一种高效晶硅光伏电池结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高效晶硅光伏电池结构，包括硅基体，所述硅基体的正面设有钝化膜，所述硅基体的反面自上而下依次包括隧穿介质膜或本征硅薄膜、图形化半导体薄膜、钝化膜及图形化电极；所述半导体薄膜包括P型半导体薄膜和N型半导体薄膜，所述电极包括正电极和负电极；所述正电极穿过钝化膜和P型半导体薄膜形成欧姆接触，所述负电极穿过钝化膜和N型半导体薄膜形成欧姆接触。本发明专利技术还公开了所述结构的制备方法。本发明专利技术能够极大减少遮光损失，提高电池的电流输出能力，且生产工艺路线短，减少生产成本。

A high efficiency crystalline silicon photovoltaic cell structure and its preparation method

The invention discloses a high-efficiency crystalline silicon photovoltaic cell structure, which comprises a silicon substrate, the front side of which is provided with a passivation film, the back side of which successively comprises a tunneling medium film or an intrinsic silicon film, a patterned semiconductor film, a passivation film and a patterned electrode from top to bottom; the semiconductor film comprises a p-type semiconductor film and an n-type semiconductor film, and the electrode comprises a positive electrode The positive electrode passes through the passivation film to form ohmic contact with the p-type semiconductor film, and the negative electrode passes through the passivation film to form ohmic contact with the n-type semiconductor film. The invention also discloses a preparation method of the structure. The invention can greatly reduce the shading loss, improve the current output capacity of the battery, and the production process is short, and the production cost is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种高效晶硅光伏电池结构及其制备方法
本专利技术涉及光伏电池
，具体涉及一种高效晶硅光伏电池结构及其制备方法。
技术介绍
晶体硅太阳能电池正面（受光面）往往存在电极，这些电极遮蔽了部分阳光减少了电池的光电转化效率。全背电极电池结构可以避免上述问题，但这种电池需要在电池背面进行图形化掺杂。目前此类电池的制备方案为掩膜掺杂方案，工艺较复杂，成本较高。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种高效晶硅光伏电池结构及其制备方法，能够极大减少遮光损失，提高电池的电流输出能力（Isc），且生产工艺路线短，减少生产成本。技术方案：本专利技术所述一种高效晶硅光伏电池结构，包括硅基体，所述硅基体的正面设有钝化膜，所述硅基体的反面自上而下依次包括隧穿介质膜或本征硅薄膜、图形化半导体薄膜、钝化膜及图形化电极；所述半导体薄膜包括P型半导体薄膜和N型半导体薄膜，所述电极包括正电极和负电极；所述正电极穿过钝化膜和P型半导体薄膜形成欧姆接触，所述负电极穿过钝化膜和N型半导体薄膜形成欧姆接触。优选地，所述隧穿介质膜选自SiO2、Al2O3、SiC中的一种。优选地，所述隧穿介质膜的厚度为1-5nm。优选地，所述隧穿介质膜的厚度为1-2nm。优选地，所述P型半导体薄膜选自P-Si、P-NiO、P-Cu2O中的一种。优选地，所述P型半导体薄膜的厚度为5-200nm。优选地，所述P型半导体薄膜的厚度为20-100nm。优选地，所述P型半导体薄膜的电阻率介于1E（-1）和1E（-4）Ω*CM。优选地，所述N型半导体薄膜选自N-Si、N-ZnO、N-TiO2中的一种。优选地，所述N型半导体薄膜的厚度为5-200nm。优选地，所述N型半导体薄膜的厚度为20-100nm。优选地，所述N型半导体薄膜的电阻率介于1E（-1）和1E（-4）Ω*CM。优选地，所述N型半导体薄膜和P型半导体薄膜不产生交叉。优选地，所述本征硅薄膜的厚度为2-20nm。优选地，所述本征硅薄膜的厚度为5-10nm。优选地，所述本征硅薄膜设为图形化，且所述图形化本征硅薄膜与图形化P型半导体薄膜和/或N型半导体薄膜相对对应。优选地，所述钝化膜为SiNx或SixOyNz，所述钝化膜的厚度为60-200nm。优选地，所述钝化膜的厚度为70-120nm。优选地，所述图形为线条状，且所述线条状图形的宽度为20-500μm。优选地，所述线条状图形的宽度为50-100μm。本专利技术还提供一种所述高效晶硅光伏电池结构的制备方法，所述方法如下：在硅沉底的反面表面制备隧穿介质膜或本征硅薄膜，在隧穿介质膜或本征硅薄膜的表面采用G-CVD技术制备图形化半导体薄膜，退火，制备钝化膜并覆盖隧穿介质膜或本征硅薄膜、半导体薄膜，制备图形化电极。优选地，所述G-CVD包括可控制图形生长的可编程喷射头。优选地，所述喷射头控制的是气相化学品，所述气相化学品是CVD的源。优选地，所述喷射头控制的是气相化学品，所述气相化学品是CVD的催化剂。优选地，所述喷射头控制的是CVD的能量源，所述能量源是等离子电源。优选地，所述能量源是交变电磁场。优选地，所述喷射头控制的是CVD的能量源，所述能量源是高能等离子体。优选地，所述能量源是Ar等离子体。优选地，所述喷射头控制的是CVD的能量源，所述能量源是高能气体。优选地，所述能量源是N2或Ar。优选地，所述喷射头控制的是CVD的能量源，所述能量源是高能光源。优选地，所述能量源是激光。优选地，所述退火温度为600-900℃。