背接触异质结电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种背接触异质结电池及其制备方法。所述背接触异质结电池包括：n型单晶硅衬底；依次设置于所述n型单晶硅衬底上表面的第一钝化层和减反射层；设置于所述n型单晶硅衬底下表面的第二钝化层；设置于所述第二钝化层下表面的局域n型硅基薄膜；设置于所述局域n型硅基薄膜下表面和所述第二钝化层下表面的除所述局域n型薄膜以外区域的p型硅基薄膜；依次设置于所述p型硅基薄膜下表面的TCO薄膜和金属电极。因此，根据发明专利技术实施例的背接触异质结电池具有制备工艺简单和生产成本低的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
背接触异质结电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳电池
，尤其涉及一种背接触异质结电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，光电转换效率最高的晶硅太阳电池是背接触异质结(HBC)电池，其最高转换达到26.6％。背接触异质结电池是异质结(HJT)技术与背接触(IBC)技术的结合，兼具两种电池结构的诸多优点，作为高效单结晶体硅电池的终极结构，背接触异质结电池自2014年以来一直占据着晶硅电池最高转换效率记录的宝座。
[0003]相关技术中，背接触异质结电池的背面叉指结构的实现需要三次图形化工艺，常见的图形化工艺包括光刻、硬掩膜等方式，另外为保证电池性能，对图形化对准精度也有较高的要求。因此，多次高精度图形化工艺极大提高了背接触异质结电池的制备工艺难度和成本，受到复杂制备工艺和较高成本两方面因素的制约，目前背接触异质结电池尚处于研发阶段，产业化应用非常少。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术的实施例提出一种背接触异质结电池及其制备方法。
[0006]根据本专利技术实施例的背接触异质结电池，包括：
[0007]n型单晶硅衬底；
[0008]依次设置于所述n型单晶硅衬底上表面的第一钝化层和减反射层；
[0009]设置于所述n型单晶硅衬底下表面的第二钝化层；
[0010]设置于所述第二钝化层下表面的局域n型硅基薄膜；
[0011]设置于所述局域n型硅基薄膜下表面和所述第二钝化层下表面的除所述局域n型薄膜以外区域的p型硅基薄膜；
[0012]依次设置于所述p型硅基薄膜下表面的图形化的TCO薄膜和金属电极。
[0013]因此，根据专利技术实施例的背接触异质结电池具有制备工艺简单和生产成本低的优点。
[0014]在一些实施例中，所述局域n型硅基薄膜为非晶硅基薄膜，所述非晶硅基薄膜为n型非晶硅薄膜、n型非晶碳化硅薄膜或n型非晶氧化硅薄膜；
[0015]或者，所述局域n型硅基薄膜为部分晶化的n型硅薄膜，所述n型硅薄膜为纳米晶硅薄膜或微晶硅薄膜；
[0016]或者，所述局域n型硅基薄膜为部分晶化的n型碳化硅薄膜，所述n型碳化硅薄膜为纳米晶碳化硅薄膜或微晶碳化硅薄膜；
[0017]或者，所述局域n型硅基薄膜为部分晶化的n型氧化硅薄膜，所述n型氧化硅薄膜为纳米晶氧化硅薄膜或微晶氧化硅薄膜。
[0018]在一些实施例中，所述局域n型薄膜的厚度为10
‑
40nm。
[0019]在一些实施例中，所述p型硅基薄膜包括生长于所述第二钝化层表面的第一p型硅基薄膜和生长于所述局域n型硅基薄膜表面的第二p型硅基薄膜；
[0020]所述TCO薄膜包括设置于所述第一p型硅基薄膜下表面的第一TCO薄膜和设置于所述第二p型硅基薄膜下表面的第二TCO薄膜；
