上依次铺设有B型扩散层(3)及绝缘层(2),其中,所述B型扩散层(3)的材质为硼酸盐,所述绝缘层(2)的材质为SiNx层膜,所述绝缘层(2)的上表面设置有P型金属电极(1);所述N型硅衬底(4)的背表面场自上而下依次设置有广谱吸收黑硅材料层(5)及钝化层(6),所述钝化层(6)下表面设置有n型金属电极(7)。2.根据权利要求1所述的黑硅太阳能电池结构,其特征在于,所述广谱吸收黑硅材料层(5)采用黑硅材料,该黑硅材料具有间隔为20nm至20μm,横向尺度为20nm至20μm,深度为20nm至20μm的硅锥、硅粒或硅孔,这种材料对0.25μm至2.5μm波长范围内的太阳光具有>85%的光吸收率。3.根据权利要求2所述的黑硅太阳能电池结构,其特征在于,所述P型金属电极(1)与N型硅衬底(4)的边缘之间留有距离,所述n型金属电极(7)与N型硅衬底(4)的边缘之间留有距离。4.根据权利要求3所述的黑硅太阳能电池结构,其特征在于,所述SiNx层膜为氮化硅和二氧化硅构成的叠层膜。5.根据权利要求4所述的黑硅太阳能电池结构,其特征在于,所述二氧化硅层膜位于氮化硅层膜的下方,所述二氧化硅层膜的厚度为41-43nm,所述氮化硅层膜的厚度为80-83nm。6.根据权利要求5所述的黑硅太阳能电池结构的制作工艺,其特征在于,选用N型硅衬底(4)作为基底,包括如下具体步骤:将硼盐酸溶液涂覆在N型硅衬底(4)的表面场,并将N型硅衬底(4)放入管式炉中进行扩散,通入N2气体作为保护,N2气体的流量为11slm,扩散温度为910-930℃,扩散时间为11-13min,形成B型扩散层(3);所述硼盐酸溶液的制备为:将B2O5溶解到稀盐酸中形成13-16wt%的溶液;采用RIE黑硅技术对黑硅材料进行制绒,绒面大小在200-700nm,深度180-220nm;在N型硅衬底(4)的背表面场采用PCLO3扩散方法,控制扩散的流量900sccm,扩散时间为4-6min,扩散温度880-900℃,控制整体方阻100-120,控制结深2.7un,表面弄6.0E+20,均匀性小于7%,形成掺磷梯度层;在N型硅衬底(4)的背表面场掺磷梯度层上利用上述黑硅材料制作广谱吸收黑硅材料层(5);在B型扩散层(3)的上表面采用硝酸氧化制作厚度为41-43nm的二氧化硅层膜,在二氧化硅层膜上采用PECVD沉积厚度为80-83nm的氮化硅层膜,所述二氧化硅层膜作为钝化层,所述氮化硅层作为减反射层,控制反射率小于8%,钝化层与减反射层共同作为绝缘层(2);在广谱吸收黑硅材料层(5)的下表面制作钝化层(6),采用硅烷进行两层钝化镀膜而成,第一层钝化镀膜时增大硅烷流量150(这里的流量单位是什么,钝化速度是多少),第二步中钝化镀膜时缩减硅烷流量50(这里的流量单位是什么,钝化速度是多少),控制钝化层(6)的厚度为84-87um;在绝缘层(2)上印刷Ag/Al浆,制作P型金属电极(1),在钝化层(6)的下表面印刷Al浆,制作n型金属电极(7...
【专利技术属性】
技术研发人员:曹华,张洪宝,朱琛,张子森,谢桂书,奚琦鹏,赵苍,赫汉,李恒亮,
申请(专利权)人:浙江昱辉阳光能源江苏有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。