n型晶体硅太阳电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种n型晶体硅太阳电池及其制备方法。所述n型晶体硅太阳电池的背场是通过n型晶体硅和n型晶体硅背面的低功函材料来实现的；低功函材料为低功函金属或低功函合金；低功函金属可以为镁、锗、锂、钕或钙等，低功函合金可以为镁钕合金、镁锗合金、镁锂合金、锗锂合金或钙镁锗锂合金等。将低功函金属或低功函合金制作在n型晶体硅的背面，可实现能带弯曲，形成“n‑n

【技术实现步骤摘要】
n型晶体硅太阳电池及其制备方法
本专利技术涉及晶体硅太阳电池
，具体地说是一种n型晶体硅太阳电池及其制备方法。
技术介绍
常见的n型晶体硅太阳电池背场主要通过向硅片表面二次扩散形成重掺杂或离子注入的方法实现。扩散形成的背场是通过三氯氧磷(POCl3)在大于600℃的高温下分解形成的五氧化二磷(P2O5)淀积在硅片表面，P2O5与硅片反应生成二氧化硅(SiO2)和磷原子，并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子向硅中进行扩散，最终形成背场。此工艺的主要问题是POCl3扩散源是一种有毒液体，因此在生产过程中必须严格密封，而且后期工艺还需“去磷-硅玻璃”以及对硅片进行“边缘刻蚀”，不仅增加工艺的复杂性，使得生产成本增加，同时使用的化学药品还会带来污染环境。离子注入技术虽可省去“去磷-硅玻璃”和“边缘刻蚀”步骤，但会对硅片晶格造成损伤，因此还需采用退火工艺来修复晶格损伤以及激活杂化离子。
技术实现思路
本专利技术的目的之一就是提供一种n型晶体硅太阳电池，该太阳电池中背场由硅片及硅片背面的低功函材料来实现，可解决现有扩散、离子注入形成背场的多种缺陷问题。本专利技术的目的之二就是提供一种n型晶体硅太阳电池的制备方法，该方法具有制备工艺简单、低温、成本低，且无需退火，不会对环境造成污染等优点。本专利技术的目的之一是这样实现的：一种n型晶体硅太阳电池，所述n型晶体硅太阳电池的背场是通过n型晶体硅和n型晶体硅背面的低功函材料来实现的；低功函材料具体是低功函金属或低功函合金，低功函金属或低功函合金指功函数低于n型晶体硅的金属或合金，优选的，低功函金属或低功函合金的功函数为1.9eV~4.0eV。低功函金属例如可以是镁、锗、锂、钕或钙等，低功函合金例如可以是镁钕合金、镁锗合金、镁锂合金、锗锂合金或钙镁锗锂合金等。低功函材料在n型晶体硅背面的成型方式可以为薄膜形式或电子浆料形式。若低功函材料以薄膜形式形成在n型晶体硅背面，则制备工艺可以为磁控溅射法、蒸发法或等离子增强化学气相沉积法等，此时所形成的低功函材料厚度一般控制在1nm~300nm之间；若低功函材料以电子浆料形式形成在n型晶体硅背面，则制备工艺一般为丝网印刷法，此时控制低功函材料的厚度为20μm~30μm。所述n型晶体硅太阳电池可以为n型有机无机杂化晶体硅太阳电池、n型传统晶体硅太阳电池（也即n型单晶硅太阳电池）或n型异质结晶体硅太阳电池。所述n型晶体硅太阳电池所用硅片可以单晶硅片，也可以为多晶硅片。所述n型晶体硅太阳电池所用硅片为单面抛光硅片、双面抛光硅片或双面制绒硅片。本专利技术所提供的n型晶体硅太阳电池，旨在将低功函材料（低功函金属或低功函合金）形成在n型晶体硅的背面，使n型晶体硅与低功函材料两者共同来实现电池的背场，此处的低功函材料指功函数小于n型晶体硅的材料，该材料可以为金属，也可以是合金，低功函金属可以是镁、锗、锂、钕或钙等，低功函合金可以是镁钕合金、镁锗合金、镁锂合金、锗锂合金或钙镁锗锂合金等。将低功函金属或合金设置在n型晶体硅的背面，可在两者界面处实现能带弯曲，形成“n-n+”高低结，进而可驱赶空穴，增强电子的传输功能，使电池获得高的开路电压及短路电流，提高电池的效率。本专利技术的目的之二是这样实现的：一种n型晶体硅太阳电池的制备方法，在n型晶体硅的背面制备低功函材料，低功函材料与n型晶体硅共同构成n型晶体硅太阳电池的背场；低功函材料可以为低功函金属，例如为镁、锗、锂、钕或钙等，低功函材料还可以为低功函合金，例如为镁钕合金、镁锗合金、镁锂合金、锗锂合金或钙镁锗锂合金等。低功函材料可以薄膜形式形成在n型晶体硅背面，形成薄膜的工艺可以为磁控溅射法、蒸发法或等离子增强化学气相沉积法等，所形成的薄膜的厚度一般控制1nm~300nm之间。低功函材料还可以通过丝网印刷电子浆料的形式形成在n型晶体硅背面，所印刷的电子浆料的厚度一般为20μm~30μm。所述n型晶体硅太阳电池可以为n型有机无机杂化晶体硅太阳电池、n型传统晶体硅太阳电池或n型异质结晶体硅太阳电池。