一种晶硅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晶硅太阳能电池，所述晶硅太阳能电池从下至上依次包括背面电极、铝背场、P型硅衬底、N型硅层、Ti-Si金属间化合物层、减反射层和正面电极，所述P型硅衬底与N型硅层之间形成有P-N结，正面电极渗透过所述减反射层与Ti-Si金属间化合物层接触。本发明专利技术提供的晶硅太阳能电池，通过在N型硅层与正面电极之间形成一层低肖特基势垒的Ti-Si金属间化合物层，能有效降低晶硅太阳能电池的接触电阻，提高其光电转化效率。

【技术实现步骤摘要】
—种晶硅太阳能电池及其制备方法
本专利技术属于太阳能电池
，尤其涉及。技术背景晶硅太阳能电池作为主要的太阳能光伏发电单元，目前已得以迅速广泛发展。太阳能电池正面作为直接接收太阳能的一面，其一般为多层结构，以达到最宽的接收谱线和最少的光反射消耗。常规商用晶硅太阳能电池片的正面通常包含银电极栅线、不导电的减反射层、N型扩散层、P-N结区四层主要结构。正面电极作为晶硅太阳能电池的重要组成部分，电极与N型硅间的接触电阻、电极本身的电导率、以及电极的宽高比对晶硅太阳能电池的光电转化效率有着直接的影响，成为该行业的主要研究方向之一。目前，商用晶硅太阳能电池正面电极的制作方法，通常采用印刷或喷墨打印导电银浆形成高宽比尽可能大的栅线结构，随后经过室温到800°C附近的快速烧结，形成与N型扩散层紧密接触的导电电极。在该烧结过程中，导电银浆中所含有的腐蚀性玻璃料，如常用的硼硅酸铅玻璃料，在熔融状态下，溶解N型硅表面的减反射膜(ARC)和浆料中的Ag粉末， 降温过程中在N型硅表面析出Ag，形成倒金字塔形的Ag岛，将光生电流传导至上层的Ag电极栅线。但是由于金属Ag与Si之间的接触电阻较大，使得整个回路中串联电阻较大，该晶硅太阳能电池的整体光电转化效率大大降低。目前，该工艺方法所生产的电池片的Ag电极与硅片正面的接触电阻为O. 3-0. 4m Ω · cm2。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术中存在的Ag电极与N型硅之间接触电阻较大导致晶硅太阳 能电池的光电转化效率较低的技术问题。本专利技术提供了一种晶硅太阳能电池，所述晶硅太阳能电池从下至上依次包括背面电极、铝背场、P型硅衬底、N型硅层、T1-Si金属间化合物层、减反射层和正面电极，所述P 型硅衬底与N型硅层之间形成有P-N结，正面电极渗透过所述减反射层与T1-Si金属间化合物层接触。本专利技术还提供了所述晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤A、对P型硅衬底表面进行制绒、扩散和去磷硅玻璃，在P型硅衬底表面形成N型硅层， P型硅衬底与N型硅层的交界面形成P-N结；B、在N型硅层表面形成金属Ti层，然后进行热处理，在N型硅层表面形成T1-Si金属间化合物层；C、在T1-Si金属间化合物层表面进行等离子增强型化学气相沉积，形成减反射层；D、在减反射层表面印刷正面电极，在P型硅衬底表面印刷铝背场和背面电极，烧结后正面电极渗透过所述减反射层与T1-Si金属间化合物层接触。本专利技术提供的晶硅太阳能电池，通过在N型硅层与正面电极之间形成一层低肖特基势垒的T1-Si金属间化合物层，一方面能有效降低Ag与Si之间直接接触的接触电阻，从而有效提高本专利技术的晶硅太阳能电池的光电转化效率；另一方面，T1-Si金属间化合物层作为一种稳定的导电物质层，能够有效阻止导电银浆中杂质组分向N型硅扩散，避免N型硅中少子在杂质区域复合，延长少子寿命，降低对导电银浆中对于杂质含量的敏感性。附图说明图1是本专利技术提供的晶硅太阳能电池的结构示意图。图2是本专利技术实施例1中在N型硅层3表面形成金属Ti层7后的结构示意图。图3是本专利技术中在N型硅层3表面形成T1-Si金属间化合物5后的结构示意图。图4是本专利技术中在T1-Si金属间化合物层5表面形成减反射层4后的结构示意图。图5是本专利技术实施例2中在N型硅层3表面形成掩膜10后的结构示意图。图6是本专利技术实施例2中在掩膜10上形成金属Ti层7后的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种晶硅太阳能电池，如图1所示，所述晶硅太阳能电池从下至上依次包括背面电极9、铝背场8、P型硅衬底1、N型硅层3、T1-Si金属间化合物层5、减反射层4和正面电极6，所述P型硅衬底I与N型硅层3之间形成有P-N结2，正面电极6渗透过所述减反射层4与T1-Si金属间化合物层5接触。目前，为提高晶硅太阳能电池的光电转化效率，除了需要电极具有极低的自身低电阻外，还需要其与硅基 片之间形成良好的欧姆接触，即具有较低的接触电阻，从而降低整个回路中的串联电阻，减少电流损失，提高晶硅太阳能电池片的整体光电转化效率。目前， 现有技术中的各种太阳能电池片中Ag电极渗透过减反射层，与η型硅直接接触，其接触电阻为 O. 3-0. 4mΩ · cm2。