非晶硅／晶硅异质结太阳能电池制备方法技术

本发明专利技术属于太阳能电池器件制备技术领域，涉及一种非晶硅／晶硅异质结太阳能电池及其制备方法。本发明专利技术对制备好铝背电极的单晶硅片进行绒面处理后，用用ＮＨ３处理单晶硅表面，然后再进行本征非晶硅薄膜、掺杂非晶硅薄膜、透明导电薄膜的沉积，最后再制备Ａｇ栅极。使用本发明专利技术制作的太阳能电池结构简单，并且工艺程序不复杂；另外利用ＮＨ３处理单晶硅表面，降低界面隙态密度，有效提高界面质量；采用丝网印刷快速热退火形成铝背电极，代替了在背面沉积高掺杂非晶硅薄膜，避免了在双面沉积过程中不同掺杂类型带来的交叉污染和界面破坏，易于实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池器件制备
，涉及一种非晶硅/晶硅异质结太阳能 电池及其制备方法。
技术介绍
硅太阳能电池是未来绿色能源的实现者之一。为缓解未来能源应用危机，世界各 国均投入大量资金，支持硅太阳能电池的开发、研究和利用。硅太阳能电池经过近三十年的 发展，在效率、降低成本和稳定性方面有大幅度提高。在未来实际应用中，高效、廉价和稳定 是最关键的三个问题。本专利技术的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池中单晶硅为吸收衬底，非 晶硅薄膜为发射极，铝背电极在减小背表面复合速率同时也减小串联电阻，绒面结构可对 电池内部光进行二次反射，增加光程，提高电池对光的吸收，所得到的电池具有与单晶硅电 池可比拟的高效率；采用丝网印刷快速热退火制备铝背电极，能耗较小；较薄的单晶硅片 和硅薄膜层，材料成本低，制备工艺相对简单；异质结具有好的温度特性，效率衰减很小。故 本专利技术中非晶硅/晶硅异质结太阳能电池可同时满足高效、廉价和稳定的要求。
技术实现思路
本专利技术所述，包括以下步骤(1)用RCA方法清洗双面抛光p (n)型单晶硅片；(2)以SA-6070号铝浆作为原料，在上述已清洗单晶硅片背面丝网印刷铝浆，然后 在通氧条件下，700°C 士20°C快速热退火1 2min，形成有欧姆接触的金属A1背电极；(3)用 2% HF溶液清洗已有铝背电极的p(n)型单晶硅片，经大量去离子水 冲洗后，放入腐蚀液进行绒面制备，腐蚀不少于25min后取出单晶硅片，并用大量去离子水 冲洗；(4)迅速将经氮气风干的单晶硅片放入PECVD真空室中，真空室本底真空度为3 6X 10_4Pa，用NH3处理单晶硅表面；(5)在硅片温度为200°C 220°C条件下，以硅烷为反应气体，在上述经NH3处理的 p(n)型单晶硅片上沉积厚度为5 lOnm的本征非晶硅薄膜；(6)以磷烷和硅烷或硼烷和硅烷为反应气体，在上述的本征非晶硅薄膜/p(n)型 单晶硅上，沉积厚度为18 25nm的n(p)型掺杂非晶硅薄膜；(7)在上述n(p)型掺杂非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p(n)型单晶硅上沉积厚度 为80 lOOnm，透过率彡85%，方块电阻为30 50 Q的透明导电薄膜；(8)在上述透明导电膜上制备Ag栅极。和现有技术相比，本专利技术所述的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池及其制备方法， 具有以下特点和优点1、本专利技术与国际异质结产业化掺杂非晶硅/本征非晶硅/晶硅/本征非晶硅/掺 杂非晶硅太阳能电池结构相比，采用的电池结构简单，工艺程序简单。2、利用NH3处理单晶硅表面，降低界面隙态密度，有效提高界面质量。3、本专利技术的电池结构与异质结产业化太阳能电池结构相比，采用丝网印刷快速热 退火形成铝背电极，代替了在背面沉积高掺杂非晶硅薄膜，避免了在双面沉积过程中不同 掺杂类型带来的交叉污染和界面破坏，易于实现。4、本专利技术采用绒面结构，可增加光在电池体内光程，提高电池对光的吸收。5本专利技术的实现方法简单独特，易于掌握，操作方便，可重复，成本低廉，具有明确 的产业化应用前景。附图说明图1是本专利技术非晶硅/晶硅异质结太阳能电池结构示意图；其中1为金属栅极，2为透明导电膜，3为掺杂n(p)型非晶硅，4为本征非晶硅，5 为p(n)型单晶硅，6为Al背电极。具体实施例方式下面将通过具体实施例对本专利技术进行详细的说明。