一种太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池从下至上依次包括金属铝层、SiO2钝化层、N型单晶硅衬底、本征非晶硅层、N+型非晶硅层、透明导电层和银电极；所述N型单晶硅衬底与N+型非晶硅层形成同型异质结，金属铝层与N型单晶硅衬底通过点接触形成P-N结。本发明专利技术还提供了所述太阳能电池的制备方法。本发明专利技术的太阳能电池，其光电转化效率高达16.87%以上，制备工艺时间较短。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能
，尤其涉及。
技术介绍
采用P型硅片生产太阳能电池是当今发展的主流。早在20世纪60年代就制备出P型电池片，经过改进生产设计工艺，如金字塔结构，浅结扩散及印制铝背场等旨在减少光损失和增加光生载流子收集效率的措施，从而提高电池片的光电转化效率。单结太阳能电池的理论转换效率为49%，扣除不可避免的复合机制造成的损失及俄歇效应最终所能达到的极限效率约为29%，但受硅片中硼氧复合体的影响目前主流工业 化生产的P型硅太阳电池的实际光电转化效率仍较低，要想在不增加成本的情况下进一步提高已非常困难。于是人们开始把目光投向少数载流子寿命比P型硅高得多的N型硅，并取得了很大的进展。目前N型硅太阳能电池结构比较有代表性主要有Schott Solar公司的N+NP型太阳电池。N型硅太阳电池的平均效率比P型硅的效率要高，但其工艺目前还不成熟；且该N+NP背结电池的光电转化效率仍较低。该N+NP型太阳电池的制备方法复杂，制备成本高。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术中存在的N+NP背结电池的光电转化效率低、制备成本高的技术问题。本专利技术提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池从下至上依次包括金属铝层、SiO2钝化层、N型单晶硅衬底、本征非晶硅层、N+型非晶硅层、透明导电层和银电极；所述N型单晶硅衬底与N+型非晶硅层形成同型异质结，金属铝层与N型单晶硅衬底通过点接触形成P-N结 本专利技术还提供了所述太阳能电池的制备方法，包括以下步骤 A、在N型单晶硅衬底的背面沉积SiO2钝化层； B、在SiO2钝化层上印刷金属铝层，然后通过激光辐射使金属铝层与N型单晶硅衬底点接触形成P-N结； C、在N型单晶硅衬底的正面通过等离子增强化学气相沉积法依次形成本征非晶硅层和N+型非晶硅层；D、在N+型非晶硅层表面通过溅射法形成透明导电层，然后在透明导电层表面印刷银电极。本专利技术提供的太阳能电池，一方面通过在N型单晶硅衬底正面采用带隙更宽的本征非晶硅，增强了短波效应，提高入射光线的能量利用率，从而提高光电转化效率；另一方面通过在N型单晶硅衬底背面形成SiO2钝化层，降低单晶硅衬底与金属铝层的接触面积，从而降低载流子的复合速率，提高光电转化效率。本专利技术提供的太阳能电池的制备方法，N+型非晶硅层通过PECVD (等离子增强化学气相沉积)工艺形成，电池背面P-N结通过激光烧结形成，工艺时间大大缩短，正在降低工艺时间的同时降低能耗，制备成本得到大大降低。附图说明图I是本专利技术提供的太阳能电池的结构示意图。 具体实施例方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。具体地，本专利技术提供了一种太阳能电池，如图I所示，所述太阳能电池从下至上依次包括金属铝层8、SiO2钝化层7、N型单晶硅衬底5、本征非晶硅层4、N+型非晶硅层3、透明导电层2和银电极I ;所述N型单晶硅衬底5与N+型非晶硅层3形成同型异质结，金属铝层8与N型单晶硅衬底5之间通过点接触形成有P-N结6。本专利技术提供的太阳能电池，一方面通过在N型单晶硅衬底正面采用带隙更宽的本征非晶硅，增强了短波效应，提高入射光线的利用率，从而提高光电转化效率；另一方面通过在N型单晶硅衬底背面形成SiO2钝化层，降低单晶硅衬底与金属铝层的接触面积，从而降低载流子的复合速率，提高光电转化效率。本专利技术中，金属铝层8其厚度为10-20 μ m。