一种黑色异质结晶硅电池及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种黑色异质结晶硅电池，依次包括第一金属电极、第一导电薄膜、P型非晶硅层、第一本征非晶硅层、硅片、第二本征非晶硅层、N型非晶硅层、第二导电薄膜、第二金属电极；所述第一导电薄膜和第二导电薄膜为多晶掺硼ZnO薄膜。制造方法包括步骤：硅片表面预处理；双面沉积的本征非晶硅层镀膜；正面沉积P型非晶硅层，反面沉积N型非晶硅层；电池片正、反两面生长ZnO薄膜，正、反两面导电薄膜上丝网印刷金属栅线。本发明专利技术采用抛光的表面平整的硅片，以ZnO薄膜的金字塔结构实现陷光，使电池的陷光结构和电池表面钝化可以分别实现最大化，从而提高电池的光电转化效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能电池及其制造方法，特别是涉及。
技术介绍
自从Sanyo开始非晶硅-晶硅异质结(HIT)电池的研究以来，HIT技术已经取得很大的发展，Sanyo已将HIT电池转化率提高到23. 7 %，成为目前为止实现量产的转化效率最高的晶硅电池结构之一。HIT电池与其他晶硅电池相比，最大的特点是开路电压(Voc)大，这得益于非晶硅对晶体硅表面很好的钝化效果。上述特点导致了 HIT电池一个最大的优点，即温度系数小，可以保证HIT电池在正午的高温下，比常规的晶硅 组件获得更多的发电量。Sanyo的HIT电池另一个方面的优点是制备过程全部为低温过程，热预算小，且电池结构为正反面对称结构，热应力小，制备过程形变小，因此可以使用更薄的硅片且保证较低的碎片率，有利于降低电池每瓦的发电成本。HIT电池结构如图1所示，包括第一金属电极107、第一 ITO导电薄膜105、P型非晶硅层103、第一本征非晶硅层101、硅片100、第二本征非晶硅层102、N型非晶硅层104、第二 ITO导电薄膜106、第二金属电极108。HIT电池工艺上的难点之一是制绒硅片表面的非晶硅钝化，这是保证HIT电池获得700mV以上Voc的关键。制绒工艺通常通过湿化学的方法，在硅片表面形成的“低谷”和“尖峰”结构，这样的结构改变光线入射硅片表面的角度，使光线在电池内部的多次反射，实现多次吸收。制绒效果由可见光在电池表面的反射率判断，反射率越低，电池的短路电流密度(Jsc)越大。但是制绒导致硅片表面积显著增加，制绒后的硅片表面具有大量的“低谷”和“尖峰”，如果不通过湿化学或者等离子体的方法对这些表面进行加工和修饰，5 15nm的非晶硅将很难覆盖这样的表面。表面钝化的效果很大程度上决定了电池Voc的大小，表面积越大，结构越粗糙，通常Voc越小。可见在HIT电池结构中，实现Jsc的最大化与实现Voc的最大化是相互矛盾的。由于上述两者相互制约的关系，在实现电池转化效率最大化的过程中，通常这两者需要相互妥协，找到最佳结合点。因此，HIT电池中非晶硅/晶硅界面是工艺中非常关键的部分，既要实现载流子输运的电学作用，又要具备陷光的光学作用，增加光吸收，而这两个方面在同一个界面上是相互矛盾的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，旨在使电池的陷光结构和电池表面钝化可以分别实现最大化，从而提高电池的光电转化效率。本专利技术的技术方案是这样的一种黑色异质结晶硅电池，其特征在于依次包括第一金属电极、第一导电薄膜、P型非晶娃层、第一本征非晶娃层、娃片、第二本征非晶娃层、N型非晶硅层、第二导电薄膜、第二金属电极；所述第一导电薄膜和第二导电薄膜为多晶掺硼ZnO薄膜。优选的，所述硅片为表面平整的N型硅片或者P型硅片。优选的，所述第一导电薄膜厚度为500 2000nm，所述第二导电薄膜厚度为500 2000nm。优选的，所述第一本征非晶娃层和第二本征非晶娃层的厚度为5 15nm。优选的，所述P型非晶硅层厚度为5 10nm，所述N型非晶硅层厚度为5 20nm。优选的,所述第一金属电极与第二金属电极均为金属栅线结构。优选的，所述第一导电薄膜厚度为500 2000nm，所述第二导电薄膜厚度为100 300nm,所述第一金属电极为金属栅线结构，所述第二金属电极为金属全覆盖结构。优选的,所述第一金属电极与第二金属电极由Pt、Au、Ag、Cu、Al、Ni或者其合金制成。 一种黑色异质结晶硅电池的制造方法，其特征在于，包括步骤如下A.硅片表面预处理；B.