硅异质结太阳电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了硅异质结太阳电池及其制备方法。其中，该太阳电池包括：n型晶硅衬底层；轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层，氢化非晶硅缓冲层形成在衬底层的上、下两侧表面上；重掺杂p型氢化非晶硅发射极层，氢化非晶硅发射极层形成在一侧轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层的表面上；重掺杂n型氢化非晶硅背场层，氢化非晶硅背场层形成在另一侧氢化非晶硅缓冲层的表面上；透明导电氧化物层，透明导电氧化物层分别形成在氢化非晶硅发射极层和氢化非晶硅背场层的表面上；合金栅线电极层，合金栅线电极层形成在透明导电氧化物层、氢化非晶硅背场层和氢化非晶硅发射极层的至少一层的表面上；以及电极保护层，电极保护层形成在合金栅线电极层的表面上。

Silicon heterojunction solar cells and their preparation methods

The invention discloses a silicon heterojunction solar cell and a preparation method thereof. Among them, the solar cell includes: n-type crystalline silicon substrate layer; light doped n-type hydrogenated amorphous silicon buffer layer, the hydrogenated amorphous silicon buffer layer is formed on both sides of the substrate surface; heavily doped p-type hydrogenated amorphous silicon emitter layer, the hydrogenated amorphous silicon emitter layer is formed on one side of light doped n-type hydrogenated amorphous silicon buffer layer; heavily doped n-type hydrogenated amorphous silicon BACK-FIELD layer, hydrogen. The back field layer of amorphous silicon is formed on the surface of the buffer layer of hydrogenated amorphous silicon on the other side; the transparent conductive oxide layer and the transparent conductive oxide layer are formed on the surface of the emitter layer of hydrogenated amorphous silicon and the back field layer of hydrogenated amorphous silicon respectively; the alloy gate electrode layer and the alloy gate electrode layer are formed on the transparent conductive oxide layer, the back field layer of hydrogenated amorphous silicon and the emitter layer of hydrogenated amorphous silicon respectively. At least one layer of the surface; and an electrode protection layer formed on the surface of the alloy gate electrode layer.

【技术实现步骤摘要】
硅异质结太阳电池及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及含有合金电极保护层的硅异质结太阳电池及其制备方法。
技术介绍
光伏电池的电极通常位于电池的前或后表面，与电池表面形成紧密的物理或化学接触，并作为收集电池产生的光生电流的导体。电极，也称为栅线，以一定的排布图案分布在光伏电池表面，目的是提供低电阻的导电通路，并尽量降低电极本身对光线的遮挡以减小入射光损失。太阳电池表面的金属电极不仅影响电池的串联电阻，进而影响最终电池的效率，而且在一定程度上影响着电池的成本，因而高性价比的金属化是高效电池研究中一个非常重要的方向。目前工业上最成熟、应用最广泛的电极制备方法是丝网印刷Ag浆，该方法可实现大规模自动化连续生产，因而备受企业的青睐。但是该方法要形成Ag与基底Si之间的良好的欧姆接触，需要对印刷的Ag浆进行高温(﹥700℃)烧结，并不适用于硅异质结这种要求所有工艺均在低温下完成的电池。而且，这种方法所形成的电极具有材料昂贵、线宽较宽而线高有限、以及金属与硅接触界面处少子复合速率较高的特点，并且限制了更薄硅片的应用，正成为进一步降低电池成本和提高效率的限制因素之一。针对上述的问题，无论从材料、结构还是制备方法上，在太阳电池的电极设计方面涌现出了一些其它的方案。比如材料方面采用非贵金属的Cu来代替Ag，由于Cu的电导率与Ag接近而成本却大约只是Ag的百分之一，所以Cu是一种很有前景的电极材料。但是，Cu原子极易向硅中扩散，导致电池性能下降，因此在Cu与Si之间需形成一个高质量的势垒层以阻挡Cu的扩散。在此基础上，可采用的电极结构是Ni/Cu体系形成的堆叠金属层，金属Ni作为势垒层可以阻挡Cu向硅中的扩散。这种电极具有较细的栅线和较低的接触电阻，然而，在潮湿环境中，Cu易被氧化和腐蚀，使电阻大幅上升，强度降低。