一种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异质结电池及其制备方法，属于异质结电池领域，包括晶体硅层，所述晶体硅层正面从内向外依次设置本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层、第一透明导电层、第一金属电极；所述晶体硅层背面从内向外依次设置第二掺杂非晶硅层、第二透明导电层、第二金属电极，所述晶体硅层背面与所述第二掺杂非晶硅层之间设置有超薄介质膜层和掺杂多晶硅层。本发明专利技术在晶体硅层背面设置超薄介质膜层与掺杂多晶硅层，非晶硅层沉积过程中，能避免翻片导致晶体硅层未镀膜面暴露于大气中或接触自动化传送部件，降低表面氧化或污染的影响。降低表面氧化或污染的影响。降低表面氧化或污染的影响。

A heterojunction battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种异质结电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及异质结电池领域，具体而言，涉及一种异质结电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]单晶硅异质结太阳电池转换效率高，被光伏行业公认为下一代大规模产业化关键技术之一。
[0003]硅基异质结太阳能电池一般采用双面金字塔绒面结构的N型单晶硅片制作形成，在硅片正面沉积本征非晶硅层和n型掺杂非晶硅层，在硅片背面沉积本征非晶硅层与p型掺杂非晶硅层，之后在硅片两面分别形成透明导电膜及金属电极。
[0004]在现有技术中，沉积正面和背面非晶硅层过程中，硅片需要借助自动化设备翻片，容易导致晶体硅层未镀膜面暴露大气或接触自动化传送部件，进而导致表面氧化或污染；其次，受硅片质量影响，异质结电池容易出现效率波动。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术沉积正面或背面晶体硅层过程中，硅片未镀膜面暴露大气或接触自动化传送部件，进而导致表面氧化或污染的问题，本专利技术提供了一种异质结电池，包括晶体硅层，所述晶体硅层正面从内向外依次设置本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层、第一透明导电层、第一金属电极；所述晶体硅层背面从内向外依次设置第二掺杂非晶硅层、第二透明导电层、第二金属电极，所述晶体硅层背面与所述第二掺杂非晶硅层之间设置有超薄介质膜层和掺杂多晶硅层。
[0006]优选地，所述超薄介质膜层为氧化硅、氮化硅、碳化硅介质膜中的一种。
[0007]优选地，所述超薄介质膜层厚度范围为1
‑
3nm。
[0008]优选地，所述掺杂多晶硅层为N型掺杂或P型掺杂的微晶硅、微晶氧化硅、微晶碳化硅半导体薄膜中的一种或几种叠合的复合薄膜层。
[0009]优选地，所述掺杂多晶硅层厚度范围为30
‑
300nm。
[0010]优选地，所述掺杂多晶硅层的有效掺杂浓度范围为5x10
19
‑
5x10
21
cm
‑3。
[0011]优选地，所述第二掺杂非晶硅层为N型掺杂或P型掺杂非晶硅、非晶氧化硅、非晶碳化硅、微晶硅、微晶氧化硅、微晶碳化硅半导体薄膜中的一种或几种叠合的复合薄膜层；
[0012]和/或所述第一掺杂非晶硅层为N型掺杂或P型掺杂非晶硅、非晶氧化硅、非晶碳化硅、微晶硅、微晶氧化硅、微晶碳化硅半导体薄膜中的一种或几种叠合的复合薄膜层。
[0013]优选地，所述掺杂多晶硅层、所述第二掺杂非晶硅层的掺杂类型与所述第一掺杂非晶硅层相反。
[0014]优选地，所述第二掺杂非晶硅层的厚度范围为1
‑
3nm，所述第一掺杂非晶硅层的厚度范围为4
‑
30nm。
[0015]优选地，所述晶体硅层为N型掺杂单晶硅片、N型掺杂类单晶硅片、P型掺杂单晶硅片或P型掺杂类单晶硅片，其厚度范围为50
‑
250um。
[0016]优选地，所述本征非晶硅层为未掺杂的非晶硅、非晶氧化硅、非晶碳化硅半导体薄膜中的一种或几种叠合的复合薄膜层，其厚度范围为2
‑
8nm。
[0017]优选地，所述第一透明导电层为掺杂的氧化铟、氧化锌或氧化锡中的一种或几种叠合的复合薄膜层，其厚度范围为65
‑
85nm；所述第二透明导电层为掺杂的氧化铟、氧化锌或氧化锡中的一种或几种叠合的复合薄膜层，其厚度范围为60
‑
90nm。
