一种背接触异质结太阳能电池及其制备方法技术

一种背接触异质结太阳能电池及其制备方法，属于太阳能光伏电池的技术领域，包括衬底，在衬底的正面依次向上设置有非晶SiOx层、非晶SiNx层，在衬底的背面借助绝缘隔离区间隔、交替设置有电子产生及收集区和空穴产生及收集区，所述电子产生及收集区包括在衬底背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I1、n型氢化纳米硅层、本征氢化非晶硅层I2、p型氢化纳米硅层、ITO层、电子收集电极；所述的空穴产生及收集区包括在衬底背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I2、p型氢化纳米硅层、ITO层、空穴收集电极。本发明专利技术提高了电池的转换效率、降低了生产成本，结构更优化，简化了工艺步骤。

A Back Contact Heterojunction Solar Cell and Its Preparation Method

A back-contact heterojunction solar cell and its preparation method belong to the technical field of solar photovoltaic cells, including a substrate, in which an amorphous SiOx layer and an amorphous SiNx layer are arranged on the front of the substrate in turn, and on the back of the substrate, an electronic generation and collection area and a hole generation and collection area are alternately arranged by means of an insulating isolation zone. The electronic generating and collecting area includes intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer I1, n-type hydrogenated nano-silicon layer, intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer I2, p-type hydrogenated nano-silicon layer, ITO layer and electronic collecting electrode arranged outward in turn on the back of the substrate; the hole generating and collecting area includes the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer I2, p-type hydrogenated nano silicon layer, ITO layer and electronic collecting electrode arranged outward Hydrogenated amorphous silicon layer I2, p-type hydrogenated nano-silicon layer, ITO layer, hole collection electrode. The invention improves the conversion efficiency of the battery, reduces the production cost, optimizes the structure and simplifies the process steps.

