一種太陽能電池及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種太陽能電池，所述太陽能電池從下至上依次包括金屬鋁層、SiO2鈍化層、N型單晶硅襯底、本征非晶硅層、N+型非晶硅層、透明導電層和銀電極；所述N型單晶硅襯底與N+型非晶硅層形成同型異質結，金屬鋁層與N型單晶硅襯底通過點接觸形成P-N結。本發明專利技術還提供了所述太陽能電池的制備方法。本發明專利技術的太陽能電池，其光電轉化效率高達16.87%以上，制備工藝時間較短。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于太陽能
，尤其涉及。
技術介紹
采用P型硅片生產太陽能電池是當今發展的主流。早在20世紀60年代就制備出P型電池片，經過改進生產設計工藝，如金字塔結構，淺結擴散及印制鋁背場等旨在減少光損失和增加光生載流子收集效率的措施，從而提高電池片的光電轉化效率。單結太陽能電池的理論轉換效率為49%，扣除不可避免的復合機制造成的損失及俄歇效應最終所能達到的極限效率約為29%，但受硅片中硼氧復合體的影響目前主流工業 化生產的P型硅太陽電池的實際光電轉化效率仍較低，要想在不增加成本的情況下進一步提高已非常困難。于是人們開始把目光投向少數載流子壽命比P型硅高得多的N型硅，并取得了很大的進展。目前N型硅太陽能電池結構比較有代表性主要有Schott Solar公司的N+NP型太陽電池。N型硅太陽電池的平均效率比P型硅的效率要高，但其工藝目前還不成熟；且該N+NP背結電池的光電轉化效率仍較低。該N+NP型太陽電池的制備方法復雜，制備成本高。
技術實現思路
本專利技術解決了現有技術中存在的N+NP背結電池的光電轉化效率低、制備成本高的技術問題。本專利技術提供了一種太陽能電池，所述太陽能電池從下至上依次包括金屬鋁層、SiO2鈍化層、N型單晶硅襯底、本征非晶硅層、N+型非晶硅層、透明導電層和銀電極；所述N型單晶硅襯底與N+型非晶硅層形成同型異質結，金屬鋁層與N型單晶硅襯底通過點接觸形成P-N結 本專利技術還提供了所述太陽能電池的制備方法，包括以下步驟 A、在N型單晶硅襯底的背面沉積SiO2鈍化層； B、在SiO2鈍化層上印刷金屬鋁層，然后通過激光輻射使金屬鋁層與N型單晶硅襯底點接觸形成P-N結； C、在N型單晶硅襯底的正面通過等離子增強化學氣相沉積法依次形成本征非晶硅層和N+型非晶硅層；D、在N+型非晶硅層表面通過濺射法形成透明導電層，然后在透明導電層表面印刷銀電極。本專利技術提供的太陽能電池，一方面通過在N型單晶硅襯底正面采用帶隙更寬的本征非晶硅，增強了短波效應，提高入射光線的能量利用率，從而提高光電轉化效率；另一方面通過在N型單晶硅襯底背面形成SiO2鈍化層，降低單晶硅襯底與金屬鋁層的接觸面積，從而降低載流子的復合速率，提高光電轉化效率。本專利技術提供的太陽能電池的制備方法，N+型非晶硅層通過PECVD (等離子增強化學氣相沉積)工藝形成，電池背面P-N結通過激光燒結形成，工藝時間大大縮短，正在降低工藝時間的同時降低能耗，制備成本得到大大降低。附圖說明圖I是本專利技術提供的太陽能電池的結構示意圖。 具體實施例方式為了使本專利技術所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。具體地，本專利技術提供了一種太陽能電池，如圖I所示，所述太陽能電池從下至上依次包括金屬鋁層8、SiO2鈍化層7、N型單晶硅襯底5、本征非晶硅層4、N+型非晶硅層3、透明導電層2和銀電極I ;所述N型單晶硅襯底5與N+型非晶硅層3形成同型異質結，金屬鋁層8與N型單晶硅襯底5之間通過點接觸形成有P-N結6。本專利技術提供的太陽能電池，一方面通過在N型單晶硅襯底正面采用帶隙更寬的本征非晶硅，增強了短波效應，提高入射光線的利用率，從而提高光電轉化效率；另一方面通過在N型單晶硅襯底背面形成SiO2鈍化層，降低單晶硅襯底與金屬鋁層的接觸面積，從而降低載流子的復合速率，提高光電轉化效率。本專利技術中，金屬鋁層8其厚度為10-20 μ m。SiO2鈍化層7位于金屬鋁層8與N型單晶硅襯底5之間，能有效降低單晶硅襯底5與金屬鋁層8的接觸面積，從而降低載流子的復合速率。