优选地，所述退火温度为750-850℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术电池正面没有电极，能够极大减少遮光损失，提高电池的电流输出能力（Isc），提高电池的光电转化效率，此外，本专利技术杜绝了金属电极和硅基体的直接接触，能够减少金属电极的复合，增加电池的开路电压（Voc），进一步提高本专利技术的光电转化效率；此外，优选电阻率低的半导体薄膜，能够更进一步提高本专利技术的光电转化效率。本专利技术通过图形化化学气相沉积（G-CVD）技术进行制备，生产工艺路线短，能够减少生产成本。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构图。图2为本专利技术实施例2的结构图。图3为本专利技术实施例3的结构图。附图中，1-硅基体，2-钝化膜，3-隧穿介质膜，4-P型半导体薄膜，5-N型半导体薄膜，6-正电极，7-负电极，8-本征硅薄膜。具体实施方式下面通过具体实施例和附图对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。实施例1一种高效晶硅光伏电池结构，参照图1，包括硅基体1，硅基体1的正面设有钝化膜2，硅基体1的反面自上而下依次包括隧穿介质膜3、图形化半导体薄膜、钝化膜2及图形化电极；所述半导体薄膜包括P型半导体薄膜4和N型半导体薄膜5，所述电极包括正电极6和负电极7；正电极6穿过钝化膜2和P型半导体薄膜4形成欧姆接触，负电极7穿过钝化膜2和N型半导体薄膜5形成欧姆接触。其中，隧穿介质膜3为SiO2，隧穿介质膜3的厚度为2nm。其中，P型半导体薄膜4为P-Si，P型半导体薄膜4的厚度为200nm，P型半导体薄膜4的电阻率为1E（-1）Ω*CM。其中，N型半导体薄膜5为N-Si，N型半导体薄膜5的厚度为100nm，N型半导体薄膜5的电阻率为1E（-1）Ω*CM。其中，N型半导体薄膜5和P型半导体薄膜4不产生交叉。其中，钝化膜2为SiNx，钝化膜2的厚度为70nm。其中，所述图形为线条状，且所述线条状图形的宽度为50μm。所述高效晶硅光伏电池结构的制备方法如下：在硅沉底的反面表面制备隧穿介质膜3，在隧穿介质膜3的表面采用G-CVD技术制备图形化半导体薄膜，600℃下退火，制备钝化膜2并覆盖隧穿介质膜3、半导体薄膜，制备图形化电极。其中，所述G-CVD包括可控制图形生长的可编程喷射头，所述喷射头控制的是气相化学品，所述气相化学品是CVD的源。本实施例电池正面没有电极，能够极大减少遮光损失，提高电池的电流输出能力，提高电池的光电转化效率，此外，本实施例杜绝了金属电极和硅基体的直接接触，能够减少金属电极的复合，增加电池的开路电压，进一步提高本实施例的光电转化效率；此外，选择电阻率低的半导体薄膜，能够更进一步提高本实施例的光电转化效率。实施例2一种高效晶硅光伏电池结构，参照图2，包括硅基体1，硅基体1的正面设有钝化膜2，硅基体1的反面自上而下依次包括本征硅薄膜8、图形化半导体薄膜、钝化膜2及图形化电极；所述半导体薄膜包括P型半导体薄膜4和N型半导体薄膜5，所述电极包括正电极6和负电极7；正电极6穿过钝化膜2和P型半导体薄膜4形成欧姆接触，负本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效晶硅光伏电池结构，其特征在于，包括硅基体，所述硅基体的正面设有钝化膜，所述硅基体的反面自上而下依次包括隧穿介质膜或本征硅薄膜、图形化半导体薄膜、钝化膜及图形化电极；所述半导体薄膜包括P型半导体薄膜和N型半导体薄膜，所述电极包括正电极和负电极；所述正电极穿过钝化膜和P型半导体薄膜形成欧姆接触，所述负电极穿过钝化膜和N型半导体薄膜形成欧姆接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效晶硅光伏电池结构，其特征在于，包括硅基体，所述硅基体的正面设有钝化膜，所述硅基体的反面自上而下依次包括隧穿介质膜或本征硅薄膜、图形化半导体薄膜、钝化膜及图形化电极；所述半导体薄膜包括P型半导体薄膜和N型半导体薄膜，所述电极包括正电极和负电极；所述正电极穿过钝化膜和P型半导体薄膜形成欧姆接触，所述负电极穿过钝化膜和N型半导体薄膜形成欧姆接触。


2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述隧穿介质膜选自SiO2、Al2O3、SiC中的一种。


3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述隧穿介质膜的厚度为1-5nm；优选地，所述隧穿介质膜的厚度为1-2nm。


4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述P型半导体薄膜选自P-Si、P-NiO、P-Cu2O中的一种。


5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述P型半导体薄膜的厚度为5-200nm；优选地，所述P型半导体薄膜的厚度为20-100nm。


6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述P型半导体薄膜的电阻率介于1E（-1）和1E（-4）Ω*CM。


7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述N型半导体薄膜选自N-Si、N-ZnO、N-TiO2中的一种。


8.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述N型半导体薄膜的厚度为5-200nm；优选地，所述N型半导体薄膜的厚度为20-100nm。


9.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述N型半导体薄膜的电阻率介于1E（-1）和1E（-4）Ω*CM。


10.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述N型半导体薄膜和P型半导体薄膜不产生交叉。


11.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述本征硅薄膜的厚度为2-20nm；优选地，所述本征硅薄膜的厚度为5-10nm。


12.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述本征硅薄膜设为图形化，且所述图形化本征硅薄膜与图形化P型半导体薄膜和/或N型...

【专利技术属性】
技术研发人员：董仲，
申请(专利权)人：南京爱通智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32