【技术实现步骤摘要】
一种背接触异质结太阳能电池及其制备方法
本专利技术属于太阳能光伏电池的
，涉及一种背接触异质结太阳能电池及其制备方法。本专利技术在技术上引入隧穿结，在工艺中采用两次激光划线，实现了电池p、n掺杂的分区和隔离，既综合了异质结和背接触两种电池的优点，又克服了传统背接触技术工艺复杂的缺点，从而实现了在降低生产成本的基础上提高电池光电转换效率的目的。同时进一步提高了电池的转换效率、降低了生产成本，结构更优化，简化了工艺步骤。
技术介绍
能源危机和环境污染问题促进了清洁能源的广泛研究与应用开发。太阳能光伏发电具有资源充足、清洁、安全、寿命长等优点，已成为可再生能源技术中发展最快、最具活力的研究领域。目前市场上的太阳能光伏电池主要有晶体硅电池(包括单晶硅、多晶硅)、非晶硅薄膜、碲化镉薄膜及铜铟镓硒薄膜太阳电池等。高效化是目前太阳电池的发展趋势，也是降低发电成本的关键。高效电池技术主要有P型单晶硅PERC、N型PERT、TOPCon、背接触太阳电池(IBC)和晶体硅/非晶硅异质结电池等，其中晶体硅/非晶硅异质结太阳电池综合了晶体硅电池和非晶硅电池的优点，近年来得到了迅速的发展，是一种非常有应用前景的高效电池技术。2009年5月，Sanyo公司将异质结电池(HIT)的转化效率提高到23％，而在被Panasonic收购后的2013年，异质结电池实验室转换效率达到了24.7％。同时，背接触太阳电池由于正极和负极都位于电池片的背面，其正面没有栅线遮挡，大幅度提高了电池的短路电流和光电转换效率，受到了大家的广泛关注。在各种高效太阳电池技术中，把异质结技术和背接触技术相结合的背接触异质结电池(HBC)，保留了二者的优点，被认为是一种最有发展前途的高效太阳电池技术。目前这种背接触异质结电池最高效率已经达到了26.57％。但是，制备HBC电池需要反复进行光刻操作，增加了工艺复杂性和过程控制难度，非常不利于低成本大规模生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型背接触异质结太阳电池结构及其制备方法。本专利技术①通过提高p、n掺杂层的晶化率，实现了电子在np界面的隧穿；②通过一次激光划线，实现了p、n掺杂的分区，结合二次激光划线，实现p、n掺杂区的有效隔离。隧穿效应配合两次激光划线避免了传统工艺步骤中需要对n型掺杂层表面的p型掺杂层进行光刻去除的操作。在工艺过程中，第一次激光划线控制分区宽度，第二次激光划线通过调整激光能量密度确定划线深度，在保证隔离区宽度和p型掺杂区纵向深度远低于n型掺杂区的情况下，实现了p、n掺杂区的隔离，提高了电池正负极之间的绝缘性能，防止漏电。本专利技术为实现其目的采用的技术方案是：一种背接触异质结太阳能电池，包括衬底，在衬底的正面依次向上设置有非晶SiOx层、非晶SiNx层，在衬底的背面借助绝缘隔离区间隔、交替设置有电子产生及收集区和空穴产生及收集区，所述电子产生及收集区包括在衬底背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I1、n型氢化纳米硅层、本征氢化非晶硅层I2、p型氢化纳米硅层、ITO层、电子收集电极；所述的空穴产生及收集区包括在衬底背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I2、p型氢化纳米硅层、ITO层、空穴收集电极。所述衬底为n型单晶硅，厚度100～200μm，电阻率为2Ω﹒cm～13Ω﹒cm，晶向为<100>。所述非晶SiOx层的厚度是3～8nm。所述非晶SiNx层的厚度为70～110nm。所述本征氢化非晶硅层I14和本征氢化非晶硅层I27的厚度均为3～8nm。所述n型氢化纳米硅层的厚度为10～30nm。所述p型氢化纳米硅层的厚度为10～30nm。所述ITO层的厚度为80～150nm，方阻为40Ω/□～100Ω/□。所述电子收集电极和空穴收集电极的厚度均为15～40μm，宽度为200～700μm。背接触异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：A、对衬底进行制绒和清洗；B、利用PECVD设备在衬底的正面生长非晶SiOx层；C、利用PECVD设备在非晶SiOx层上沉积SiNx层；D、利用PECVD设备在衬底的背面生长本征氢化非晶硅层I1；E、利用PECVD设备在本征氢化非晶硅层I1上沉积n型氢化纳米硅层；F、在所述n型氢化纳米硅层上利用激光设备间隔刻蚀掉本征氢化非晶硅层I1和n型氢化纳米硅层和部分衬底，形成p型掺杂所需区域；G、用PECVD设备在衬底背面的p型掺杂所需区域和未进行刻蚀处理的n型氢化纳米硅层上生长本征氢化非晶硅层I2；H、利用PECVD设备在本征氢化非晶硅层I2上生长p型氢化纳米硅层；I、利用磁控溅射设备在在p型氢化纳米硅层上溅射ITO层；J、利用激光设备在横向p、n掺杂区结合处进行第二次激光刻蚀，刻蚀掉上述本征氢化非晶硅层I1、n型氢化纳米硅层、本征氢化非晶硅层I2、p型氢化纳米硅层、ITO层，形成绝缘隔离区；K、利用丝网印刷设备在ITO层表面印刷电子收集电极和空穴收集电极，印刷后经烧结固化，得到背接触异质结太阳能电池。步骤F中，部分衬底6的刻蚀深度小于1μm。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比(现有技术为传统背接触异质结电池制备方法，例如美国Sunpower利用高温扩散+多步光刻实现pn掺杂及分离)，本专利技术通过调整工艺参数，提高n型纳米硅层表面所沉积的本征氢化非晶硅层和p型氢化纳米硅层的晶化率(约15％)，增强载流子通过np界面的隧穿效应，使得n型纳米硅层与ITO层之间形成良好的欧姆接触。同时配合两次激光划线，避免了传统背接触异质结太阳电池繁琐的光刻工艺。这样既综合了异质结和背接触两种电池的优点，又克服了传统背接触技术工艺复杂的缺点，简化了工艺步骤，降低了后续工艺对前级工艺的影响，从而实现了电池在保持较高转化效率基础上去掉多步光刻带来的生产成本的降低。附图说明图1是本专利技术背接触异质结太阳能电池的结构示意图。图2是衬底的结构示意图。图3是衬底正面生长非晶SiOx层的结构示意图。图4是非晶SiOx层上沉积SiNx层的结构示意图。图5是衬底背面生长本征氢化非晶硅层I1的结构示意图。图6是本征氢化非晶硅层I1上沉积n型氢化纳米硅层的结构示意图。图7是p型掺杂所需区域形成的结构示意图。图8是衬底背面和n型氢化纳米硅层上生长本征氢化非晶硅层I2的结构示意图。图9是本征氢化非晶硅层I2生长p型氢化纳米硅层的结构示意图。图10是ITO层形成的结构示意图。图11是绝缘隔离区形成的结构示意图。附图中，1代表衬底，2代表非晶SiOx层，3代表非晶SiNx层，4代表本征氢化非晶硅层I1，5代表n型氢化纳米硅层，6代表p型掺杂所需区域，7代表本征氢化非晶硅层I2，8代表p型氢化纳米硅层，9代表ITO层，10代表绝缘隔离区，11代表电子收集电极，12代表空穴收集电极。具体实施方式下面结合具体实施例及附图对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的电池片结构，包括衬底1，该衬底采用n型晶体硅材料；衬底正面的非晶SiOx层2和非晶SiNx层3；衬底背面的本征氢化非晶硅层I14，n型氢化纳米硅层5，本征氢化非晶硅层I27，p型氢化纳米硅层8，ITO层9，绝缘隔离10，电子收集电极11和空穴收集电极12。具体的背接触异质结太阳能电池的制备过程如下：背接触异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：A、如图2所示衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种背接触异质结太阳能电池，包括衬底(1)，其特征在于，在衬底(1)的正面依次向上设置有非晶SiOx层(2)、非晶SiNx层(3)，在衬底(1)的背面借助绝缘隔离区(10)间隔、交替设置有电子产生及收集区和空穴产生及收集区，所述电子产生及收集区包括在衬底(1)背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I1(4)、n型氢化纳米硅层(5)、本征氢化非晶硅层I2(7)、p型氢化纳米硅层(8)、ITO层(9)、电子收集电极(11)；所述的空穴产生及收集区包括在衬底(1)背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I2(7)、p型氢化纳米硅层(8)、ITO层(9)、空穴收集电极(12)。