所述SiO2鈍化層的厚度為100-200nm。N型單晶硅襯底(N-C-Si)為本領域技術人員所公知的各種硅片，本專利技術中沒有特殊性限定。優選情況下，所述N型單晶硅襯底的厚度為200±20μπι。更優選情況下，N型單晶硅襯底電阻率為1-100 Ω · cm，少子的壽命為100 μ s_lms。本征非晶硅層(i-a_Si:H) 4作為N型單晶硅襯底5與N+型非晶硅層3之間的緩沖層，能有效減小異質結界面態密度。所述本征非晶硅層(i_a-Si:H)的光學帶隙為I.70-1. 74eV，能增強短波效應，提高入射光線的利用率，從而提高光電轉化效率。本專利技術中，所述本征非晶娃層的厚度為5-20nm。N+型非晶硅層(N+-a-Si:H)為本領域技術人員所公知，本專利技術中不再贅述。具體地，所述N+型非晶硅層的厚度為5-20nm。所述透明導電層2位于N+型非晶娃層3表面,其厚度為50_120nm。透明導電層可采用現有技術中常用的各種透明導電薄膜，例如可以采用氧化銦錫薄膜層(SnO2: In，縮寫為ΙΤ0)或摻鋁的氧化鋅薄膜層(Ζη0:Α1，縮寫為ΑΖ0)。所述銀電極I位于透明導電層2表面，且與透明導電層電連接，用于收集太陽能電池內部電流。所述銀電極的厚度為5-10 μ m，線寬為100-15(^111，線間距為2-3111111。本專利技術中，鋁金屬層在激光加熱下與N型單晶硅襯底發生反應，形成Si-Al合金，構造所述P-N結。所述P-N結的個數根據實際需要進行選擇。優選情況下，P-N結的個數為100-200個，但不局限于此。作為本領域技術人員的公知常識，所述太陽能電池的金屬鋁層的表面也印刷有銀電極(附圖中未示出)。雖然金屬鋁層能導電，但鋁與焊帶焊接過程中會出現虛點，焊接效果比較差，易導致斷路現象產生，因此直接采用金屬鋁層而不印刷銀電極后續封裝時無法滿足焊接要求。本專利技術還提供了所述太陽能電池的制備方法，包括以下步驟 A、在N型單晶硅襯底的背面沉積SiO2鈍化層； B、在SiO2鈍化層上印刷金屬鋁層，然后通過激光燒結使金屬鋁層與N型單晶硅襯底點接觸形成P-N結； C、在N型單晶硅襯底的正面通過等離子增強化學氣相沉積法(PECVD)依次形成本征非晶硅層和N+型非晶硅層； D、在N+型非晶硅層表面通過濺射法形成透明導電層，然后在透明導電層表面印刷銀電極。 優選情況下，對N型單晶硅襯底背面進行沉積SiO2鈍化層之前，還需對其進行RCA·清洗。所述RCA清洗的目的是為了去除所述N型單晶硅襯底表面的氧化層、油污和各種雜質，其具體步驟為本領域技術人員所公知，本專利技術中不再贅述。更優選情況下，還包括在RCA清洗之前對N型單晶硅襯底的正面進行蝕刻的步驟，所述蝕刻液為堿性溶液，例如NaOH或Κ0Η。蝕刻完成后，N型單晶硅襯底的表面形成比較有規則的金字塔型結構，增加了表面的陷光效應，降低了入射光的反射，從而有效提高入射光的利用率。根據本專利技術的方法，在清洗干燥完成的N型單晶硅襯底的背面沉積SiO2鈍化層。所述沉積SiO2鈍化層為濕氧法，其具體步驟包括將N形單晶硅襯底置于石英管中，通入水蒸氣和氧氣，加熱至900°C在N形單晶硅襯底表面形成SiO2薄膜。根據本專利技術的方法，形成所述SiO2鈍化層后，然后在其表面印刷金屬鋁層。所述印刷金屬鋁所采用的印刷方法為本領域技術人員所公知，例如可以采用絲網印刷，本專利技術中沒有特殊限定。所述金屬鋁層位于SiO2鈍化層表面，然后采用激光燒結(LFC)金屬鋁層表面，使激光燒結區域的金屬鋁熔融并滲透穿過SiO2鈍化層與N型單本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池從下至上依次包括金屬鋁層、SiO2鈍化層、N型單晶硅襯底、本征非晶硅層、N+型非晶硅層、透明導電層和銀電極；所述的N型單晶硅襯底與N+型非晶硅層形成同型異質結，所述金屬鋁層與N型單晶硅襯底通過點接觸形成P?N結。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳啟燊，張淑靜，周勇，
申請(專利權)人：比亞迪股份有限公司，
類型：發明
國別省市：