一種雙面太陽能電池的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙面太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：A．在P型硅片正面形成絨面；B．擴散形成PN結；C．去磷硅玻璃；D．在所述P型硅片正面形成減反膜；E．在所述P型硅片背面沉積第二本征非晶硅層；F．在所述第二本征非晶硅層上沉積N型非晶硅層；G．在所述N型非晶硅層上沉積第一本征非晶硅層；H．在所述第一本征非晶硅層上沉積P型非晶硅層；I．采用磁控濺射方法在所述P型非晶硅層上沉積TCO層；J．絲網印刷正面電極和背面電極；K．燒結，形成雙面太陽能電池。采用本發明，可克服現有雙面電池背面的弱光響應較差的技術問題，正背面都能實現載流子分離，能有效地提高電池光電轉換效率，且成本低廉。
【專利說明】一種雙面太陽能電池的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種雙面太陽能電池的制備方法。
【背景技術】
[0002]晶硅太陽能電池由于制備工藝成熟、成本低、容易產業化，深受各光伏企業的親睞，占據了 90%以上的光伏市場。目前市場上的晶硅太陽能電池大部分設置一個受光面，即太陽能電池只能利用正面照射過來的那部分光子，對于電池背面的太陽光都不能利用，這成為提高太陽能電池實際發電量的一個很大的障礙。因此開發雙面太陽能電池成為了提高電池實際發電量的一個重要研宄課題。
[0003]現有技術的雙面太陽能電池結構:基底采用N型硅片，當太陽光子照射電池背面時，在N型硅片中產生的載流子穿過厚度約為200微米的硅片，由于N型硅片少子壽命高，載流子復合速率低，部分載流子可以到達正面的P-η結；太陽能電池的正面為主要受光面，其轉換效率占整個電池轉換效率的比例很高；正背面的綜合作用，從而大大提高電池的轉換效率。這種技術有兩個弊端:一是N型硅片價格高；二是由于背面的光線較弱，晶硅電池對于背面的弱光響應較差，有效載流子數量受弱光的限制，整個電池轉換效率提升不大。因此，如何開發高效低成本的雙面太陽能成為企業和研宄者關注的熱點。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在于，提供一種雙面太陽能電池的制備方法，可克服現有雙面電池背面的弱光響應較差的技術問題，正背面都能實現載流子分離，能有效地提高電池光電轉換效率，且成本低廉。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種雙面太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
A.在P型硅片正面形成絨面；
B.通過擴散在所述P型硅片正面形成N型發射極，并在所述P型硅片和所述N型發射極之間形成PN結；
C.去磷硅玻璃；
D.在所述P型硅片正面形成減反膜；
E.在所述P型硅片背面沉積一層厚度為3-5nm的第二本征非晶硅層；
F.在所述第二本征非晶硅層上沉積N型非晶硅層；
G.在所述N型非晶硅層上沉積一層厚度為10-1500nm的第一本征非晶硅層；
H.在所述第一本征非晶硅層上沉積P型非晶硅層；
1.采用磁控濺射方法在所述P型非晶硅層上沉積TCO層；
J.絲網印刷正面電極和背面電極:
K.燒結，形成雙面太陽能電池。
[0006]作為上述雙面太陽能電池的制備方法的優選方式，包括所述N型非晶硅層的厚度為 10-200nm，P 元素的摻雜濃度為 0.1 X 119-1O X 119 cnT3。
[0007]作為上述雙面太陽能電池的制備方法的優選方式，所述P型非晶硅層的厚度為10-200nm, B 元素的摻雜濃度為 0.1 X 119-1O X 1019cnT3。
[0008]作為上述雙面太陽能電池的制備方法的優選方式，所述第二本征非晶硅層折射率為 1.7-1.9o
[0009]作為上述雙面太陽能電池的制備方法的優選方式，所述第二本征非晶硅、所述N型非晶硅層、所述第一本征非晶硅和所述P型非晶硅層采用PECVD、磁控濺射或PVD的方法制備。
[0010]作為上述雙面太陽能電池的制備方法的優選方式，波長小于IlOOnm的太陽光照射所述減反膜時，反射率為0.5%-7%。
[0011]作為上述雙面太陽能電池的制備方法的優選方式，所述TCO層厚度為500-1000nm，波長小于IlOOnm的太陽光的透光率大于90%，電阻率小于1(Γ5Ω.mD
[0012]作為上述雙面太陽能電池的制備方法的優選方式，在正面印刷Ag漿形成所述正面電極，在背面印刷Ag漿或Cu漿形成所述背面電極，且所述正面電極或所述背面電極占雙面太陽能電池正面面積或背面面積的比例為4%-10%。
[0013]作為上述雙面太陽能電池的制備方法的優選方式，所述步驟B中擴散時控制目標方塊電阻在100-150歐/ 口。
[0014]實施本發明實施例，具有如下有益效果:
