本发明专利技术涉及一种双层结构ITO电极晶体硅太阳能电池的制备方法，包括制绒、热扩散制p-n结、去磷硅玻璃、制备ITO电极、背面印刷Al背场和Ag电极、正面印刷Ag主栅线。通过磁控溅射制备双层结构ITO电极，在沉积ITO复合导电薄膜和ITO薄膜并退火结束后，在硅片背面印刷Al背场和Ag电极，在硅片正面ITO薄膜上仅印刷Ag主栅线而无需印刷Ag副栅线。ITO电极透光率和电导率高且钝化效果好，串联电阻小，电池转换效率可提高0.1%~0.2%；减少了Ag浆料的用量，降低了电池的生产成本。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种双层结构ITO电极晶体硅太阳能电池的制备方法，包括制绒、热扩散制p-n结、去磷硅玻璃、制备ITO电极、背面印刷Al背场和Ag电极、正面印刷Ag主栅线。通过磁控溅射制备双层结构ITO电极，在沉积ITO复合导电薄膜和ITO薄膜并退火结束后，在硅片背面印刷Al背场和Ag电极，在硅片正面ITO薄膜上仅印刷Ag主栅线而无需印刷Ag副栅线。ITO电极透光率和电导率高且钝化效果好，串联电阻小，电池转换效率可提高0.1%~0.2%；减少了Ag浆料的用量，降低了电池的生产成本。【专利说明】-种双层结构丨το电极晶体硅太阳能电池的制备方法
本专利技术属于太阳能应用
，特别是涉及一种双层结构Ι--电极晶体硅太阳 能电池的制备方法。
技术介绍
电极制作是太阳能电池生产的最后一道工序，它承担着收集硅片中的载流子并将 其输送至外部电路的责任，是太阳能电池制程中的关键环节之一。目前，电极的制造主要通 过丝网印刷金属浆料，在硅片正面形成Ag电极，在硅片背面形成Ag背电极和A1背场。由 于Ag为贵金属，其大约占非硅成本的30%，使得太阳能电池的成本居高不下；此外，由于正 面Ag栅线的遮光作用，降低了到达太阳能电池发射极的光子数量，降低了太阳能电池的电 流密度，而减少遮光面积需要降低Ag栅线宽度，这对金属浆料性能和网版质量提出了更高 的要求；正电极为栅指状分布，使得电池发射极的横向电阻大，引起太阳能电池的串联电阻 增大，电池的转换效率难以提高。因此，贵金属电极的这些缺点制约了太阳能电池的飞速发 展。 ΙΤ0具有高电导率、高透过率、优异的耐磨损性、机械强度和化学稳定性，是目前 Ag电极最有潜力的替换材料，具体表现为：可以全部或者部分取代太阳能电池正面的Ag电 极，降低太阳能电池制备成本；ΙΤ0薄膜透明，其光透过率可达90%以上，可利用的太阳光子 数量增多，太阳能电池的电流密度增大；ΙΤ0薄膜电阻率低，由于其在硅片表面均匀分布， 使得太阳能电池的横向电阻低，大大降低了太阳能电池的串联电阻。 目前用于晶硅电池的正面电极方案如图1所示，其优缺点分别如下：将ΙΤ0直接沉 积于发射结上，这种方法很简单，电池的制造成本低，但由于ΙΤ0薄膜本身无钝化效果，硅 片表面的复合速度快，使得电极收集的电流减少，转换效率下降；而且ΙΤ0薄膜无退火或者 退火工艺不合适，ΙΤ0薄膜的电阻率偏高，在正面ΙΤ0薄膜上需要印刷Ag电极，即需要印刷 主栅和部分的副栅线，Ag的耗量降低量有限。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术存在的不足，提出了一种双层结构ΙΤ0电极晶体硅太阳 能电池的制备方法，ΙΤ0电极透光率和电导率高且钝化效果好，串联电阻小，电池转换效率 可提高0. 19Γ0. 2% ;而且工艺简单，正面不印刷Ag副栅线，大大节约Ag浆料的用量，降低了 生产成本。 本专利技术解决技术问题所采取的技术方案是，一种双层结构ΙΤ0电极晶体硅太阳能 电池的制备方法，包括制绒、热扩散制p-n结、去磷硅玻璃、制备ΙΤ0电极、背面印刷A1背场 和Ag电极、正面印刷Ag主栅线，所述的制备ΙΤ0电极在磁控溅射设备中进行，其特征在于， 所述的制备ΙΤ0电极按照以下步骤进行： ⑴将去磷硅玻璃的硅片置于阳极，将ΙΤ0陶瓷靶以及二氧化硅靶和/或氮化硅靶置于 阴极，通入Ar和H2混合气体，启动射频电源，开始磁控溅射，在N+层上沉积一层ΙΤ0复合 导电薄膜，根据溅射功率大小控制ITO复合导电薄膜中ITO :二氧化硅：氮化硅的摩尔比 为1 : 0.01?0.3 : 0.01?0.3,或者ΙΤ0 :二氧化硅或氮化硅的摩尔比为1 : 0.01?0.3， 并使ΙΤ0复合导电薄膜的厚度为l(T30nm，光透过率为859Γ90%，折射率为1. 7?1. 9,电阻率 5Χ10^1Χ10_3Ω. cm ； ⑵将磁控溅射腔中的气体抽走，继续通入Ar和H2混合气体，并将ITO陶瓷靶材以 外的溅射靶材屏蔽，再次开始磁控溅射，在IT0复合导电薄膜上沉积一层纯的IT0薄 膜，控制IT0薄膜厚度为3(T80nm，光透过率为92%以上，折射率为1. 8?1. 