[0018]优选地，所述第一金属电极为Ag、Cu、Al、Ni中的一种或几种叠合的复合薄膜层，其厚度范围为10
‑
50um，宽度范围为5
‑
50um；所述第二金属电极为Ag、Cu、Al、Ni中的一种或几种叠合的复合薄膜层，其厚度范围为10
‑
50um，宽度范围为5
‑
50um。
[0019]本专利技术还提供了一种异质结电池的制备方法，包括如下步骤：
[0020]步骤一，提供晶体硅层；
[0021]步骤二，腐蚀去损伤层；
[0022]步骤三，背面沉积超薄介质膜层；
[0023]步骤四，在超薄介质膜层上设置掺杂多晶硅层；
[0024]步骤五，对晶体硅层正面进行制绒，形成金字塔绒面；
[0025]步骤六，在晶体硅层正面沉积本征非晶硅层和第一掺杂非晶硅层，在晶体硅层背面沉积第二掺杂非晶硅层；
[0026]步骤七，在晶体硅层正面沉积第一透明导电层，在晶体硅层背面沉积第二透明导电层；
[0027]步骤八，在晶体硅层正面设置第一金属电极，在晶体硅层背面设置第二金属电极。
[0028]优选地，步骤三中采用化学气相沉积或物理气相沉积方式，在晶体硅层背面生长一层超薄介质膜层。
[0029]优选地，步骤四中，所述掺杂多晶硅层采用先沉积原位掺杂非晶硅层，再高温退火形成；或采用先沉积本征非晶硅层，再高温扩散形成。
[0030]优选地，所述原位掺杂非晶硅层和所述本征非晶硅层采用PECVD、LPCVD、APCVD或CatCVD磁控溅射方式沉积。
[0031]优选地，步骤五中，采用氢氟酸溶液对晶体硅层正面进行刻蚀，去除高温退火或高温扩散过程中形成的正面氧化层；
[0032]采用含氢氧化钠、氢氧化钾的碱性溶液或含氢氟酸、硝酸的酸性溶液对晶体硅层正面进行腐蚀；
[0033]并采用氢氧化钠、氢氧化钾与制绒添加剂的混合溶液对晶体硅层正面进行单面制绒；
[0034]接着采用氢氟酸溶液去除晶体硅层背面掺杂多晶硅层表面的磷硅玻璃层。
[0035]有益效果：
[0036]采用本专利技术技术方案产生的有益效果如下：
[0037]首先，沉积非晶硅层之前，在晶体硅层背面先设置超薄介质膜层与掺杂多晶硅层，非晶硅层沉积过程中，能避免翻片导致晶体硅层未镀膜面暴露大气或接触自动化传送部件，降低表面氧化或污染的影响；
[0038]其次，掺杂多晶硅层制备过程涉及高温扩散掺杂过程，能通过吸杂效应降低硅片中的金属杂质含量，改善晶体硅层的质量，避免因片源质量变化导致的效率波动；
[0039]再次，掺杂多晶硅层还可以提供良好的横向导电能力，降低异质结电池背面第二透明导电层和第二金属电极的导电能力要求，使得背面可以采用廉价的透明导电层和金属电极材料作为替代材料，降低电池材料成本。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0041]图1是本专利技术较佳之电池层结构图；
[0042]图2是本专利技术较佳之异质结电池制备工艺流程图。
[0043]图中，1、晶体硅层；2、本征非晶硅层；3、第一掺杂非晶硅层；4、第一透明导电层；5、第一金属电极；6、第二掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质结电池，其特征在于，包括晶体硅层，所述晶体硅层正面从内向外依次设置本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层、第一透明导电层、第一金属电极；所述晶体硅层背面从内向外依次设置第二掺杂非晶硅层、第二透明导电层、第二金属电极，所述晶体硅层背面与所述第二掺杂非晶硅层之间设置有超薄介质膜层和掺杂多晶硅层。2.根据权利要求1所述的一种异质结电池，其特征在于，所述超薄介质膜层为氧化硅、氮化硅、碳化硅介质膜中的一种。3.根据权利要求2所述的一种异质结电池，其特征在于，所述超薄介质膜层厚度范围为1
‑
3nm。4.根据权利要求1所述的一种异质结电池，其特征在于，所述掺杂多晶硅层为N型掺杂或P型掺杂的微晶硅、微晶氧化硅、微晶碳化硅半导体薄膜中的一种或几种叠合的复合薄膜层。5.根据权利要求4所述的一种异质结电池，其特征在于，所述掺杂多晶硅层厚度范围为30
‑
300nm。6.根据权利要求5所述的一种异质结电池，其特征在于，所述掺杂多晶硅层的有效掺杂浓度范围为5x10
19
‑
5x10

【专利技术属性】
技术研发人员：毛卫平，陈宇，王进，任明冲，张杜超，蔡涔，杨伯川，
申请(专利权)人：东方日升新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：