通過本發明所述制備方法在電池的正面形成同質p-n結，背面形成p-1-n非晶硅異質結，相當于兩個串聯的電源，不論光線從正面或背面照射電池，光線皆可穿透整個電池，正面p-n結和背面的p-1-n結都能實現載流子分離，相對于現有的雙面太陽能電池光電轉換效率提高至18.5%-24.5%，解決現有雙面太陽能電池采用N型硅片作為襯底而造成原料成本高，以及弱光響應差導致光電轉換效率提高受限的技術問題。另外，本發明所述制備方法在原有的多晶硅電池制備的基礎上再沉積非晶硅異質結的各層，沉積時間短，易于沉積，適合大規模生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明一種雙面太陽能電池的制備方法的流程圖；
圖2是本發明一種雙面太陽能電池的制備方法制得的雙面太陽能電池的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
[0017]結合圖2，本發明提供一種雙面太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
SlOO在P型硅片正面形成絨面。
[0018]本發明所述制備方法可選用濕法或者干法刻蝕技術，進行制絨。
[0019]需要說明的是，本發明所采用的所述P型硅片是通過P型硅原料晶體成長的方法，形成晶棒后，切片成156mm x 156mm的尺寸，但不限于該尺寸。
[0020]SlOl通過擴散在所述P型硅片正面形成N型發射極，并在所述P型硅片和所述N型發射極之間形成PN結。
[0021]需要說明的是，將P型硅片放入擴散爐中進行磷擴散，擴散時需控制溫度在800°C?820°C范圍內，目標方塊電阻為100-150歐/ 口。
[0022]S102去磷硅玻璃。
[0023]使用HF溶液去除所述N型發射極正面及所述P型硅片背面擴散過程中形成的磷硅玻璃層。
[0024]S103在所述P型硅片正面形成減反膜。
[0025]需要說明的是，本發明所述制備方法利用PECVD方法或者磁控濺射方法，在所述硅片正面鍍單層氮化硅、多層氮化硅或氮化硅/ 二氧化硅疊層減反膜。
[0026]S104在所述P型娃片背面沉積一層厚度為3-5nm的第二本征非晶娃層。
[0027]本發明所述制備方法采用PECVD、磁控濺射或PVD方法在所述P型硅片背面沉積一層厚度為3-5nm的第二本征非晶硅層，該第二本征非晶硅層不僅能使N型非晶硅層收集到的電子可通過第二本征非晶硅層迀移至P型硅片，形成電子隧穿導電，而且由于設在P型硅片的背面，第二本征非晶硅層能減少P型硅片背表面的復合中心，提高有效少子壽命，起到鈍化的作用。
[0028]而第二本征非晶娃層需控制厚度在3_5nm范圍內，以確保能起到電子隧穿導電的效果，如厚度低于3nm則其鈍化效果不佳，影響PN結晶硅結構的少子壽命，如厚度高于5nm則電子隧穿導電效果不佳，使得電子和空穴無法順利地迀移至正面電極和背面電極，影響電池性能。
[0029]需要說明的是，沉積而成的所述第二本征非晶硅層折射率為1.7-1.9。
[0030]S105在所述第二本征非晶硅層上沉積N型非晶硅層。
[0031]其中，所述N型非晶硅層的厚度為10-200nm，P元素的摻雜濃度為
0.1 X 119-1O X 119 Cm—3。
[0032]S106在所述N型非晶硅層上沉積一層厚度為10-1500nm的第一本征非晶硅層。
[0033]S107在所述第一本征非晶硅層上沉積P型非晶硅層。
[0034]其中，所述P型非晶硅層的厚度為10-200nm，B元素的摻雜濃度為
0.1x119-1ox11W3O
[0035]所述N型非晶硅層、所述第一本征非晶硅和所述P型非晶硅層可采用PECVD、磁控濺射或PVD的方法制備。
[0036]S108采用磁控濺射方法在所述P型非晶硅層上沉積TCO層。
[0037]優選地，所述TCO層厚度為500-1000 nm，波長小于IlOOnm的太陽光的透光率大于90%，電阻率小于1(Γ5Ω.mo
[0038]需要說明的是，TCO層(Transparent Conductive Oxide)，又稱透明導電膜，是在平板玻璃表面通過物理或化學鍍膜的方法均勻的鍍上一層透明的導電氧化物薄膜而制的玻璃產品。由于非晶硅幾乎沒有橫向導電性能，因此必須在玻璃表面沉積一層大面積的透明導電膜(TCO)以有效地收集電池的電流，同時TCO層具有減反射的功能讓大部分光進入吸收層。
[0039]通過步驟S104-S108，在P型硅片的背面依次沉積有第二本征非晶硅層、N型非晶硅層、第一本征非晶硅層、P型非晶硅層和TCO層，形成P-1-n非晶硅結構。由于非晶硅電池光敏性好，在弱光的環境下光吸收系數高，適合與設置在電池的背面。
[0040]S109絲網印刷正面電極和背面電極。
[0041]本發明所述制備方法可在正面印刷Ag漿形成所述正面電極，在背面印刷Ag漿或Cu漿形成所述背面電極，且所述正面電極或所述背面電極占雙面太陽能電池正面面積或背面面積的比例為4%-10%。
