晶体硅太阳能电池制造技术

本发明专利技术公开的晶体硅太阳能电池依次包括Al电极、背面ZnO基薄膜层、p型Si基体层、n型Si扩散层、正面ZnO基薄膜层和Ag主电极粗线。本发明专利技术的晶体硅太阳能电池具有光电转换效率高、稳定性高、工艺简单、生产成本低的优点，可以提高晶体硅太阳能电池的性能和寿命。

Crystalline silicon solar cell

The crystalline silicon solar cell of the invention sequentially comprises Al electrode, back ZnO base film layer, P type Si base layer, N type Si diffusion layer, positive ZnO base film layer and Ag main electrode coarse line. The crystalline silicon solar cell of the invention has the advantages of high photoelectric conversion efficiency, high stability, simple process and low production cost, and can improve the performance and service life of crystalline silicon solar cells.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池，尤其涉及一种晶体硅太阳能电池。
技术介绍
太阳能是取之不尽、用之不竭的绿色可再生能源。太阳能发电是世界各国重点扶持的新能源产业，近几年来世界光伏发电产业均以30%的速度高速增长。2010年全球太阳能电池产能达到12GW，其中晶体硅太阳能电池超过9GW，占整个市场的四分之三以上。目前晶体硅太阳能电池的光电转换效率平均为17%左右，光伏发电成本为1. 3 2. 0元/度，相对于民用电价格，其成本依然过高，难以并网发电。进一步降低太阳能电池发电成本，最有效的方法莫过于提高电池的转换效率。据计算，电池效率每提高1%，等效于发电成本降低 7%。与理论极限效率相比，目前的晶体硅太阳能电池效率还有很大的提升空间。现有的晶体硅太阳能电池结构和工艺流程相对简单。电池正面的基本结构为在 η型Si扩散层上用PECVD方法沉积SiNx薄膜为减反射层，并对Si起钝化作用；再用丝网印刷法形成Ag栅网电极，为电池前电极。太阳能电池对前电极有两方面的要求其一，不能遮挡入射光以保证大部分入射光进入ρ-η结，目前栅网前电极的覆盖表面积约6 10%，使太阳能电池的有效面积减小，从而转换效率降低，如果进一步提高入射光的利用率，则需要减小栅网前电极的尺寸和密度；其二，要对光生载流子有充分的收集，使用栅网前电极的结果是，光生载流子必须在Ρ-η结表层作横向运动，这带来了额外的串联电阻，增加了电子-空穴复合率，使短路电流和填充因子下降，如果进一步提高载流子的收集效率，则需要增加栅网前电极的尺寸和密度。这是两个互相矛盾的要求，极大制约了晶体硅太阳能电池光电转换效率的提高。电池背面的工艺十分简单，直接将铝浆印刷在整个背面，烧结后形成电池背电极。 由于电池背面的硅片表面没有钝化，有大量缺陷态存在，因此电子-空穴对复合率很高， 降低了电池的光电转换效率，成为影响电池性能的重要瓶颈之一。背面钝化层对于增加电池效率、提升电池性能有着非常重要的作用。传统上热氧化S^2可对硅表面进行钝化，但热氧化SiO2难以进行单面生长，会对电池正面产生影响，降低器件性能。SiNj^膜可以用于对硅的钝化，但是将这种薄膜应用到背面钝化时，由于存在“寄生效应”(Parasitic Effect), 会降低太阳能电池的性能。也有人研究用Al2O3薄膜进行背面钝化，但依然存在“寄生效应”。而且，Si02、SiNx、Al203都是绝缘材料，不能导电，从而会增加电池的串联电阻，限制了其钝化作用。因而，电池背面钝化层技术至今依然是一个悬而未决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，为增加电池的光电转换效率，提升电池性能而提供一种新型晶体硅太阳能电池。本专利技术的晶体硅太阳能电池依次包括Al电极、背面SiO基薄膜层、ρ型Si基体层、 η型Si扩散层、正面ZnO基薄膜层和Ag主电极粗线。本专利技术中，所述的正面ZnO基薄膜层和背面ZnO基薄膜层为ZnO、ZnMgO, ZnCdO、 ZnBeO 或 ZnCaO 薄膜。