一种浅结太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种浅结太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池器件制造技术领域。所述浅结太阳能电池包括金属栅电极、钝化层、晶硅和金属背电极；金属背电极位于晶硅的背面，钝化层位于晶硅的上面，金属栅电极位于钝化层的上面，晶硅包括有ＰＮ结，ＰＮ结的深度为１０纳米到２００纳米。所述制备方法包括：对晶硅进行预处理；利用等离子体浸没离子注入工艺，在晶硅上制备ＰＮ结，并对ＰＮ结进行钝化处理，形成钝化层；分别在晶硅的背面和钝化层上制备金属背电极和金属栅电极。本发明专利技术提供的浅结太阳能电池，能够缩短载流子的传输路径，使光电转换效率提高，并且制备方法简单可控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池器件制造
，特别涉及一种浅结太阳能电池及其制 备方法。
技术介绍
面对当前的能源危机和化石类燃料的大量耗用所引发的温室效应、酸雨等环境问 题，迫切需要在世界范围内开发和有效利用新能源。太阳能是一种取材方便、绿色环保的可 再生能源。在不远的将来，太阳能将成为世界能源供应的主体。太阳能电池作为一种清洁 高效的绿色可持续能源，将为太阳能的有效利用提供更广阔的前景，但是目前的太阳能电 池的光电转换效率相当低，一般都在20%以下，因此，如何提高太阳能电池光电转换效率是 当前技术人员需要解决的难题之一。常规制备的太阳能电池是用普通扩散法制造的注入硅太阳能电池，其结深约 0. 5 μ m，扩散电阻R约为35 Ω / □左右。例如，以η+ρ结为例，η+磷扩散杂质分布不是典型 的余误差函数分布，在表面附近具有几乎恒定的浓度，其数值取决于在磷扩散温度下磷在 硅中的固溶度，因而，其表面是重掺杂层。由于重掺杂效应以及严重的晶格缺陷和畸变，此 重掺杂层成为载流子的复合中心，使得该层少子寿命极低，所以称该层为“复合层”。由于 “复合层”的存在，光生载流子可能会提前在此复合，从而无法到达收集电极，因而使太阳能 电池的光电转换效率大大降低。通常一次扩散的PN结越深，则“复合层”越厚，光生载流子 复合越严重，太阳能电池的光电转换效率越低。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供，利用此方 法制备的浅结太阳能电池，能够缩短载流子的传输路径，减小“复合层”的厚度，有效地防止 载流子在η+层或P+层表面附近的复合，提高光生载流子的收集几率，使光电转换效率提高。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种浅结太阳能电池，所述浅结太阳能电 池包括金属栅电极、钝化层、晶硅和金属背电极；所述金属背电极位于所述晶硅的背面，所 述钝化层位于所述晶硅的上面，所述金属栅电极位于所述钝化层的上面，所述晶硅包括有 PN结，所述PN结的深度为10纳米到200纳米。进一步地，本专利技术具有如下特点所述晶硅表面为平面或曲面，所述PN结的界面 为与所述晶硅表面相类似的平面或曲面。可选择地，本专利技术具有如下特点所述晶硅表面为由平面和曲面构成的复合面，所 述PN结的界面为与所述晶硅表面相类似的复合面。进一步地，本专利技术还具有如下特点所述晶硅为单晶硅或多晶硅，所述金属背电极 由铝、铜、银、金或钼制成，所述金属栅电极由铝、铜、银、金或钼制成。进一步地，本专利技术还具有如下特点所述金属背电极的厚度为10 15微米；所述 晶硅的厚度为100 300微米；所述钝化层的厚度为50 200纳米；所述金属栅电极的厚度为2 10微米，所述金属栅电极的宽度为30 150微米，间距为2 3毫米。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种浅结太阳能电池的制备方法，所 述方法包括对晶硅进行预处理；利用等离子体浸没离子注入工艺，在所述晶硅上制备PN结，并对所述PN结进行钝 化处理，形成钝化层；分别在所述晶硅的背面和所述钝化层上制备金属背电极和金属栅电极。进一步地，本专利技术还具有如下特点，所述对晶硅进行预处理的步骤包括对晶硅进 行清洗、去损伤或制绒。进一步地，本专利技术还具有如下特点，所述利用等离子体浸没离子注入工艺，在所述 晶硅上制备PN结的步骤具体包括将所述晶硅放置于等离子体浸没离子注入设备的注入腔室内；调整所述等离子体浸没离子注入设备的工艺参数进入预先设置的数值范围；所述等离子体浸没离子注入设备产生等离子体，所述等离子体中的掺杂离子注入 至所述晶硅内。进一步地，本专利技术还具有如下特点所述将所述晶硅放置于等离子体浸没离子注 入设备的注入腔室内的步骤还包括将所述晶硅与可施加偏置电压的电源电气连接；所述 工艺参数包括所述注入腔室的本底压强和工作压强，注入至所述注入腔室的混合气体的流 量、组成成分和体积比，等离子体电源的输出功率、偏置电压以及等离子体注入时间；所述 本底压强范围为10_3Pa lOOPa，所述工作压强范围为0. IPa 50Pa ；所述混合气体由含有 P、As或B元素的气体组成，所述含有B、P或As元素的气体包括B2H6、B (OCH3) 3、PH3或AsH3。进一步地，本专利技术还具有如下特点通过调节所述偏置电压、所述等离子体注入时 间、所述混合气体的流量及组成比例或所述等离子体电源的输出功率来改变所述PN结的 深度。 