而本专利技术中，通过在N型硅层3与正面电极6之间形成一层低肖特基势垒的T1-Si 金属间化合物层5，一方面能有效降低金属电极与非金属Si之间直接接触的接触电阻，从而有效提高本专利技术的晶硅太阳能电池的光电转化效率；另一方面，T1-Si金属间化合物层5 作为一种稳定的导电物质层，能够有效阻止电极浆料中杂质组分向N型硅层3扩散，避免N 型硅层3中少子在杂质区域复合，延长少子寿命，降低对电极浆料中对于杂质含量的敏感性。具体地，本专利技术中，所述T1-Si金属间化合物层5的图案在所述晶硅太阳能电池的法线方向与正面电极6的图案重合。优选情况下，T1-Si金属间化合物层3的栅线宽度为正面电极6的栅线宽度的±20μπι以内。更优选情况下，T1-Si金属间化合物层3的栅线宽度为正面电极6的栅线宽度的±10 μ m以内。最优选情况下，T1-Si金属间化合物层3的栅线宽度为正面电极6的栅线宽度的±5 μ m以内。本专利技术中，由于T1-Si金属间化合物的自身电导率小于Ag，因此T1-Si金属间化合物层3的厚度无需过大，否则会增加电池片的串联电阻，也不能过薄，否则起不到降低正面电极6与N型硅层3之间接触电阻的作用。优选情况下，所述T1-Si金属间化合物层3 的厚度为O. 01-0. 08 μ m,更优选为O. 02-0. 03 μ m。所述减反射层4的材料为本领域技术人员常用的各种减反射层材料，本专利技术没有特殊限定。例如，所述减反射层4为氮化硅层。减反射层4可通过等离子化学气相沉积(PECVD)形成。所述减反射层4的厚度为70-90nm，具有该厚度的薄膜具有光学功能性，能使光的反射大大减少，电池的短路电流和输出明显增加，从而有效提高光电转化效率。本专利技术还提供了所述晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤A、对P型硅衬底I表面进行制绒、扩散和去磷硅玻璃，在P型硅衬底I表面形成N型硅层3，P型硅衬底I与N型硅层3的交界面形成P-N结2 ;B、在N型硅层3表面形成金属Ti层7，然后进行热处理，在N型硅层3表面形成T1-Si 金属间化合物层5 ；C、在T1-Si金属间化合物层5表面进行等离子增强型化学气相沉积，形成减反射层4；D、在减反射层4表面印刷正面电极6，在P型硅衬底I表面印刷铝背场8和背面电极 9，烧结后正面电极6渗透过所述减反射层4与T1-Si金属间化合物层5接触。本专利技术中，通过直接在P型硅衬底I进行表面制绒、扩散和去磷硅玻璃工序，即可在P型硅衬底I表面形成N型层3，且P型硅衬底I与N型硅层3的交界面即形成P-N结 2，其方阻为10-150 Ω/ □，优选情况下为30-100 Ω/ 口。本专利技术中，在N型硅层3表面形成金属Ti层7的方法可采用现有技术中常用的各种方法，例如可以为物理气相沉积(PVD)、印刷、喷涂或喷墨打印。由于PVD能精确控制沉积层的厚度，有效降低原料用量，因此本专利技术中优选采用PVD。所述印刷、喷涂或喷墨打印的方法为本领域技术人员所公知，其具体步骤如实施例中所述，此处不再赘述。作为本专利技术的一种优选实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶硅太阳能电池，其特征在于，所述晶硅太阳能电池从下至上依次包括背面电极、铝背场、P型硅衬底、N型硅层、Ti?Si金属间化合物层、减反射层和正面电极，所述P型硅衬底与N型硅层之间形成有P?N结，正面电极渗透过所述减反射层与Ti?Si金属间化合物层接触。

【技术特征摘要】
1.一种晶硅太阳能电池，其特征在于，所述晶硅太阳能电池从下至上依次包括背面电极、铝背场、P型硅衬底、N型硅层、T1-Si金属间化合物层、减反射层和正面电极，所述P型硅衬底与N型硅层之间形成有P-N结，正面电极渗透过所述减反射层与T1-Si金属间化合物层接触。2.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述T1-Si金属间化合物层的图案在所述晶硅太阳能电池的法线方向与正面电极的图案重合。3.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，T1-Si金属间化合物层的厚度为 0. 01-0. 08 u m。4.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述减反射层为氮化硅层，减反射层的厚度为70-90nm。5.权利要求1所述的晶硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤 A、对P型硅衬底表面进行制绒、扩散和去磷硅玻璃，在P型硅衬底表面形成N型硅层，P型硅衬底与N型硅层的交界面形成P-N结； B、在N型硅层表面形成金属Ti层，然后进行热处...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭冉，谭伟华，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：