由此，现有的太阳电池有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于针对具有合金栅线电极层的硅异质结太阳电池，为改善合金电极抗环境影响能力及焊接性，专利技术人对该合金栅线电极层增加电极保护层，使合金栅线电极层具有良好的抗氧化、耐腐蚀、及焊接性。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种硅异质结太阳电池。根据本专利技术的实施例，该太阳电池包括：n型晶硅衬底层；轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层，所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层形成在所述衬底层的上、下两侧表面上；重掺杂p型氢化非晶硅发射极层，所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层形成在一侧所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层的表面上；重掺杂n型氢化非晶硅背场层，所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层形成在另一侧所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层的表面上；透明导电氧化物层，所述透明导电氧化物层形成在所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层或所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层的至少部分表面上；合金栅线电极层，所述合金栅线电极层形成在所述透明导电氧化物层、所述氢化非晶硅背场层和所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层的至少一层的表面上；以及电极保护层，所述电极保护层形成在所述合金栅线电极层的表面上。根据本专利技术实施例的太阳电池，通过对太阳电池的合金栅线电极层增加电极保护层，改善合金电极抗环境影响能力及焊接性，解决了合金栅线电极，尤其是铜合金栅线电极在潮湿环境中易被腐蚀和氧化的问题，使合金栅线电极层具有良好的抗氧化、耐腐蚀及焊接性。另外，根据本专利技术上述实施例的硅异质结太阳电池，还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的实施例，合金栅线电极层含有合金过渡层和含铜导电合金层。根据本专利技术的实施例，所述合金过渡层含有选自Cu、Mo、W、Ti、Ni、Cr、Al、Mg、Ta、Sn、Zn和Ag中的至少两种金属，优选地，所述合金过渡层含有Ni-Cu-Sn合金、Ni-Cu-In合金或Ni-Al合金。根据本专利技术的实施例，所述含铜导电合金层含有Cu和选自Mo、W、Ti、Ni、Cr、Al、Mg、Ta、Sn、Zn和Ag中的至少一种金属。根据本专利技术的实施例，所述电极保护层是由锡或锡合金形成的。根据本专利技术的实施例，锡合金含有Sn和选自Cu、Ag、Zn、Bi和In中的至少一种元素。根据本专利技术的实施例，所述电极保护层还可进一步含有选自B、P、Ga和Al中的元素。根据本专利技术的实施例，所述电极保护层含有不低于50质量％的锡。根据本专利技术的实施例，所述轻掺杂n型氢化非晶硅层的掺杂浓度为108-1017/cm3。根据本专利技术的实施例，所述衬n型晶硅底层的厚度为50-200μm。根据本专利技术的实施例，所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层钝化层的厚度为1-15nm。根据本专利技术的实施例，所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层的厚度为5-25nm。根据本专利技术的实施例，所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层的厚度为5-25nm。根据本专利技术的实施例，所述透明导电氧化物层的厚度为50-300nm。根据本专利技术的实施例，所述合金过渡层的厚度为5-300nm。根据本专利技术的实施例，所述含铜导电合金层的厚度为1-100μm。根据本专利技术的实施例，所述电极保护层的厚度为0.3-25μm。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种制备前述的硅异质结太阳电池的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：提供n型晶硅衬底层；在所述衬底层的上、下两侧表面上形成轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层；在一侧所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层的表面上形成重掺杂p型氢化非晶硅发射极层；在另一侧所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层的表面上形成重掺杂n型氢化非晶硅背场层；在所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层和所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层的表面上形成透明导电氧化物层；在所述透明导电氧化物层、所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层和所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层的至少一层的表面上形成合金栅线电极层；以及在所述合金栅线电极层的表面上形成电极保护层。根据本专利技术实施例的制备前述的太阳电池的方法，通过对硅异质结太阳电池的合金栅线电极层表面形成电极保护层，改善合金电极抗环境影响能力及焊接性，解决了合金栅线电极，尤其是铜合金栅线电极在潮湿环境中易被腐蚀和氧化的问题，使合金栅线电极层具有良好的抗氧化、耐腐蚀及焊接性。