进一步地，本专利技术还具有如下特点，在所述晶硅上制备PN结和对所述PN结进行钝 化处理的步骤之间还包括对所述PN结进行热处理；对热处理后的晶硅进行刻蚀去边处理。进一步地，本专利技术还具有如下特点所述钝化处理采用表面氧化生长SiO2钝化方 式进行处理，或采用PECVD生长SiNx或SiO2钝化方式进行处理，或采用等离子体浸没注入 工艺向所述晶硅中注入0或N后，形成SiO2或SiNx。与现有技术相比，本专利技术技术方案产生的有益效果如下1、本专利技术提供的浅结太阳能电池的结构简单，能够在晶硅上形成很浅的PN结，减 少了 “复合层”的厚度，缩短了载流子的传输路径；2、本专利技术利用等离子体浸没离子注入制备PN结，可在任意形状的界面上制得结 深可控且很小的PN结，这样有利于防止载流子在η+层或ρ+层表面附近的复合，提高了光生 载流子的收集几率，提高了转换效率；3、由于本专利技术浅结太阳能电池中的PN结的深度浅，所以PN结的界面形状可更加 接近于晶硅的表面形状；即当晶硅的表面形状为曲面时，PN结的界面形状为与晶硅表面形状更加接近的曲面，克服了现有技术中因结深大而造成PN结的界面面积小于晶硅的表面 面积的问题(当晶硅表面为曲面时)，因此，采用本专利技术可增大PN结的面积，这样有利于光 生载流子的产生和分离，提高了转换效率；4、本专利技术提供的浅结太阳能电池的制备方法简单独特、易于掌握，具有操作方便、 重复可靠的特点，具有明确的产业化前景。附图说明图1是本专利技术浅结太阳能电池的第一种实施方式的结构示意图；图2是本专利技术浅结太阳能电池的第二种实施方式的结构示意图；图3是本专利技术浅结太阳能电池的第三种实施方式的结构示意图；图4是本专利技术浅结太阳能电池的第四种实施方式的结构示意图；图5是本专利技术实施方式提供的浅结太阳能电池的制备方法流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施方式，对本专利技术技术方案作进一步描述。参见图1，本专利技术的第一种实施方式提供了一种浅结太阳能电池，包括金属背电极 1、晶硅2、钝化层4和金属栅电极5。金属背电极1位于晶硅2的背面，该金属背电极可由铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、金 (Au)或钼(Pt)等金属制成，也可由多种金属材料混合制成，而晶硅2可为ρ型单晶硅、ρ型 多晶硅、η型单晶硅或η型多晶硅。PN结3位于晶硅2内，用虚线表示结区，结区中的实线表示PN结的界面。PN结3 可为利用等离子体浸没离子注入工艺对晶硅(包括单晶硅和多晶硅)进行掺杂而形成，掺 杂类型与晶硅的掺杂类型相反，例如若晶硅为P型，则掺入η型杂质；若晶硅为η型，则掺 入P型杂质。PN结3的深度为10纳米到200纳米。在本实施方式中，PN结3的界面为平钝化层4位于晶硅2上，钝化层可通过采用表面氧化生长SiO2钝化方式形成，也 可通过采用PECVD生长SiNx或SiO2钝化方式形成，或者采用等离子体浸没注入工艺向晶 硅中注入0或N后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种浅结太阳能电池，其特征在于所述浅结太阳能电池包括金属栅电极、钝化层、晶硅和金属背电极；所述金属背电极位于所述晶硅的背面，所述钝化层位于所述晶硅的上面，所述金属栅电极位于所述钝化层的上面，所述晶硅包括有PN结，所述PN结的深度为10纳米到200纳米。2.根据权利要求1所述的浅结太阳能电池，其特征在于所述晶硅表面为平面或曲面， 所述PN结的界面为与所述晶硅表面相类似的平面或曲面。3.根据权利要求1所述的浅结太阳能电池，其特征在于所述晶硅表面为由平面和曲 面构成的复合面，所述PN结的界面为与所述晶硅表面相类似的复合面。4.根据权利要求2或3所述的浅结太阳能电池，其特征在于所述晶硅为单晶硅或 多晶硅；所述金属背电极由铝、铜、银、金或钼制成；所述金属栅电极由铝、铜、银、金或钼制 成。5.根据权利要求4所述的浅结太阳能电池，其特征在于所述金属背电极的厚度为 10 15微米；所述晶硅的厚度为100 300微米；所述钝化层的厚度为50 200纳米；所 述金属栅电极的厚度为2 10微米，所述金属栅电极的宽度为30 150微米，间距为2 3毫米。6.一种浅结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括对晶硅进行预处理；利用等离子体浸没离子注入工艺，在所述晶硅上制备PN结，并对所述PN结进行钝化处 理，形成钝化层；分别在所述晶硅的背面和所述钝化层上制备金属背电极和金属栅电极。7.根据权利要求6所述的浅结太阳能电池的制备方法，其特征在于所述对晶硅进行 预处理的步骤包括对晶硅进行清洗、去损伤或制绒。8.根据权利要求6所述的浅结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述利用等离子 体浸没离子注入工艺，在所述晶硅上制备PN...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏洋，刘邦武，李超波，刘杰，汪明刚，李勇滔，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，嘉兴科民电子设备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11