9,电阻率为 1Χ10^3Χ10_4Ω. cm ； ⑶在磁控溅射工艺过程中，硅片的温度控制在25(T400°C，使得ITO复合导电薄膜 和IT0薄膜沉积过程中一边沉积一边退火；在IT0薄膜沉积结束后，将硅片的温度提高 5(Tl50°C，抽走磁控溅射腔体中气体，然后充入H 2，继续退火2~20min。 本专利技术通过磁控溅射制备双层结构ITO电极，在沉积ITO复合导电薄膜和ITO薄 膜并退火结束后，在硅片背面印刷A1背场和Ag电极，在硅片正面ΙΤ0薄膜上仅印刷Ag主 栅线而无需印刷Ag副栅线。 在本专利技术中，磁控溅射设备的阴极上设置多个独立的溅射靶材放置区，不同的靶 材分别放置，每个靶材对应的电源不同，其功率可以调节，功率越大，溅射出来的组分越多， 这个组分在复合薄膜中的比例越高。将ΙΤ0陶瓷靶-二氧化硅靶、ΙΤ0陶瓷靶-氮化硅靶 或ΙΤ0陶瓷靶-二氧化硅靶-氮化硅靶组合进行溅射，就能获得相应的ΙΤ0复合导电薄膜。 本专利技术设计双层结构ΙΤ0电极，在磁控溅射设备中先后沉积ΙΤ0复合导电薄膜和 ΙΤ0薄膜，并且双层结构即ΙΤ0复合导电薄膜和ΙΤ0薄膜的制备与退火在磁控溅射设备中一 次性完成，工艺简单；ΙΤ0电极透光率和电导率高且钝化效果好，串联电阻小，电池转换效 率可提高0. 1%~〇. 2% ;在硅片正面ΙΤ0薄膜上仅印刷Ag主栅线而不必印刷Ag副栅线，大大 减少了 Ag浆料的用量，降低了电池的生产成本。 【专利附图】【附图说明】 图1现有技术晶体硅太阳能电池结构示意图，正面Ι--薄膜层上印刷有Ag主栅线 和Ag副栅线。其中：1_背面Ag电极、2-A1背场、3-P型Si基片、4-N+层、5- ΙΤ0薄膜层、 6_正面Ag电极(包括主栅线和副栅线)。 图2本专利技术晶体硅太阳能电池结构示意图。其中，1-背面Ag电极、2-A1背场、3-P 型Si基片、4-N+层、7-IT0复合导电薄膜、8- ΙΤ0薄膜层、9-正面Ag主栅线。 【具体实施方式】 实施例1 :一种双层结构ΙΤ0电极晶体硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤： 步骤1 :湿法制绒； 步骤2 :热扩散制p-n结； 步骤3 :去磷娃玻璃，并干燥； 步骤4 :在磁控溅射设备中制备ΙΤ0电极，磁控溅射设备的阴极上设置3个独立的溅射 靶材放置区，以分别放置不同的靶材并使每个靶材对应不同的溅射功率和电源；制备过程 如下： ⑴将去磷硅玻璃的硅片置于阳极，将ITO陶瓷靶和二氧化硅靶放入溅射靶材放置区， 通入Ar和Η2混合气体，启动射频电源，开始磁控溅射，在Ν+层上沉积一层ΙΤ0复合导电薄 膜，根据溅射功率大小控制ΙΤ0复合导电薄膜中ΙΤ0 :二氧化硅的摩尔比为1 : O.OfO. 3， 并使ITO复合导电薄膜的厚度为l(T30nm，光透过率为859Γ90%，折射率为1. 7?1. 9,电阻率 5Χ10^1Χ10_3Ω. cm ； ⑵将磁控溅射腔中的气体抽走，继续通入Ar和H2混合气体，并将二氧化硅溅射靶材屏 蔽，再次开始磁控溅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双层结构ITO电极晶体硅太阳能电池的制备方法，包括制绒、热扩散制p‑n结、去磷硅玻璃、制备ITO电极、背面印刷Al背场和Ag电极、正面印刷Ag主栅线，所述的制备ITO电极在磁控溅射设备中进行，其特征在于，所述的制备ITO电极按照以下步骤进行：⑴将去磷硅玻璃的硅片置于阳极，将ITO陶瓷靶以及二氧化硅靶和/或氮化硅靶置于阴极，通入Ar和H2混合气体，启动射频电源，开始磁控溅射，在N+层上沉积一层ITO复合导电薄膜，根据溅射功率大小控制ITO复合导电薄膜中ITO∶二氧化硅∶氮化硅的摩尔比为1∶0.01~0.3∶0.01~0.3，或者ITO∶二氧化硅或氮化硅的摩尔比为1∶0.01~0.3，并使ITO复合导电薄膜的厚度为10~30nm，光透过率为85%~90%，折射率为1.7~1.9，电阻率5×10‑4~1×10‑3Ω.cm；⑵将磁控溅射腔中的气体抽走，继续通入Ar和H2混合气体，并将ITO陶瓷靶材以外的溅射靶材屏蔽，再次开始磁控溅射，在ITO复合导电薄膜上沉积一层纯的ITO薄膜，控制ITO薄膜厚度为30~80nm，光透过率为92%以上，折射率为1.8~1.9，电阻率为1×10‑5~3×10‑4Ω.cm；⑶在磁控溅射工艺过程中，硅片的温度控制在250~400℃，使得ITO复合导电薄膜和ITO薄膜沉积过程中一边沉积一边退火；在ITO薄膜沉积结束后，将硅片的温度提高50~150℃，抽走磁控溅射腔体中气体，然后充入H2，继续退火2~20min。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：石强，金浩，蒋方丹，陈康平，郭俊华，姚军晔，
申请(专利权)人：浙江晶科能源有限公司，晶科能源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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。