【技术特征摘要】
1.一种背接触异质结太阳能电池，包括衬底(1)，其特征在于，在衬底(1)的正面依次向上设置有非晶SiOx层(2)、非晶SiNx层(3)，在衬底(1)的背面借助绝缘隔离区(10)间隔、交替设置有电子产生及收集区和空穴产生及收集区，所述电子产生及收集区包括在衬底(1)背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I1(4)、n型氢化纳米硅层(5)、本征氢化非晶硅层I2(7)、p型氢化纳米硅层(8)、ITO层(9)、电子收集电极(11)；所述的空穴产生及收集区包括在衬底(1)背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I2(7)、p型氢化纳米硅层(8)、ITO层(9)、空穴收集电极(12)。2.根据权利要求1所述的一种背接触异质结太阳能电池，其特征在于，所述衬底(1)为n型单晶硅，厚度100～200μm，电阻率为2Ω﹒cm～13Ω﹒cm，晶向为<100>。3.根据权利要求1所述的一种背接触异质结太阳能电池，其特征在于，所述非晶SiOx层(2)的厚度是3～8nm。4.根据权利要求1所述的一种背接触异质结太阳能电池，其特征在于，所述非晶SiNx层(3)的厚度为70～110nm。5.根据权利要求1所述的一种背接触异质结太阳能电池，其特征在于，所述本征氢化非晶硅层I1(4)和本征氢化非晶硅层I2(7)的厚度均为3～8nm。6.根据权利要求1所述的一种背接触异质结太阳能电池，其特征在于，所述n型氢化纳米硅层(5)的厚度为10～30nm。7.根据权利要求1所述的一种背接触异质结太阳能电池，其特征在于，所述p型氢化纳米硅层(8)的厚度为10～30nm。8.根据权利要求1所述的一种背接触异质结太阳能电池，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛俊明，李森，高建军，王燕增，代杰，张金娟，赵学亮，王珊珊，陈金端，
申请(专利权)人：河北汉盛光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13