[0021]所述金属电极包括设置于第一TCO薄膜下表面的第一金属电极和设置于所述第二TCO薄膜下表面的第二金属电极。
[0022]在一些实施例中，所述p型硅基薄膜为p型硅薄膜，所述p型硅薄膜为纳米晶硅薄膜或微晶硅薄膜；
[0023]或者，所述p型硅基薄膜为p型碳化硅薄膜，所述p型碳化硅薄膜为纳米晶碳化硅薄膜或微晶碳化硅薄膜；
[0024]或者，所述p型硅基薄膜为p型氧化硅薄膜，所述p型氧化硅薄膜为纳米晶氧化硅薄膜或微晶氧化硅薄膜。
[0025]在一些实施例中，所述p型硅基薄膜的厚度为10
‑
40nm。
[0026]在一些实施例中，所述第一钝化层和所述第二钝化层均为本征非晶硅薄膜，所述第一钝化层的厚度为2
‑
8nm，所述第二钝化层的厚度为3
‑
15nm。
[0027]在一些实施例中，所述减反射层为SiNx、SiOx、SiNxOy、Al2O3、MgF2、ZnS中的至少一种。
[0028]本专利技术还提出了一种背接触异质结电池的制备方法，包括：
[0029]提供n型单晶硅衬底，将所述n型单晶硅衬底清洗制绒，在所述n型单晶硅衬底清洁表面形成绒面结构；
[0030]采用等离子体增强化学气相沉积法在所述n型单晶硅衬底的上表面和下表面分别形成第一钝化层和第二钝化层；
[0031]采用等离子体增强化学气相沉积法在所述第二钝化层上沉积形成图形化的局域n型硅基薄膜；
[0032]对所述局域n型硅基薄膜进行激光处理，使所述局域n型薄膜晶化或者晶化度提高，为后续结晶的p型硅基薄膜沉积提供籽晶层；
[0033]采用等离子体增强化学气相沉积法在所述第二钝化层的下表面和所述局域n型硅基薄膜的表面沉积形成p型硅基薄膜；
[0034]采用物理气相沉积法或等离子体增强化学气相沉积法，在所述第一钝化层上沉积形成减反射层；
[0035]采用物理气相沉积法或反应等离子体沉积法，在所述p型硅基薄膜的下表面沉积形成TCO薄膜；
[0036]在所述TCO薄膜的下表面制备金属电极并使所述TCO薄膜和金属电极图形化；
[0037]将以上步骤形成的背接触异质结电池进行低温热处理。
[0038]在一些实施例中，在所述第二钝化层上沉积形成图形化的局域n型硅基薄膜时，将硬质掩膜版直接放置于所述n型单晶硅衬底上方或者集成在等离子体增强化学气相沉积设备的反应腔内；
[0039]或者，先在所述第二钝化层上制备掩膜，然后采用等离子体增强化学气相沉积法沉积形成n型硅基薄膜，最后去除所述掩膜。
[0040]在一些实施例中，所述局域n型硅基薄膜为非晶硅薄膜，所述等离子体增强化学气相沉积过程中的氢气流量为硅烷流量的2
‑
25倍；
[0041]或者，所述局域n型硅基薄膜为部分晶化的n型硅薄膜、n型碳化硅薄膜、n型氧化硅薄膜中的任意一种，所述等离子体增强化学气相沉积过程中的氢气流量为硅烷流量的100
‑
300倍，硼掺杂浓度为3％
‑
10％。
[0042]在一些实施例中，在所述第二钝化层的下表面和所述局域n型硅基薄膜的表面沉积形成p型硅基薄膜过程中，所述等离子体增强化学气相沉积过程中的氢气流量为硅烷流量的100
‑
300倍，硼掺杂浓度为3％
‑
10％。
[0043]在一些实施例中，所述金属电极为银浆料或者混合金属浆料制成，在所述TCO薄膜的下表面制备金属电极并使所述TCO薄膜和金属电极图形化的方法为：
[0044]在所述TCO薄膜的下表面采用丝网印刷或喷墨打印所述金属电极，在所述金属电极表面制备掩膜，湿法去除无掩膜遮挡的TCO薄膜，去除覆盖电极的掩膜；