[0042]SllO燒結，形成雙面太陽能電池。
[0043]本發明所述制備方法制得的雙面太陽能電池從下至上依次包括所述背面電極1、TCO層2、P型非晶硅層3、第一本征非晶硅層4、N型非晶硅層5、第二本征非晶硅層6、P型硅7、N型發射極8、減反膜9和正面電極10。
[0044]在所述電池的正面和背面各形成一個p-n結，即正面的P型硅7和N型發射極8形成同質P-n結，背面的P型非晶硅層3、第一本征非晶硅層4和N型非晶硅層5形成p-1_n非晶硅異質結，相當于兩個串聯的電源，光線正面照射電池時，光線穿透電池，正面p-n結和背面的p-n結都能實現載流子分離，實現轉換效率17.5%-18.5% ;背面的弱光照射電池的背面時，光線穿透電池，正面P-n結和背面的p-n結都能載流子分離，實現轉換效率1%_6% ;本雙面太陽能置于太陽光下時，正背面都可以利用太陽光，實現轉換效率18.5%-24.5%，相對于現有的雙面太陽能電池有效且明顯地提高光電轉換效率，解決現有雙面太陽能電池采用N型硅片作為襯底而造成原料成本高，以及弱光響應差導致光電轉換效率提高受限的技術問題。另外，本發明所述制備方法在原有的多晶硅電池制備的基礎上再沉積非晶硅異質結的各層，沉積時間短，易于沉積，適合大規模生產。
[0045]下面以具體實施例進一步闡述本發明:
實施例1
一種雙面太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
A.在P型硅片正面形成絨面；
B.通過擴散在所述P型硅片正面形成N型發射極，并在所述P型硅片和所述N型發射極之間形成PN結；
C.去磷硅玻璃；
D.在所述P型硅片正面形成減反膜；
E.在所述P型硅片背面沉積一層厚度為3nm，折射率為1.7的第二本征非晶硅層；
F.在所述第二本征非晶硅層上沉積一層厚度為50nm的N型非晶硅層，P元素的摻雜濃度為 3 X 119 cm—3;
G.在所述N型非晶硅層上沉積一層厚度為30nm的第一本征非晶硅層；
H.在所述第一本征非晶硅層上沉積一層厚度為60nm的P型非晶硅層，B元素的摻雜濃度為 2 X 119cnT3;
1.采用磁控濺射方法在所述P型非晶硅層上沉積一層厚度為800nm的TCO薄膜；
J.絲網印刷正面電極和背面電極；
K.燒結，形成雙面太陽能電池。
[0046]實施例2
一種雙面太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
A.在P型硅片正面形成絨面； B.通過擴散在所述P型硅片正面形成N型發射極，并在所述P型硅片和所述N型發射極之間形成PN結；
C.去磷硅玻璃；
D.在所述P型硅片正面形成減反膜；
E.在所述P型硅片背面沉積一層厚度為4nm，折射率為1.8的第二本征非晶硅層；
F.在所述第二本征非晶硅層上沉積一層厚度為SOnm的N型非晶硅層，P元素的摻雜濃度為 0.5 X 119CnT3;
G.在所述N型非晶娃層上沉積一層厚度為150nm的第一本征非晶娃層；
H.在所述第一本征非晶硅層上沉積一層厚度為90nm的P型非晶硅層，B元素的摻雜濃度為 IXlO19Cm-3;
1.采用磁控濺射方法在所述P型非晶硅層上沉積一層厚度為550nm的TCO薄膜；
J.絲網印刷正面電極和背面電極；
K.燒結，形成雙面太陽能電池。
[0047]實施例3
一種雙面太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
A.在P型硅片正面形成絨面；
B.通過擴散在所述P型硅片正面形成N型發射極，并在所述P型硅片和所述N型發射極之間形成PN結；
C.去磷硅玻璃；
D.在所述P型硅片正面形成減反膜；
E.在所述P型硅片背面沉積一層厚度為5nm，折射率為1.8的第二本征非晶硅層；
F.在所述第二本征非晶硅層上沉積一層厚度為10nm的N型非晶硅層，P元素的摻雜濃度為 5 X 119 cm—3;
G.在所述N型非晶娃層上沉積一層厚度為700nm的第一本征非晶娃層；
H.在所述第一本征非晶硅層上沉積一層厚度為120nm的P型非晶硅層，B元素的摻雜濃度為 4X 119cnT3;
1.采用磁控濺射方法在所述P型非晶硅層上沉積一層厚度為600nm的TCO薄膜；
J.絲網印刷正面電極和背面電極；
K.燒結，形成雙面太陽能電池。
[0048]實施例4
一種雙面太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
A.在P型硅片正面形成絨面；
B.通過擴散在所述P型硅片正面形成N型發射極，并在所述P型硅片和所述N型發射極之間形成PN結；
C.去磷硅玻璃；
D.在所述P型硅片正面形成減反膜；
E.在所述P型硅片背面沉積一層厚度為4nm，折射率為1.7的第二本征非晶硅層；
