一种晶体硅/硅基薄膜叠层电池的制备方法技术

本发明专利技术提供一种晶体硅/硅基薄膜叠层电池的制备方法，该方法包括以下步骤：在n型硅片上形成硼（Boron）扩散p层；除边隔离，并去除硼硅玻璃；在所述B扩散层上形成n-i-p结构；在所述n型硅片的背面沉积第二非晶硅n型层；在所述n-i-p结构上形成第一掺硼氧化锌薄膜，在所述第二非晶硅n型层上形成第二掺硼氧化锌薄膜；在所述n型硅片的背面形成背电极，在所述n型硅片的正面形成正电极。采用本发明专利技术提供的制备方法，工艺简单，生产成本低，且得到的太阳能电池具有良好的光陷作用和较高的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种晶体硅/硅基薄膜叠层电池的制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，具体地说涉及一种晶体硅/硅基薄膜叠层电池的制备方法。
技术介绍
晶体硅太阳能电池具有转换效率高，生产技术成熟的优点，一直以来占据着太阳能电池世界总产量的绝大部分。虽然晶体硅太阳能电池的技术水平一直在稳步提升，但传统晶体硅太阳能电池生产过程中的高温扩散制结工艺及缺乏良好的表面钝化机制等限制了电池光电转换效率的进一步提升。图1示出了传统晶体硅电池的基本结构。同时，业界一直在努力研究探索低成本、高产量、高效率的薄膜太阳能电池制造技术。氢化非晶硅（α-Si:H）太阳能电池生产工艺温度较低（300℃以下），其不使用硅片，可以在生产过程中节省大量硅材料，便于大规模生产，因此受到了普遍重视并得到迅速发展。但是，氢化非晶硅太阳能电池的光致退化问题始终没有得到很好的解决，同时其光电转换效率还有待进一步提高。为提高太阳能电池的光电转换效率，更有效利用不同光谱的辐射，1994年Meier等人提出了非晶硅与微晶硅薄膜的叠层电池，如图2所示。这项技术在OerlikonSolar的推动下，形成了完整的产业链，商业化的技术称为MicromorphTM，即非晶硅与微晶硅薄膜电池组合。目前这项技术已经大规模生产，组件效率已超过10%。但由于非晶硅顶电池的光致衰减问题没有解决，叠层电池效率的提升受到了限制。研究人员也一直探索把晶体硅和薄膜电池的优势结合起来形成更高效的电池。一种方法是用宽带隙的α-Si:H层作为窗口层或发射极，窄带隙的单晶硅、多晶硅片作衬底，形成所谓的异质结太阳电池。这种电池即利用了薄膜电池制造工艺的优势同时又发挥了晶体硅和非晶硅的材料性能特点，具有实现高效低成本硅太阳电池的发展前景。1983年，Hamakawa等人首先报道采用a-Si:H(p)/c-Si(n)异质结构叠层太阳电池获得了12%的光电转换效率。参考图3，1991年，三洋（Sanyo）公司利用PECVD技术制备出光电转换效率超过16%的a-Si:H(p)/a-Si:H(i)/c-Si(n)结构的太阳能电池，他们把这种在p型a-Si:H和n型c-Si之间插入一薄层本征a-Si:H作为缓冲层（bufferlayer）的结构称之为“HIT（HeterojunctionwithIntrinsicThin-layer）结构”。中国专利申请（申请号201210041796.6）中公开了一种叠层电池结构，该叠层电池中的薄膜电池为非晶硅电池，具有很大的光致衰减问题。此外，在该专利中，无论是异质结电池还是非晶硅薄膜电池都没有光陷结构，而公开文本中提到的80nm～100nm导电膜无法形成光陷作用，这将导致该电池在实际应用中遇到困难。中国专利申请（申请号201210292308.9）公开了一种使用了p型硅片的异质结与非晶硅薄膜电池的叠层电池，该专利申请同样没有解决非晶硅薄膜电池的光致衰减问题。由于该叠层电池的异质结电池部分采用p型非晶硅材料，这样与p型硅片形成的高低结的开路电压会非常低，电池在实际应用中会有很大困难；此外，该专利用60nm～100nm溅射TCO层，这样的TCO层完全没有光陷作用。中国专利申请（申请号201210292258.4）公开了一种叠层电池，但该结构的电池并没有实现串联，电压也无法叠加，实际上是一种双面异质结电池。该专利申请在硅片上做ZnO，目的是利用折射率的不同增加反射，但该结构完全失去了异质结的意义，实际上无法跨越ZnO层形成异质结。