[0045]或者，在所述TCO薄膜的下表面采用丝网印刷或喷墨打印所述金属电极，在所述TCO薄膜无电极的区域采用丝网印刷或喷墨打印腐蚀性浆料，利用所述腐蚀性浆料去除无电极区域的所述TCO薄膜；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种背接触异质结电池，其特征在于，包括：n型单晶硅衬底；依次设置于所述n型单晶硅衬底上表面的第一钝化层和减反射层；设置于所述n型单晶硅衬底下表面的第二钝化层；设置于所述第二钝化层下表面的局域n型硅基薄膜；设置于所述局域n型硅基薄膜下表面和所述第二钝化层下表面的除所述局域n型薄膜以外区域的p型硅基薄膜；依次设置于所述p型硅基薄膜下表面的图形化的TCO薄膜和金属电极。2.根据权利要求1所述的背接触异质结电池，其特征在于，所述局域n型硅基薄膜为非晶硅基薄膜，所述非晶硅基薄膜为n型非晶硅薄膜、n型非晶碳化硅薄膜或n型非晶氧化硅薄膜；或者，所述局域n型硅基薄膜为部分晶化的n型硅薄膜，所述n型硅薄膜为纳米晶硅薄膜或微晶硅薄膜；或者，所述局域n型硅基薄膜为部分晶化的n型碳化硅薄膜，所述n型碳化硅薄膜为纳米晶碳化硅薄膜或微晶碳化硅薄膜；或者，所述局域n型硅基薄膜为部分晶化的n型氧化硅薄膜，所述n型氧化硅薄膜为纳米晶氧化硅薄膜或微晶氧化硅薄膜。3.根据权利要求1所述的背接触异质结电池，其特征在于，所述局域n型薄膜的厚度为10
‑
40nm。4.根据权利要求1所述的背接触异质结电池，其特征在于，所述p型硅基薄膜包括生长于所述第二钝化层表面的第一p型硅基薄膜和生长于所述局域n型硅基薄膜表面的第二p型硅基薄膜；所述TCO薄膜包括设置于所述第一p型硅基薄膜下表面的第一TCO薄膜和设置于所述第二p型硅基薄膜下表面的第二TCO薄膜；所述金属电极包括设置于第一TCO薄膜下表面的第一金属电极和设置于所述第二TCO薄膜下表面的第二金属电极。5.根据权利要求1所述的背接触异质结电池，其特征在于，所述p型硅基薄膜为p型硅薄膜，所述p型硅薄膜为纳米晶硅薄膜或微晶硅薄膜；或者，所述p型硅基薄膜为p型碳化硅薄膜，所述p型碳化硅薄膜为纳米晶碳化硅薄膜或微晶碳化硅薄膜；或者，所述p型硅基薄膜为p型氧化硅薄膜，所述p型氧化硅薄膜为纳米晶氧化硅薄膜或微晶氧化硅薄膜。6.根据权利要求1所述的背接触异质结电池，其特征在于，所述p型硅基薄膜的厚度为10
‑
40nm。7.根据权利要求1所述的背接触异质结电池，其特征在于，所述第一钝化层和所述第二钝化层均为本征非晶硅薄膜，所述第一钝化层的厚度为2
‑
8nm，所述第二钝化层的厚度为3
‑
15nm。8.根据权利要求1所述的背接触异质结电池，其特征在于，所述减反射层为SiNx、SiOx、SiNxOy、Al2O3、MgF2、ZnS中的至少一种。
9.一种背接触异质结电池的制备方法，其特征在于，包括：提供n型单晶硅衬底，将所述n型单晶硅衬底清洗制绒，在所述n型单晶硅衬底清洁表面形成绒面结构；采用等离子体增强化学气相沉积法在所述n型单晶硅衬底的上表面和下表面分别形成第一钝化层和第二钝化层；采用等离子体增强化学气相沉积法在所述第二钝化层上沉积形成图形化的局域n型硅基薄膜；对所述局域n型硅基薄膜进行激光处理，使所述局域n型薄膜晶化或者晶化度提高，为后续结晶的p型硅基薄膜沉积提供籽晶层；采用等离子体增强化学气相沉积法在所述第二钝化层的下表面和所述局域n型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，赵晓霞，田宏波，王雪松，王彩霞，宗军，范霁红，孙金华，
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：