背接觸異質結太陽電池及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種背接觸異質結太陽電池及其制備方法，背接觸異質結太陽電池包括硅片基體層，硅片基體層的背面具有P型接觸區域和N型接觸區域，P型接觸區域呈向硅片基體層凹陷的內曲面結構，并且P型接觸區域由內至外依次為背面本征層、發射極、導電介質層和發射極電極；N型接觸區域由內至外依次為背面本征層、背電場層、導電介質層和背電場電極。本發明不僅可以改善背接觸異質結太陽電池的結特性，而且有助于入射光在基底內部的廣角散射，增加吸收層的有效光程，進而提升電池的整體性能。
【專利說明】背接觸異質結太陽電池及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種背接觸異質結太陽電池及其制備方法，屬于太陽電池【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，對入射光的有效管理是薄膜/晶體硅異質結太陽電池的技術難點之一，近年來對傳統異質結電池進行了結構上的創新，出現了全背面電極結構，大幅度降低了入射光的吸收效率，然而全背面電極結構由于發射極和背面場共面設計，使得p-n結的品質有所下降。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種背接觸異質結太陽電池，它不僅可以改善背接觸異質結太陽電池的結特性，而且有助于入射光在基底內部的廣角散射，增加吸收層的有效光程，進而提升電池的整體性能。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是:一種背接觸異質結太陽電池，包括硅片基體層，硅片基體層的背面具有P型接觸區域和N型接觸區域，P型接觸區域呈向硅片基體層凹陷的內曲面結構，并且P型接觸區域由內至外依次為背面本征層、發射極、導電介質層和發射極電極；N型接觸區域由內至外依次為背面本征層、背電場層、導電介質層和背電場電極。
[0005]進一步，硅片基體層的正面由內向外依次為正面本征層、前表面場層和減反射層。
[0006]進一步，減反射層是氮化硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和氮化硅薄膜構成的復合層薄膜。
[0007]進一步，P型接觸區域的發射極以外部分和N型接觸區域的背電場層以外部分之間存在隔離線。
[0008]進一步，N型接觸區域為平面結構，P型接觸區域和N型接觸區域為間隔排列狀。
[0009]進一步，背電場層為與硅片基體層摻雜類型相同的介質薄膜。
[0010]進一步，正面本征層和/或背面本征層為非晶體薄膜或微晶硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和非晶體薄膜構成的疊層膜。
[0011]進一步，導電介質層為摻錫氧化銦薄膜或摻鎢氧化銦薄膜，或者是摻錫氧化銦薄膜和摻鎢氧化銦薄膜的疊層膜。
[0012]本發明還提供了一種背接觸異質結太陽電池的制備方法，該方法的步驟如下:
[0013](a)對硅片基體層的背面采用光刻膠掩膜技術，使其背面呈現局域內曲面形貌；
[0014](b)對具備單面間隔內曲面形貌的硅片基體層進行清洗，并去除損傷層；
[0015](C)在硅片基體層的正面制備正面結構；
[0016](d)在處理后的硅片基體層的背面生長背面本征層，使其包覆整個內曲面以及平面區域；
[0017](e)在背面本征層上借助掩膜工藝交替沉積發射極和背電場層；
[0018](f)再在背面制備導電介質層作為表面電荷收集層；
[0019](g)在背面的導電介質層上制備發射極電極和背電場電極，并在P型接觸區域和N型接觸區域的邊界處采用激光劃線技術進行發射極隔離，產生隔離線，使得內曲面區域和平面區域獨立存在；
[0020](h)最后在N2氛圍中烘干，完成背接觸異質結太陽電池的制備。
[0021]進一步，在步驟(C)中，在硅片基體層的正面制備正面本征層，而后在正面本征層上制備前表面場層，而后在前表面場層上制備減反射層。
[0022]采用了上述技術方案后，在傳統異質結電池基礎上，采用全背面電極結構有效降低了感光面電極柵線對入射光的遮擋損失，其次背面接觸區采用內曲面設計提升了結的品質，背面硅片基體層表面采用間隔內曲面形狀，增加了 p-n的有效面積，同時曲面結構更有利于入射光在電池背面的廣角散射，增加吸收層內部的有效光程；背面發射極曲面內側區域內嵌于硅片基體層，更加有利于背接觸電池的側向內建場形成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的背接觸異質結太陽電池的結構示意圖；
[0024]圖2為本發明的背接觸異質結太陽電池的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明。
[0026]如圖1所示，一種背接觸異質結太陽電池，包括硅片基體層1，硅片基體層I的背面具有P型接觸區域和N型接觸區域，P型接觸區域呈向硅片基體層I凹陷的內曲面結構，并且P型接觸區域由內至外依次為背面本征層5、發射極6、導電介質層8和發射極電極9 ；N型接觸區域由內至外依次為背面本征層5、背電場層7、導電介質層8和背電場電極10。
[0027]如圖1所示，硅片基體層I的正面由內向外依次為正面本征層2、前表面場層3和減反射層4。
[0028]減反射層4是氮化硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和氮化硅薄膜構成的復合層薄膜。
[0029]如圖1所示，P型接觸區域的發射極6以外部分和N型接觸區域的背電場層7以外部分之間存在隔尚線11。
[0030]N型接觸區域為平面結構，P型接觸區域和N型接觸區域為間隔排列狀。
[0031]背電場層7為與硅片基體層I摻雜類型相同的介質薄膜。
[0032]正面本征層2和/或背面本征層5為非晶體薄膜或微晶硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和非晶體薄膜構成的疊層膜。