F.在所述第二本征非晶硅層上沉積一層厚度為150nm的N型非晶硅層，P元素的摻雜濃度為 7 X 119 cm—3; G.在所述N型非晶娃層上沉積一層厚度為100nm的第一本征非晶娃層；
H.在所述第一本征非晶硅層上沉積一層厚度為150nm的P型非晶硅層，B元素的摻雜濃度為 2 X 119cnT3;
1.采用磁控濺射方法在所述P型非晶硅層上沉積一層厚度為800nm的TCO薄膜；
J.絲網印刷正面電極和背面電極；
K.燒結，形成雙面太陽能電池。
[0049]實施例5
一種雙面太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
A.在P型硅片正面形成絨面；
B.通過擴散在所述P型硅片正面形成N型發射極，并在所述P型硅片和所述N型發射極之間形成PN結；
C.去磷硅玻璃；
D.在所述P型硅片正面形成減反膜；
E.在所述P型硅片背面沉積一層厚度為3nm，折射率為1.8的第二本征非晶硅層；
F.在所述第二本征非晶硅層上沉積一層厚度為120nm的N型非晶硅層，P元素的摻雜濃度為 8 X 119 cm—3;
G.在所述N型非晶娃層上沉積一層厚度為900nm的第一本征非晶娃層；
H.在所述第一本征非晶硅層上沉積一層厚度為130nm的P型非晶硅層，B元素的摻雜濃度為 6 X 119cnT3;
1.采用磁控濺射方法在所述P型非晶硅層上沉積一層厚度為700nm的TCO薄膜；
J.絲網印刷正面電極和背面電極；
K.燒結，形成雙面太陽能電池。
[0050]最后所應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對本發明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。
【權利要求】
1.一種雙面太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: A.在P型硅片正面形成絨面； B.通過擴散在所述P型硅片正面形成N型發射極，并在所述P型硅片和所述N型發射極之間形成PN結； C.去磷硅玻璃； D.在所述P型硅片正面形成減反膜； E.在所述P型硅片背面沉積一層厚度為3-5nm的第二本征非晶硅層； F.在所述第二本征非晶硅層上沉積N型非晶硅層； G.在所述N型非晶硅層上沉積一層厚度為10-1500nm的第一本征非晶硅層； H.在所述第一本征非晶硅層上沉積P型非晶硅層； 1.采用磁控濺射方法在所述P型非晶硅層上沉積TCO層； J.絲網印刷正面電極和背面電極； K.燒結，形成雙面太陽能電池。
2.如權利要求1所述雙面太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括所述N型非晶硅層的厚度為10-200nm，P元素的摻雜濃度為0.1 X 119-1O X 119 cnT3。
3.如權利要求1所述雙面太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述P型非晶硅層的厚度為 10-200nm，B 元素的摻雜濃度為 0.1 X 119-1O X 1019cnT3。
4.如權利要求1所述雙面太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述第二本征非晶硅層折射率為1.7-1.9。
5.如權利要求1所述雙面太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述第二本征非晶硅、所述N型非晶硅層、所述第一本征非晶硅和所述P型非晶硅層采用PECVD、磁控濺射或PVD的方法制備。
6.如權利要求1所述雙面太陽能電池的制備方法，其特征在于，波長小于IlOOnm的太陽光照射所述減反膜時，反射率為0.5%-7%。
7.如權利要求1所述雙面太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述TCO層厚度為500-1000 nm，波長小于IlOOnm的太陽光的透光率大于90%，電阻率小于ICT5 Ω.mD
8.如權利要求1所述雙面太陽能電池的制備方法，其特征在于，在正面印刷Ag漿形成所述正面電極，在背面印刷Ag漿或Cu漿形成所述背面電極，且所述正面電極或所述背面電極占雙面太陽能電池正面面積或背面面積的比例為4%-10%。
9.如權利要求1所述雙面太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟B中擴散時控制目標方塊電阻在100-150歐/ 口。
【文檔編號】H01L31/20GK104505440SQ201410671004
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月21日 優先權日:2014年11月21日
【發明者】石強, 秦崇德, 方結彬, 黃玉平, 何達能 申請人:廣東愛康太陽能科技有限公司