另外，根据本专利技术上述实施例的制备太阳电池的方法，还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的实施例，合金栅线电极层含有合金过渡层和含铜导电合金层。根据本专利技术的实施例，所述合金过渡层是采用物理气相沉积法形成的，优选地，所述物理气相沉积法为蒸发沉积法和溅射沉积法。根据本专利技术的实施例，所述含铜导电合金层是采用电镀法形成的。根据本专利技术的实施例，所述电极保护层含有Sn和选自Cu、Ag、Zn、Bi和In中的至少一种元素，且其中锡的含量不低于50质量％。根据本专利技术的实施例，所述电极保护层是利用熔融锡在电极表面涂覆形成的。根据本专利技术的实施例，所述电极保护层是利用丝网印刷法或喷印法形成的。根据本专利技术的实施例，所述电极保护层是利用物理气相沉积法形成的，优选地，所述物理气相沉积法为蒸发沉积法和溅射沉积法。根据本专利技术的实施例，所述电极保护层是利用非电镀的化学沉积法形成的。根据本专利技术的实施例，所述电极保护层是利用电镀法形成的。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅异质结太阳电池，其特征在于，包括：n型晶硅衬底层；轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层，所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层形成在所述n型晶硅衬底层的上、下两侧表面上；重掺杂p型氢化非晶硅发射极层，所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层形成在一侧所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层的表面上；重掺杂n型氢化非晶硅背场层，所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层形成在另一侧所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层的表面上；透明导电氧化物层，所述透明导电氧化物层形成在所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层或所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层的至少部分表面上；合金栅线电极层，所述合金栅线电极层形成在所述透明导电氧化物层、所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层和所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层的至少一层的表面上；以及电极保护层，所述电极保护层形成在所述合金栅线电极层的表面上。

【技术特征摘要】
1.一种硅异质结太阳电池，其特征在于，包括：n型晶硅衬底层；轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层，所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层形成在所述n型晶硅衬底层的上、下两侧表面上；重掺杂p型氢化非晶硅发射极层，所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层形成在一侧所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层的表面上；重掺杂n型氢化非晶硅背场层，所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层形成在另一侧所述轻掺杂n型氢化非晶硅缓冲层的表面上；透明导电氧化物层，所述透明导电氧化物层形成在所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层或所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层的至少部分表面上；合金栅线电极层，所述合金栅线电极层形成在所述透明导电氧化物层、所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层和所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层的至少一层的表面上；以及电极保护层，所述电极保护层形成在所述合金栅线电极层的表面上。2.根据权利要求1所述的硅异质结太阳电池，其特征在于，所述轻掺杂n型氢化非晶硅层的掺杂浓度为108-1017/cm3。3.根据权利要求1所述的硅异质结太阳电池，其特征在于，所述合金栅线电极层包括：合金过渡层，所述合金过渡层形成在所述透明导电氧化物层、所述重掺杂n型氢化非晶硅背场层和所述重掺杂p型氢化非晶硅发射极层的至少一层的表面上；以及含铜导电合金层，所述含铜导电合金层形成在所述合金过渡层的表面上。4.根据权利要求1所述的硅异质结太阳电池，其特征在于，所述合金过渡层含有选自Cu、Mo、W、Ti、Ni、Cr、Al、Mg、Ta、Sn、Zn和Ag中的至少两种金属，任选地，所述含铜导电合金层含有Cu和选自Mo、W、Ti、Ni、Cr、Al、Mg、Ta、Sn、Zn和Ag中的至少一种金属。5.根据权利要求1所述的硅异质结太阳电池，其特征在于，所述电极保护层是由锡或锡合金形成的，任选地，所述锡合金含有Sn和选自Cu、Ag、Zn、Bi和In中的至少一种元素，任选地，所述电极保护层含有不低于50质量％的锡。6.根据权利要求5所述的硅异质结太阳电池，其特征在于，所述电极保护层进一步含有选自B、P、Ga和Al中的至少一种元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓霞，王恩宇，王伟，田宏波，周永谋，杨瑞鹏，宗军，李洋，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11