[0033]導電介質層8為摻錫氧化銦薄膜或摻鎢氧化銦薄膜，或者是摻錫氧化銦薄膜和摻鎢氧化銦薄膜的疊層膜。
[0034]如圖2所示，本發明還提供了一種背接觸異質結太陽電池的制備方法，該方法的步驟如下:
[0035](a)對硅片基體層I的背面采用光刻膠掩膜技術，使其背面呈現局域內曲面形貌，內曲面直徑是平面區域長度的1.5?2倍；
[0036](b)對具備單面間隔內曲面形貌的硅片基體層I進行清洗，并去除損傷層；該步驟具體為:標準RCA清洗，進行PECVD之前采用HF處理2分鐘；
[0037](c)在硅片基體層I的正面制備正面結構；
[0038](d)在處理后的娃片基體層I的背面采用PECVD法技術低溫生長3nm?5nm厚度的本征非晶硅薄膜，作為背面本征層5，使其包覆整個內曲面以及平面區域；
[0039](e)在背面本征層5上借助掩膜工藝通過PECVD法交替沉積P型重摻雜區域作為發射極6和沉積η型輕摻雜區域，作為背電場層7 ；
[0040](f)采用PVD技術再在背面制備10nm厚度的導電介質層8作為表面電荷收集層；
[0041](g)在背面的導電介質層8上采用絲網印刷制備發射極電極9和背電場電極10，并在P型接觸區域和N型接觸區域的邊界處采用激光劃線技術進行發射極隔離，產生隔離線U，使得內曲面區域和平面區域獨立存在；
[0042](h)最后在N2氛圍中烘干，完成背接觸異質結太陽電池的制備。
[0043]在步驟(C)中，在硅片基體層I的正面采用PECVD技術制備5nm厚度的本征非晶硅薄膜，作為正面本征層2，而后在正面本征層2上采用同樣技術制備20nm厚度的N+型摻雜層薄膜，作為前表面場層3，而后在前表面場層3上采用PECVD法制備20nm的氮化硅薄膜，作為減反射層4。
[0044]本發明的工作原理如下:
[0045]在傳統異質結電池基礎上，采用全背面電極結構有效降低了感光面電極柵線對入射光的遮擋損失，其次背面接觸區采用內曲面設計提升了結的品質，背面硅片基體層I表面采用間隔內曲面形狀，增加了 P-n的有效面積，同時曲面結構更有利于入射光在電池背面的廣角散射，增加吸收層內部的有效光程；背面發射極曲面內側區域內嵌于硅片基體層I，更加有利于背接觸電池的側向內建場形成。
[0046]以上所述的具體實施例，對本發明解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種背接觸異質結太陽電池，包括硅片基體層(I)，其特征在于，硅片基體層(I)的背面具有P型接觸區域和N型接觸區域，P型接觸區域呈向硅片基體層(I)凹陷的內曲面結構，并且P型接觸區域由內至外依次為背面本征層(5)、發射極￠)、導電介質層(8)和發射極電極(9) ;N型接觸區域由內至外依次為背面本征層(5)、背電場層(7)、導電介質層(8)和背電場電極(10)。
2.根據權利要求1所述的背接觸異質結太陽電池，其特征在于:所述的硅片基體層(I)的正面由內向外依次為正面本征層(2)、前表面場層(3)和減反射層(4)。
3.根據權利要求2所述的背接觸異質結太陽電池，其特征在于:所述的減反射層(4)是氮化硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和氮化硅薄膜構成的復合層薄膜。
4.根據權利要求1所述的背接觸異質結太陽電池，其特征在于:所述P型接觸區域的發射極(6)以外部分和N型接觸區域的背電場層(7)以外部分之間存在隔離線(11)。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的背接觸異質結太陽電池，其特征在于:所述的N型接觸區域為平面結構，P型接觸區域和N型接觸區域為間隔排列狀。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的背接觸異質結太陽電池，其特征在于:所述的背電場層(X)為與娃片基體層(I)摻雜類型相同的介質薄膜。
7.根據權利要求1至4中任一項所述的背接觸異質結太陽電池，其特征在于:所述的正面本征層(2)和/或背面本征層(5)為非晶體薄膜或微晶硅薄膜，或者是由氧化硅薄膜和非晶體薄膜構成的疊層膜。
8.根據權利要求1至4中任一項所述的背接觸異質結太陽電池，其特征在于:所述的導電介質層(8)為摻錫氧化銦薄膜或摻鎢氧化銦薄膜，或者是摻錫氧化銦薄膜和摻鎢氧化銦薄膜的疊層膜。
9.一種如權利要求1至8中任一項所述的背接觸異質結太陽電池的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下: (a)對硅片基體層(I)的背面采用光刻膠掩膜技術，使其背面呈現局域內曲面形貌； (b)對具備單面間隔內曲面形貌的硅片基體層(I)進行清洗，并去除損傷層； (c)在硅片基體層(I)的正面制備正面結構； (d)在處理后的硅片基體層(I)的背面生長背面本征層(5)，使其包覆整個內曲面以及平面區域； (e)在背面本征層(5)上借助掩膜工藝交替沉積發射極(6)和背電場層(7)； (f)再在背面制備導電介質層(8)作為表面電荷收集層； (g)在背面的導電介質層(8)上制備發射極電極(9)和背電場電極(10)，并在P型接觸區域和N型接觸區域的邊界處采用激光劃線技術進行發射極隔離，產生隔離線(11)，使得內曲面區域和平面區域獨立存在； (h)最后在N2氛圍中烘干，完成背接觸異質結太陽電池的制備。
10.根據權利要求9所述的背接觸異質結太陽電池的制備方法，其特征在于:在所述的步驟(c)中，在硅片基體層(I)的正面制備正面本征層(2)，而后在正面本征層(2)上制備前表面場層(3)，而后在前表面場層(3)上制備減反射層(4)。
【文檔編號】H01L31/052GK104465808SQ201410837882
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】郭萬武 申請人:常州天合光能有限公司