一种异质结太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术属于晶体硅太阳能电池领域，涉及一种异质结太阳能电池。针对现有技术中异质结太阳能电池P型掺杂层热稳定性差导致B原子容易扩散进入非晶硅本征层、纯乙硼烷气体掺杂形成的P型掺杂层光学禁带宽度低、高浓度乙硼烷气体掺杂导致掺硼非晶硅的缺陷态密度和发射极复合电流密度增加等P型掺杂层设计不完善的技术问题。本方案提供了一种异质结太阳能电池，通过将P型掺杂层设计成叠层结构，包括设置的与本征非晶硅层接触的含三甲基硼气体沉积的第一P型掺杂层，以及至少设置两层含三甲基硼和乙硼烷气体沉积的硼掺杂浓度递增的整体层状结构，制备步骤简单，成本低廉，得到的异质结太阳能电池性能优异。结太阳能电池性能优异。结太阳能电池性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种异质结太阳能电池


[0001]本技术涉及太阳能电池领域，具体地，涉及一种异质结太阳能电池。

技术介绍

[0002]异质结电池，又称HJT电池(Hetero
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junction with IntrinsicThin
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layer)，是一种利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池，特点在于制备工艺温度低、转换效率高、高温特性好。图1是HJT太阳电池的结构示意图。它是以N型单晶硅片为衬底，在经过清洗制绒的N型c
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Si正面依次沉积厚度为5～10nm的本征非晶硅薄膜(i
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a
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Si:H)、P型非晶薄膜(p
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a
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Si:H)，从而形成P
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N异质结。在硅片背面依次沉积厚度为5～10nm的i
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a
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Si:H薄膜、N型非晶硅薄膜(n
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a
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Si:H)形成背表面场。在掺杂a
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Si:H薄膜的两侧，再沉积透明导电氧化物薄膜(TCO)，最后通过丝网印刷技术在两侧的顶层形成金属集电极。这就是异质结电池的典型结构。制备时一般首先对单晶硅衬底层进行制绒清洗处理，然后在单晶硅衬底层正面沉积本征非晶硅层和N型非晶硅层，在单晶硅衬底层背面沉积本征非晶硅和P型非晶硅层，然后在N/P型非晶硅层镀透明导电薄膜，最后在透明导电薄膜上制作金属电极。即现有异质结太阳能电池的结构是在N型单晶硅片双面分别制备一层非晶硅本征层和掺杂层。其中非晶硅本征层主要是钝化晶体硅表面缺陷，减少表面缺陷态，从而降低载流子复合；P型非晶硅掺杂层主要是与N型晶硅形成PN结，N型非晶硅掺杂层是与N型晶硅形成场效应的钝化层。P型非晶硅掺杂层主要是采用乙硼烷(B2H6)气体掺杂完成非晶硅掺杂层，一般为单层掺杂层。
[0003]如中国专利技术专利申请公布号CN112466977A，申请日为2018年08月02日，名称为：一种硅异质结电池及其制作方法；公开了方法为降低P型掺杂硅层与透明导电层之间的肖特基势垒，减小P型掺杂硅层耗尽层宽度，从而增加空穴收集能力，提高电池性能。该硅异质结电池包括硅基底界面反型层和第一透明导电层。硅基底包括掺杂硅衬底、P型掺杂硅层以及形成在掺杂硅衬底和P型掺杂硅层之间的第一本征硅层。界面反型层形成在P型掺杂硅层上。第一透明导电层形成在界面反型层上。该界面反型层包含极性有机分子。极性有机分子与P型掺杂硅层中的硅原子成键。界面反型层具有从透明导电层指向P型掺杂硅层的偶极矩。但存在以下缺点：(1)乙硼烷气体掺杂形成的非晶硅掺杂层P层热稳定性差，B原子容易扩散进入非晶硅本征层，影响本征层的钝化效果，导致太阳能电池的开路电压低，导致太阳能电池的转换效率低；(2)乙硼烷气体掺杂形成的非晶硅掺杂层P层的禁带宽度低，增强了对短波和长波区域光子的寄生性吸收，光学损失增加，导致太阳能电池的短路电流低，导致太阳能电池的转换效率低；(3)工艺过程中乙硼烷气体掺杂浓度的增加，会导致掺硼非晶硅的缺陷态密度和发射极复合电流密度的增加，降低电池开路电压。