SiO2钝化层7位于金属铝层8与N型单晶硅衬底5之间，能有效降低单晶硅衬底5与金属铝层8的接触面积，从而降低载流子的复合速率。所述SiO2钝化层的厚度为100-200nm。N型单晶硅衬底(N-C-Si)为本领域技术人员所公知的各种硅片，本专利技术中没有特殊性限定。优选情况下，所述N型单晶硅衬底的厚度为200±20μπι。更优选情况下，N型单晶硅衬底电阻率为1-100 Ω · cm，少子的寿命为100 μ s_lms。本征非晶硅层(i-a_Si:H) 4作为N型单晶硅衬底5与N+型非晶硅层3之间的缓冲层，能有效减小异质结界面态密度。所述本征非晶硅层(i_a-Si:H)的光学带隙为I.70-1. 74eV，能增强短波效应，提高入射光线的利用率，从而提高光电转化效率。本专利技术中，所述本征非晶娃层的厚度为5-20nm。N+型非晶硅层(N+-a-Si:H)为本领域技术人员所公知，本专利技术中不再赘述。具体地，所述N+型非晶硅层的厚度为5-20nm。所述透明导电层2位于N+型非晶娃层3表面,其厚度为50_120nm。透明导电层可采用现有技术中常用的各种透明导电薄膜，例如可以采用氧化铟锡薄膜层(SnO2: In，缩写为ΙΤ0)或掺铝的氧化锌薄膜层(Ζη0:Α1，缩写为ΑΖ0)。所述银电极I位于透明导电层2表面，且与透明导电层电连接，用于收集太阳能电池内部电流。所述银电极的厚度为5-10 μ m，线宽为100-15(^111，线间距为2-3111111。本专利技术中，铝金属层在激光加热下与N型单晶硅衬底发生反应，形成Si-Al合金，构造所述P-N结。所述P-N结的个数根据实际需要进行选择。优选情况下，P-N结的个数为100-200个，但不局限于此。作为本领域技术人员的公知常识，所述太阳能电池的金属铝层的表面也印刷有银电极(附图中未示出)。虽然金属铝层能导电，但铝与焊带焊接过程中会出现虚点，焊接效果比较差，易导致断路现象产生，因此直接采用金属铝层而不印刷银电极后续封装时无法满足焊接要求。本专利技术还提供了所述太阳能电池的制备方法，包括以下步骤 A、在N型单晶硅衬底的背面沉积SiO2钝化层； B、在SiO2钝化层上印刷金属铝层，然后通过激光烧结使金属铝层与N型单晶硅衬底点接触形成P-N结； C、在N型单晶硅衬底的正面通过等离子增强化学气相沉积法(PECVD)依次形成本征非晶硅层和N+型非晶硅层； D、在N+型非晶硅层表面通过溅射法形成透明导电层，然后在透明导电层表面印刷银电极。 优选情况下，对N型单晶硅衬底背面进行沉积SiO2钝化层之前，还需对其进行RCA·清洗。所述RCA清洗的目的是为了去除所述N型单晶硅衬底表面的氧化层、油污和各种杂质，其具体步骤为本领域技术人员所公知，本专利技术中不再赘述。更优选情况下，还包括在RCA清洗之前对N型单晶硅衬底的正面进行蚀刻的步骤，所述蚀刻液为碱性溶液，例如NaOH或Κ0Η。蚀刻完成后，N型单晶硅衬底的表面形成比较有规则的金字塔型结构，增加了表面的陷光效应，降低了入射光的反射，从而有效提高入射光的利用率。根据本专利技术的方法，在清洗干燥完成的N型单晶硅衬底的背面沉积SiO2钝化层。所述沉积SiO2钝化层为湿氧法，其具体步骤包括将N形单晶硅衬底置于石英管中，通入水蒸气和氧气，加热至900°C在N形单晶硅衬底表面形成SiO2薄膜。根据本专利技术的方法，形成所述SiO2钝化层后，然后在其表面印刷金属铝层。所述印刷金属铝所采用的印刷方法为本领域技术人员所公知，例如可以采用丝网印刷，本专利技术中没有特殊限定。所述金属铝层位于SiO2钝化层表面，然后采用激光烧结(LFC)金属铝层表面，使激光烧结区域的金属铝熔融并渗透穿过SiO2钝化层与N型单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池从下至上依次包括金属铝层、SiO2钝化层、N型单晶硅衬底、本征非晶硅层、N+型非晶硅层、透明导电层和银电极；所述的N型单晶硅衬底与N+型非晶硅层形成同型异质结，所述金属铝层与N型单晶硅衬底通过点接触形成P?N结。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈启燊，张淑静，周勇，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：