上述的ZnO、ZnMgO, ZnCdO、ZnBeO 或 ZnCaO 薄膜可以 H 掺杂或 H 与 B、Al、Ga、In、 Sc、Y、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、F、Cl、I、Ce、Dy 和 Er 中的一种或几种元素共同掺杂所形成的透明导电薄膜。本专利技术中，所述的正面ZnO基薄膜层电阻率为10_3 10_5 Ω cm，可见光透射率大于85%，厚度为30 150纳米。所述的背面ZnO基薄膜层电阻率为10 _1 10 —5 Ω cm，厚度为10 5000纳米。本专利技术中，所述的Al电极为线状电极或点状电极。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果为1)在η型Si扩散层上直接沉积正面ZnO基薄膜层，为透明导电薄膜，可同时作为电池前电极、减反射层和钝化层。其一，正面ZnO基薄膜层作为电池前电极，替代现有的金属栅网电极，从而使整个电池的正面均成为有效受光面积，达到入射光利用率最大化，同时光生载流子无须再在ρ-η结表层作横向运动，大大提高其收集效率，这一方案完全解决了上述栅网金属前电极的缺点，可大幅增加电池转换效率；其二，正面ZnO基薄膜层作为减反射膜，并具有显著的硅表面钝化和体钝化作用，从而可作为减反射层和钝化层，完全替代SiNx 薄膜，其减反射性能和钝化性能均优于SiNx薄膜，可提高电池的短路电流和开路电压，提升电池性能；其三，采用正面ZnO基薄膜层替代目前制备流程中减反射膜SiNx与正面电极两步工艺，可以达到减反射膜和前电极的一体化，显著降低产品成本。2)在ρ型Si基体层上直接沉积背面ZnO基薄膜层，可作为钝化层。其一，ZnO基薄膜用于背面钝化层，能够有效消除电池背面的硅表面态和体缺陷态，钝化效果好，工艺简单，可以大幅度降低电子_空穴复合率，增加电池转换效率；其二，由于ZnO基薄膜背面钝化层的引入，电池背面硅表面具有清晰的界面，可以提高光的内部反射率，形成二次吸收， 进一步增加电池的光电转换效率；其三，ZnO基薄膜层具有高的电导率，导电性能好，不会增加电池的串联电阻，有利于提升电池性能。3)正面ZnO基薄膜层和背面ZnO基薄膜层可以为相同的薄膜，可采用同一种薄膜沉积方法双面同时镀制而成，技术成熟，工艺简单，成本低，良品率高。4)采用该新型晶体硅太阳能电池所需要的生产流水线，可无需使用PECVD和丝网印刷技术，与现有工艺相比，可显著降低生产成本。5)与现有晶体硅太阳能电池相比，该晶体硅太阳能电池工艺简单，光电转换效率显著增加，电池性能和稳定性高，使用寿命长。附图说明图1是本专利技术晶体硅太阳能电池的结构示意图。 具体实施例方式如图1所示，本专利技术的晶体硅太阳能电池依次包括Al电极1、背面ZnO基薄膜层 2、 ρ型Si基体层3、η型Si扩散层4、正面ZnO基薄膜层5和Ag主电极粗线6。所述的正面ZnO基薄膜层5和背面ZnO基薄膜层2包括ZnO、ZnMgO、ZnCdO、ZnBeO或 ZnCaO 薄膜，为 H 掺杂或 H 与 B、Al、Ga、In、Sc、Y、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、F、 Cl、I、Ce、Dy或Er中的一种或几种元素共同掺杂所形成的透明导电薄膜。所述的正面ZnO基薄膜层5电阻率为10_3 10_5 Ω cm，可见光透射率大于85%，厚度为30 150纳米。所述的背面ZnO基薄膜层2电阻率为10 — 1 10_5 Ω cm，厚度为10 5000纳米。所述的Al电极1为线状电极或点状电极。实施例1 在ρ型Si基体层3制绒后，通过扩散方法在其上形成η型Si扩散层4 ；利用磁控溅射方法，在η型Si扩散层4上沉积H与Nb共同掺杂的ZnO透明导电薄膜，为正面ZnO基薄膜层5，在ρ型Si基体层3上沉积H与( 共同掺杂的ZnO透明导电薄膜，为背面ZnO基薄膜层2 ；利用蒸发方法分别真空蒸镀Ag主电极粗线6和Al电极1，Ag主电极粗线6沉积时采用掩膜版技术，Al电极1沉积前先将背面ZnO基薄膜层2刻蚀开孔，Al电极1形成为点状电极。所生产的晶体硅太阳能电池其光电转换效率为If 21%。实施例2 在ρ型Si基体层3制绒后，通过扩散方法在其上形成η型Si扩散层4 ；利用CVD方法， 在η型Si扩散层4和ρ型Si基体层3上本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．晶体硅太阳能电池，其特征在于依次包括Ａｌ电极（１）、背面ＺｎＯ基薄膜层（２）、ｐ型Ｓｉ基体层（３）、ｎ型Ｓｉ扩散层（４）、正面ＺｎＯ基薄膜层（５）和Ａｇ主电极粗线（６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕建国，叶志镇，黄继杰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86