采用等离子体增强化学沉积对硅片进行双面的本征非晶硅层镀膜；C.采用等离子体增强化学沉积对电池片正面沉积P型非晶硅层，对电池片反面沉积N型非晶娃层；D.米用低压化学气相沉积的方法对电池片正、反两面生长ZnO薄膜,米用B2H6或者三甲基硼对ZnO进行掺杂；E.对电池正、反两面导电薄膜上丝网印刷金属栅线。优选的，所述步骤E为对电池正面导电薄膜上丝网印刷金属栅线，对电池反面导电薄膜上热蒸发全覆盖金属层。优选的，所述步骤A表面预处理为硅片表面化学抛光处理，所述化学抛光处理是采用HNO3和HF的酸抛光工艺或者是采用KOH或者NaOH的碱抛光工艺进行抛光处理。优选的，所述步骤D中低压化学气相沉积采用的反应气体为二乙基锌和水。优选的，步骤B中，采用SiH4和H2混合气体实现镀膜，沉积温度小于等于200°C。优选的，步骤C中，沉积P型非晶硅层采用SiH4、H2和B2H6混合气体并添加CH4或者CO2 ;沉积N型非晶硅层采用SiH4、H2和PH3混合气体或者采用SiH4、H2、PH3和CO2混合气体。本专利技术所提供的技术方案的优点在于，黑色异质结晶硅电池具有所有非晶硅-晶硅异质结电池的所有优点，如具有双面发电的特性，电池的热应力小，不容易发生翘曲，生产过程碎片率低，低温工艺过程，能耗低等。此外，与现有异质结电池相比，本专利技术还具有如下优点1.由于硅片表面平整，表面积小，在非晶硅钝化表面下可以获得更高的Voc ；2.带有金字塔结构的多晶ZnO可以实现整个可见光波段减反射效果，全波段的反射率在10%左右，而在制绒的硅表面上沉积的80 IOOnmITO薄膜，这样的光学结构其反射率曲线呈现V型，在600nm左右为最低点，大约在6 8%左右，蓝光波段和红光波段的反射率较高，可见光波段的平均反射率在12% 14%，相比而言，前者10%的平均反射率可以实现更大的Jsc ；3.普通的异质结电池对蓝光的反射率较高，通常呈现深蓝色，如果ITO薄膜厚度不均匀的话，很容易出现外观的色差，而本专利技术的多晶ZnO表面对不同波长光线的反射率一致性好，可以实现全黑的电池外观，不存在色差的问题，外观美观；4. ZnO与P型非晶硅或者N型非晶硅的接触界面为平面，可以形成更好的电学接触，降低接触电阻，实现更高的FF ；5.1TO中的In是一种稀土元素,地球上的储量有限,如果大量使用的话,不仅面临的资源的枯竭问题，还带来原材料价格的上升，电池每瓦成本的上升，ZnO中的0和Zn在地球上具有丰富的储量，不存在资源枯竭的问题；6.本专利技术的制造方法省掉了制绒工艺，取而代之的是更简单更容易控制的去线切割损伤层工艺(化学抛光)，这样不仅简化了湿法的工艺步骤，而且带来工艺成本的下降。附图说明图1为现有技术中非晶硅-晶硅异质结电池结构示意图；图2为实施例1结构示意图； 图3为实施例4结构示意图；图4为导电薄膜多晶惨硼ZnO表面结构图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。实施例1，黑色异质结晶硅电池的制造方法如下A.选取电阻率在I 5ohm. cm的N型硅片；去除硅片切割过程中的线损伤层，去除的厚度大概在5 20um，视具体的硅片切割工艺，去损伤层采用酸抛光工艺(HNO3和HF)，也可以采用碱抛光工艺(高浓度的KOH或者NaOH);抛光之后对硅片进行清洗，去除表面污染物，可以米用RCA工艺进行清洗,也可以米用臭氧(O3)+HC1/HF进行清洗,最后在干燥氮气中吹干娃片；B.进行双面的本征非晶硅层镀膜，本征非晶硅层的沉积采用等离子体增强化学沉积的方式，使用SiH4和H2混合气体实现非晶硅的镀膜，沉积温度控制在200°C以下，避免在晶硅表面形成不连续的外延结构，以保证好的钝化效果；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黑色异质结晶硅电池，其特征在于：依次包括第一金属电极、第一导电薄膜、P型非晶硅层、第一本征非晶硅层、硅片、第二本征非晶硅层、N型非晶硅层、第二导电薄膜、第二金属电极；所述第一导电薄膜和第二导电薄膜为多晶掺硼ZnO薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王明华，常辉，杨文魁，杨帆，张杰，杨欣，陈锐，
申请(专利权)人：国电光伏江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：