技术实现思路

[0004]1.专利技术要解决的技术问题
[0005]针对现有技术中异质结太阳能电池P型掺杂层热稳定性差导致B原子容易扩散进
入非晶硅本征层、纯乙硼烷气体掺杂形成的P型掺杂层光学禁带宽度低、高浓度乙硼烷气体掺杂导致掺硼非晶硅的缺陷态密度和发射极复合电流密度增加等P型掺杂层设计不完善的技术问题。本方案提供了一种异质结太阳能电池，通过将P型掺杂层设计成叠层结构，包括设置与本征非晶硅层接触的含三甲基硼气体沉积的第一P型掺杂层，以及至少设置两层含三甲基硼和乙硼烷气体沉积的硼掺杂浓度递增的整体层状结构，制备步骤简单，成本低廉，得到的异质结太阳能电池性能优异。
[0006]2.技术方案
[0007]为达到上述目的，提供的技术方案为：
[0008]本技术的一种异质结太阳能电池，所述异质结太阳能电池包括基体片、设置在基体片顶表面和底表面上的电极，基体片包括：
[0009]单晶硅衬底层；
[0010]两组本征非晶硅层，两组本征非晶硅层包括设置在单晶硅衬底层顶侧的第一组本征非晶硅层和设置在单晶硅衬底层底侧的第二组本征非晶硅层；
[0011]P型掺杂层，所述P型掺杂层设置在所述第一组本征非晶硅层的顶侧；
[0012]N型掺杂层，所述N型掺杂层设置在所述第二组本征非晶硅层的底侧；
[0013]透光导电层，所述透光导电层分别设置在所述的P型掺杂层顶侧和所述N型掺杂层的底侧，所述电极设置在所述透光导电层的表面上；
[0014]所述P型掺杂层为从所述第一组本征非晶硅层的顶侧指向电极方向的叠层结构，包括第一P型掺杂层，所述第一P型掺杂层与所述第一组本征非晶硅层接触，所述第一P型掺杂层为含三甲基硼气体沉积而成的整体层状结构，所述第一P型掺杂层上至少设置两层含三甲基硼和乙硼烷气体沉积形成的硼掺杂浓度递增的整体层状结构。
[0015]进一步地，所述P型掺杂层包括从所述第一组本征非晶硅层的顶侧指向电极方向依次排布的以下三层结构：
[0016]第一P型掺杂层，所述第一P型掺杂层为含有三甲基硼气体沉积而成的硼轻掺杂整体层状结构；
[0017]第二P型掺杂层，所述第二P型掺杂层为含有三甲基硼和乙硼烷气体沉积而成的硼轻掺杂整体层状结构；
[0018]第三P型掺杂层，所述第三P型掺杂层为含有三甲基硼和乙硼烷气体沉积而成的硼重掺杂整体层状结构。
[0019]进一步地，所述第一P型掺杂层、第二P型掺杂层和第三P型掺杂层的厚度分别为2～10nm；所述P型掺杂层的厚度为10～20nm。
[0020]进一步地，所述第一组本征非晶硅层包括从所述单晶硅衬底层顶侧指向电极方向依次排布的以下三层结构：
[0021]第一本征非晶硅层，
[0022]第二本征非晶硅层，所述第一本征非晶硅层和第二本征非晶硅层均为硅烷气体沉积形成的整体层状钝化结构，所述第二本征非晶硅层的致密性比所述第一本征非晶硅层高，
[0023]第三本征非晶硅层，所述第三本征非晶硅层为含硅烷和氢气气体沉积的叠层钝化层。
[0024]进一步地，所述第三本征非晶硅层为包括从所述第二本征非晶硅层顶侧指向电极方向致密性依次增大的至少三层整体层状钝化结构。
[0025]进一步地，所述第二组本征非晶硅层包括从所述单晶硅衬底层底侧指向电极方向依次排布的以下两层结构：
[0026]第四本征非晶硅层，
[0027]第五本征非晶硅层，所述第四本征非晶硅层和第五本征非晶硅层均为含硅烷气体沉积形成的整体层状钝化结构，所述第五本征非晶硅层的致密性比所述第四本征非晶硅层高。
[0028]进一步地，所述所述第一本征非晶硅层、第二本征非晶硅层、第三本征非晶硅层、第四本征非晶硅层和第五本征非晶硅层的厚度分别为0.5～5nm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质结太阳能电池，所述异质结太阳能电池包括基体片、设置在基体片顶表面和底表面上的电极，其特征在于：基体片包括：单晶硅衬底层；两组本征非晶硅层，两组本征非晶硅层包括设置在单晶硅衬底层顶侧的第一组本征非晶硅层和设置在单晶硅衬底层底侧的第二组本征非晶硅层；P型掺杂层，所述P型掺杂层设置在所述第一组本征非晶硅层的顶侧；N型掺杂层，所述N型掺杂层设置在所述第二组本征非晶硅层的底侧；透光导电层，所述透光导电层分别设置在所述的P型掺杂层顶侧和所述N型掺杂层的底侧，所述电极设置在所述透光导电层的表面上；所述P型掺杂层为从所述第一组本征非晶硅层的顶侧指向电极方向的叠层结构，包括第一P型掺杂层，所述第一P型掺杂层与所述第一组本征非晶硅层接触，所述第一P型掺杂层为含三甲基硼气体沉积而成的整体层状结构，所述第一P型掺杂层上至少设置两层含三甲基硼和乙硼烷气体沉积形成的硼掺杂浓度递增的整体层状结构。2.根据权利要求1所述的一种异质结太阳能电池，其特征在于：所述P型掺杂层包括从所述第一组本征非晶硅层的顶侧指向电极方向依次排布的以下三层结构：第一P型掺杂层，所述第一P型掺杂层为含有三甲基硼气体沉积而成的硼轻掺杂整体层状结构；第二P型掺杂层，所述第二P型掺杂层为含有三甲基硼和乙硼烷气体沉积而成的硼轻掺杂整体层状结构；第三P型掺杂层，所述第三P型掺杂层为含有三甲基硼和乙硼烷气体沉积而成的硼重掺杂整体层状结构。3.根据权利要求2所述的一种异质结太阳能电池，其特征在于：所述第一P型掺杂层、第二P型掺杂层和第三P型掺杂层的厚度分别为2～10nm；所述P型掺杂层的厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛建锋，王金，余义，王永洁，苏世杰，
申请(专利权)人：通威太阳能安徽有限公司，
类型：新型
国别省市：