大幅提升P型晶体硅电池效率的非PN结面工艺结构制造技术

本发明专利技术专利是一种大幅提升P型晶体硅电池效率的非PN结面工艺结构。该工艺结构主要是在P型晶体硅电池片的无PN结面，直接在经过清洁和去氧化层去粗糙度处理的P型硅表面，连续地镀制一个或多个IM薄膜或网线结构，而且第一个I薄膜层也可以用作钝化层，最后一层M金属层，可以作为整个电池的阳极。非金属I层可以是同种或不同种绝缘体或半导体薄膜层，金属M层为不同或同种金属薄膜层或网线层，导电性和厚度由内向外依次增大。I和M都要使用无毒无稀缺可融入自然循环的常规材料。I层厚度0—1000nm，M层0.1nm—10μm。层0.1nm—10μm。

【技术实现步骤摘要】
大幅提升P型晶体硅电池效率的非PN结面工艺结构


[0001]本专利技术属微电子与新能源
，主要涉及一种大幅提升P型晶体硅电池效率的非PN结面工艺结构。

技术介绍

[0002]开发利用太阳能是人类解决能源危机、环境危机的最主要途径。开发经济适用的绿色高效的电池工艺技术，是太阳能得以广泛利用的关键技术与环节之一。
[0003]目前，P型晶体硅电池的量产效率接近23%，N型晶体硅电池的小量产效率达到24%以上水平，但是效率还是不够高，只是在气候比较干燥、日照时间比较长的少数地区，比较有使用价值，在地球上绝大部分地区，离开补贴，实际使用价值与经济价值，都没有吸引力。
[0004]按照传统的太阳能硅电池理论，晶体硅电池量产效率达到24%水平，已经接近其理论极限，提升的潜力不大。但传统硅电池结构，只吸收短波尤其是可见光，太阳能到地面超过50%的部分变成了热红外等长波能了。我们创造的技术，是在P型硅电池的非PN结面也即电池的后端结构中，适当地加入能够高效地吸收热红外能的IM结构，在保证闭路电流与效率因子稳定的前提下，大幅提升P型晶体硅电池的开压，实现同比例提高硅电池效率的目的。

技术实现思路

[0005]本专利技术是一种大幅提升P型晶体硅电池效率的非PN结面工艺结构，该工艺结构主要是在P型晶体硅电池片的无PN结面，直接在经过清洁和去氧化层去粗糙度处理的P型硅表面，连续地镀制一个或多个IM薄膜或网线结构，而且第一个I薄膜层也可以用作钝化层，最后一层M金属层，可以作为整个电池的阳极。
[0006]该结构中，非金属I层可以是同种或不同种绝缘体或半导体薄膜层，每个I层厚度0.01—1000nm；金属M层为不同或同种金属薄膜层或网线层，导电性和厚度由内向外依次增大，每个M层0.1nm—10μm，如为金属微纳米网线结构，可以用金属沉积镀膜刻饰或丝网印刷等工艺完成。
[0007]该结构中的M金属材料可以是铁、镍、锂、锌、镁、锡、錳、铜、钽、钇、铈、钛、银、铝、钨、钼、铬、锆、金、铂等任何一种无害金属或合金，但能带结构与导电属性选择要相互匹配，并与硅电池的整体结构匹配。
[0008]该结构中的I层为金属氧化物或其它合适的非金属绝缘薄膜层，可以是MgO、CuO、WO3、SiO2、ZnO、NiO、SnO2、Al2O3、ZrO2、TiO2、Fe2O3、Ta2O5、CeO2、Si3N4等等任一种无毒稳定材料，如果为MIIM双层绝缘薄膜结构，以电池电极为参照物，导带能级高的绝缘材料薄膜距离电池阴极更近，导带能级低的另一种绝缘材料薄膜距离电池阳极更近；如果是两层以上绝缘材料薄膜，薄膜顺序依照上述导带能级高低排列顺序关系类推。该非金属绝缘薄膜层，可以用物理或化学连续沉积镀膜工艺等完成。
[0009]该结构的最后一层M金属层，是最厚的最稳定的良导体金属层，可以作为整个电池
的阳极。
[0010]本专利技术的工艺结构层，使用的都是无毒无稀缺可融入自然循环的绿色常规材料，使用制作工艺设备，都是环保的成熟的低成本的物理或化学镀膜工艺及微纳米技术，成本收益比大，这为太阳能光伏电池有实际使用价值的推广普及应用，打下基础。
[0011]具体实施方法本专利技术专利，是一种大幅提升P型晶体硅电池效率的非PN结面工艺结构，该工艺结构主要是在P型晶体硅电池片的无PN结面，直接在经过清洁和去氧化层去粗糙度处理的P型硅表面，连续地镀制一个或多个IM薄膜或网线结构，而且第一个I薄膜层也可以用作钝化层，最后一层M金属层，可以作为整个电池的阳极。
[0012]本专利技术专利所有的制作工艺，都是低成本的成熟的工艺技术，现有的太阳能晶硅电池产线稍加改造即可以实现。各薄膜层可以由真空条件下物理蒸镀或溅射沉积工艺完成，有些薄膜也可以使用ALD或PECVD等化学镀膜工艺完成。如果有金属微纳米网线层，可以用金属沉积镀膜再刻饰或丝网印刷等工艺完成。
[0013]下面以具体实例进一步说明本专利技术的实施方法：以6英寸P型单晶硅电池为例。取一片已经完成磷扩散制结的带PN的6英寸P型单晶硅片，进行化学刻蚀与物理洁净和干燥处理，然后使用ALD在200
°
C条件下，在P型单晶硅片的非PN面，镀一层0.1
‑
20nm厚的SiO2;再通过磁控溅射在高真空下镀1
‑
60nm的AL; 再使用ALD在200
°
C条件下，在AL层上，镀一层1
‑
200nm厚的SiO2；再使用电子束熱蒸镀在低温高真空下镀10
‑
500nm的Cu;铜膜层作为该硅基电池的阳极；然后用磁控溅射在PN面镀TCO减反导电层10—200nm；最后使用丝网印刷用银浆在TCO面上制作阴极栅线并适当作低温退火处理，即完成整个高效电池的制作。
[0014]以上所述仅是本专利技术的具体实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制。本专利技术的权利要求书及专利说明的所有内容，包括上述的具体实施实例，均属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大幅提升P型晶体硅电池效率的非PN结面工艺结构，其特征是，该工艺结构主要是在P型晶体硅电池片的无PN结面，直接在经过清洁和去氧化层去粗糙度处理的P型硅表面，连续地镀制一个或多个IM薄膜或网线结构，而且第一个I薄膜层也可以用作钝化层，最后一层M金属层，可以作为整个电池的阳极。2.如权利要求1所述的一种大幅提升P型晶体硅电池效率的非PN结面工艺结构，其特征在于，该结构中，非金属I层可以是同种或不同种绝缘体或半导体薄膜层，每个I层厚度0.01—1000nm；金属M层为不同或同种金属薄膜层或网线层，导电性和厚度由内向外依次增大，每个M层0.1nm—10μm，如为金属微纳米网线结构，可以用金属沉积镀膜刻饰或丝网印刷等工艺完成。3.如权利要求1所述的一种大幅提升P型晶体硅电池效率的非PN结面工艺结构，其特征在于，该结构中的M金属材料可以是铁、镍、锂、锌、镁、锡、錳、铜、钽、钇、铈、钛、银、铝、钨、钼、铬、锆、金、铂等任何一种无害...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋太伟，
申请(专利权)人：上海日岳新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：