本专利技术所提供的n型晶体硅太阳电池的制备方法，将低功函材料形成在n型晶体硅背面，使低功函材料和n型晶体硅形成电池的背场，此种结构可使得电池效率得到很好的提升，而且本专利技术中的背场相比于现有技术还具有以下优点：1)低功函材料在室温条件下生长，无需高温，也无需后退火处理；2)无需使用危险的扩散源，无需使用化学药品清洗，不会对环境带来污染；3)不会给硅片带来损伤，保证硅片的质量；4)制作工艺简单，可有效降低生产成本。附图说明图1是实施例1中n型晶体硅太阳电池的结构示意图。图2是对比例1中n型晶体硅太阳电池的结构示意图。图3是实施例1和对比例1中n型晶体硅太阳电池的I-V曲线图。图4是实施例1和对比例1中n型晶体硅太阳电池的Suns-Voc曲线图。图5是实施例2中n型晶体硅太阳电池的结构示意图。图6是对比例2中n型晶体硅太阳电池的结构示意图。图7是实施例2和对比例2中n型晶体硅太阳电池的I-V曲线图。图8是实施例3中n型晶体硅太阳电池的结构示意图。图9是对比例3中n型晶体硅太阳电池的结构示意图。图10是实施例3和对比例3中n型晶体硅太阳电池的I-V曲线图。图11是在传统晶体硅太阳电池背面制作低功函金属后电池的结构示意图。图12是在HIT晶体硅太阳电池背面的n型非晶硅与透明导电电极之间增加低功函合金后电池的结构示意图。图中：1、n型晶体硅，2、发射极，3、背电极，4、正面电极，5、Mg膜层，6、减反层，7、第一透明导电电极，8、第二透明导电电极，9、p型非晶硅层，10、n型非晶硅层，11、第一本征层，12、第二本征层，13、Ge膜层，14、MgNd膜层，15、低功函金属层，16、低功函合金层。具体实施方式本专利技术是将低功函数（简称低功函）材料引入到n型晶体硅太阳电池中，提供了一种简单、低温、低成本的方法，即可在n型晶体硅太阳电池的表面形成背场，具体是：本专利技术中n型晶体硅太阳电池的背场是通过n型晶体硅以及n型晶体硅背面的低功函材料来实现的，低功函材料的功函数（或称逸出功）小于n型晶体硅的功函数（或称逸出功），从而在两者的界面处形成异质结，进而实现背场作用。本专利技术中低功函材料的功函在1.9eV~4.0eV之间。低功函材料可以是低功函金属（例如镁、锗、锂、钕或钙等），也可以是低功函合金（例如镁钕合金、镁锗合金、镁锂合金、锗锂合金或钙镁锗锂合金等）；低功函材料可以以薄膜形式或电子浆料方式成型在n型晶体硅的背面。若低功函材料以薄膜形式形成于硅片背面，则控制薄膜的厚度在1nm~300nm之间；若低功函材料以电子浆料形式形成于硅片背面，则控制印刷的电子浆料厚度在20μm~30μm之间。下面以具体实施例介绍本专利技术，但并不用于限定本专利技术。实施例1本实施例是以低功函数金属镁(Mg)来杂化电池背场的。本实施例中的电池结构如图1所示：在n型晶体硅1的正面制作有发射极2，在发射极2上形成有正面电极4，在n型晶体硅1的背面制作有Mg膜层5，在Mg膜层5上制备有背电极3。本实施例中的电池为有机无机杂化太阳电池。结合图1，本实施例中电池的制备方法具体如下：1）对n型晶体硅1进行处理。本实施例中n型晶体硅1为n型单晶硅片。首先对n型单晶硅片进行双面抛光，之后使双面抛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种n型晶体硅太阳电池，其特征是，所述n型晶体硅太阳电池的背场是通过n型晶体硅和n型晶体硅背面的低功函材料来实现的；n型晶体硅背面的低功函材料为镁、锗、锂、钕、钙、镁钕合金、镁锗合金、镁锂合金、锗锂合金或钙镁锗锂合金；n型晶体硅背面的低功函材料的成型方式为薄膜或电子浆料。

【技术特征摘要】
1.一种n型晶体硅太阳电池，其特征是，所述n型晶体硅太阳电池的背场是通过n型晶体硅和n型晶体硅背面的低功函材料来实现的；n型晶体硅背面的低功函材料为镁、锗、锂、钕、钙、镁钕合金、镁锗合金、镁锂合金、锗锂合金或钙镁锗锂合金；n型晶体硅背面的低功函材料的成型方式为薄膜或电子浆料。2.根据权利要求1所述的n型晶体硅太阳电池，其特征是，当n型晶体硅背面的低功函材料为薄膜时，其厚度为1nm~300nm；当n型晶体硅背面的低功函材料为电子浆料时，其厚度为20μm~30μm。3.根据权利要求1所述的n型晶体硅太阳电池，其特征是，所述n型晶体硅太阳电池为n型有机无机杂化晶体硅太阳电池、n型单晶硅太阳电池或n型异质结晶体硅太阳电池。4.根据权利要求1所述的n型晶体硅太阳电池，其特征是，所述n型晶体硅背面的低功函材料是通过磁控溅射法、蒸发法、等离子增强化学气相沉积法或丝网印刷法来制成。5.根据权利要求1所述的n型晶体硅太阳电池，其特征是，所述n型晶体硅太阳电池所用硅片为单面抛光硅片、双面抛光硅片...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦耀华，陈兵兵，葛坤鹏，沈艳娇，许颖，陈剑辉，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：河北,13