实施例11、电池制备前，采用标准电子级清洗步骤清洗双面抛光ρ型CZ单晶硅片，单晶硅 片的厚度为220 250微米，电阻率为1 5 Ω · cm；2、以SA-6070号铝浆作为原料，在上述已清洗单晶硅片背面丝网印刷铝浆，然后 在通氧条件下，700°C 士20°C快速热退火lmin30s，形成有欧姆接触的金属Al背电极；3、用HF溶液清洗已有铝背电极的ρ (η)型单晶硅片，经大量去离子水冲洗后， 放入用70gK0H、190ml异丙醇和40ml去离子水配成的腐蚀液进行绒面制备，腐蚀30min后 取出单晶硅片，并用大量去离子水冲洗；4、迅速将经氮气风干的单晶硅片放入PECVD真空室中，在真空室背景真空度达到 3 X IO^4Pa时，用NH3处理单晶硅表面；5、在硅片温度为200°C条件下，以硅烷为反应气体，在上述经NH3处理的ρ (η)型单 晶硅片上，采用等离子增强化学气相淀积技术沉积厚度为8nm的本征非晶硅薄膜；6、以硅烷和磷烷为反应气体，在上述的本征非晶硅薄膜/p (η)型单晶硅上，用等 离子增强化学气相沉积厚度为22nm的η (ρ)型掺杂非晶硅薄膜；7、在上述η (ρ)型掺杂非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p (η)型单晶硅上沉积厚度 为lOOnm，透过率彡85%，方块电阻为40 Ω的透明导电薄膜；8、采用真空镀膜技术，制备厚度为10微米的Ag栅极，栅线宽度为150微米，栅线 间距为2mm。依照本实施例方法制作的非晶硅/晶硅异质结太阳能电池，其结构如图1所示， 依次为Al背电极、p(n)型晶硅、本征非晶硅、n(p)型非晶硅、透明导电膜和金属栅极；所述 金属Al背电极厚度为80 100微米；所述的本征非晶硅薄膜的厚度为5 IOnm ；所述的 η (ρ)型掺杂非晶硅薄膜的厚度为18 25nm ；所述的Ag栅极的厚度为5 10微米，栅线宽 度为100 150微米，间距为2 3mm ；所述的ρ (η)型晶硅厚度为220 250微米。根据以上电池结构和技术路线，采用CZ单晶硅为衬底，在织构的情况下，获得18%的光电转换效率。实施例21、电池制备前，采用标准电子级清洗步骤清洗双面抛光p型CZ单晶硅片，单晶硅 片的厚度为220 250微米，电阻率为1 5 Q cm；2、以SA-6070号铝浆作为原料，在上述已清洗单晶硅片背面丝网印刷铝浆，然后 在通氧条件下，700°C 士20°C快速热退火2min，形成有欧姆接触的金属A1背电极；3、用2% HF溶液清洗已有铝背电极的p(n)型单晶硅片，经大量去离子水冲洗后， 放入用70gK0H、190ml异丙醇和40ml去离子水配成的腐蚀液进行绒面制备，腐蚀40min后 取出单晶硅片，并用大量去离子水冲洗；4、迅速将经氮气风干的单晶硅片放入PECVD真空室中，在真空室背景真空度达到 6X 10_4Pa时，用NH3处理单晶硅表面；5、在硅片温度为220°C条件下，以硅烷为反应气体，在上述经NH3处理的p(n)型单 晶硅片上，采用等离子增强化学气相淀积技术沉积厚度为lOnm的本征非晶硅薄膜；6、以硅烷和硼烷为反应气体，在上述的本征非晶硅薄膜/p(n)型单晶硅上，用等 离子增强化学气相沉积厚度为18nm的n(p)型掺杂非晶硅薄膜；7、在上述n(p)型掺杂非晶硅薄膜/本征非晶硅薄膜/p(n)型单晶硅上沉积厚度 为80nm，透过率彡85%，方块电阻为50 Q的透明导电薄膜；8、采用真空镀膜技术，制备厚度为5微米的Ag栅极，栅线宽度为100微米，栅线间 距为3mmo上述实施例中各参数，根据需要可以在本说明书公开的范围内进行调整，其具体 方案不能穷举，以上实施例不因解释为对本专利技术公开及实施方式的限制。权利要求，其特征在于，制备步骤为(1)用RCA方法清洗双面抛光p(n)型单晶硅片；(2)以SA-6070号铝浆作为原料，在上述已清洗单晶硅片背面丝网印刷铝浆，然后在通氧条件下，700℃±20℃快本文档来自技高网...

【技术保护点】
非晶硅／晶硅异质结太阳能电池制备方法，其特征在于，制备步骤为：（１）用ＲＣＡ方法清洗双面抛光ｐ（ｎ）型单晶硅片；（２）以ＳＡ－６０７０号铝浆作为原料，在上述已清洗单晶硅片背面丝网印刷铝浆，然后在通氧条件下，７００℃±２０℃快速热退火１～２ｍｉｎ，形成有欧姆接触的金属Ａｌ背电极；（３）用１％～２％ＨＦ溶液清洗已有铝背电极的ｐ（ｎ）型单晶硅片，经大量去离子水冲洗后，放入腐蚀液进行绒面制备，腐蚀不少于２５ｍｉｎ后取出单晶硅片，并用大量去离子水冲洗；（４）迅速将经氮气风干的单晶硅片放入ＰＥＣＶＤ真空室中，真空室本底真空度为３～６×１０↑［－４］Ｐａ，用ＮＨ３处理单晶硅表面；（５）在硅片温度为２００℃～２２０℃条件下，以硅烷为反应气体，在上述经ＮＨ↓［３］处理的ｐ（ｎ）型单晶硅片上沉积厚度为５～１０ｎｍ的本征非晶硅薄膜；（６）以磷烷和硅烷或硼烷和硅烷为反应气体，在上述的本征非晶硅薄膜／ｐ（ｎ）型单晶硅上，沉积厚度为１８～２５ｎｍ的ｎ（ｐ）型掺杂非晶硅薄膜；（７）在上述ｎ（ｐ）型掺杂非晶硅薄膜／本征非晶硅薄膜／ｐ（ｎ）型单晶硅上沉积厚度为８０～１００ｎｍ，透过率≥８５％，方块电阻为３０～５０Ω的透明导电薄膜；（８）在上述透明导电膜上制备Ａｇ栅极。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥斌，曾瑜，张笑，姜礼华，李民英，陈宇，
申请(专利权)人：广东志成冠军集团有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]