即该专利申请实际为异质结-异质结的叠层结构，这样的结构会导致电池无法工作。中国专利申请（申请号200880107365.7）中公开的叠层电池中，硅基薄膜电池为非晶硅电池，同样存在光致衰减问题（在该专利申请中也提到了这个问题）。另外，该叠层电池工作时，光从非晶硅电池的n型层入射，这将严重降低载流子的收集效率，降低电池的光电转换效率。综上，目前需要一种能够大规模生产具有良好的光陷作用、成本低、工艺简单的高效率叠层太阳能电池生产方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种晶体硅/硅基薄膜叠层电池的制备方法。本专利技术提供的制备方法综合了晶体硅电池，异质结及微晶硅薄膜电池的各自优势，又避免了各自的缺点，提出了一种全新的晶体硅/硅基薄膜叠层电池，商业名定为CrysmorphTM。由于该叠层电池中底电池和顶电池的p-n结都是独立的，并且为串联结构，这种电池的开路电压为两个电池电压的串联，预计为1.15V以上。且由于微晶硅顶电池对光的吸收作用，使得到达底电池的光强变弱，整体电流减少，非常有利于降低组件欧姆损失，降低CTM（CellToModule，电池到组件转换损失）。根据本专利技术的一个方面，提供一种晶体硅/硅基薄膜叠层电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a）在n型硅片上形成B扩散层；b）除边隔离，并去除硼硅玻璃；c）在所述B扩散层上形成n-i-p结构；d）在所述n型硅片的背面沉积第二非晶硅n型层；e）在所述n-i-p结构上形成第一掺硼氧化锌薄膜，在所述第二非晶硅n型层上形成第二掺硼氧化锌薄膜；f）在所述n型硅片的背面形成背电极，在所述n型硅片的正面形成正电极。根据本专利技术的一个优选实施例，所述第一掺硼氧化锌薄膜和/或所述第二掺硼氧化锌薄膜采用低压化学气相沉积方法沉积形成。根据本专利技术的另一个优选实施例，所述第一掺硼氧化锌薄膜和/或所述第二掺硼氧化锌薄膜的厚度范围为1000nm～2000nm。根据本专利技术的又一个优选实施例，所述步骤c）进一步包括：c1）在所述B扩散层上形成第一非晶硅n型层；c2）在所述第一非晶硅n型层上形成本征微晶硅i层；c3）在所述本征微晶硅i层上形成微晶硅p型层。参考图4，图4为采用本专利技术提供的制备方法制备的晶体硅/硅基薄膜叠层电池结构，其中，硅基薄膜电池为微晶硅薄膜电池。本方法在晶体硅电池完成二次清洗后，在其上制作n-i-p微晶硅薄膜电池，从而形成晶体硅/微晶硅薄膜叠层电池。本专利技术采用LPCVD方法制备的掺硼氧化锌（BZO）作为微晶硅薄膜电池的TCO层。BZO是一种具有绒面结构的透明导电材料，有优异的光陷作用，这一层除了作为微晶硅薄膜电池的透明电极外，BZO还可以作为整个叠层电池的光陷层，这样晶硅电池无需制作绒面。BZO与常用的ITO或FTO比具有成本低，制备简便，适合大规模生产等特点。BZO已经广泛用于硅基薄膜电池，特别是高效非晶-微晶硅基薄膜电池领域，工艺高度可靠，原材料丰富。图5为LPCVD掺硼氧化锌的表面结构，可以看到其表面的金字塔结构，具有优异的光陷作用。图6给出了LPCVDBZO膜的光学特性，特别是在可见光范围内良好的雾度。参考图7（a）和图7（b）可以看出，在硅片上沉积的LPCVDBZO的光陷与减反射作用，黑色为沉积BZO膜后的硅片。本专利技术与异质结电池完全不同，异质结电池是单结电池，发射极形成在晶硅与非晶硅的界面处。而本专利技术是晶体硅电池与微晶硅n-i-p薄膜电池的叠层电池，有效提高了叠层电池光电转换效率。另外晶体硅电池也不同于目前通用的结构，它利用顶电池的光陷作用，晶硅电池无需在晶硅硅片上制备绒面形成光陷结构，从而节省了相关的材料设备费用。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体硅/硅基薄膜叠层电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a）在n型硅片上形成B扩散层；b）除边隔离，并去除硼硅玻璃；c）在所述B扩散层上形成n?i?p结构；d）在所述n型硅片的背面沉积第二非晶硅n型层；e）在所述n?i?p结构上形成第一掺硼氧化锌薄膜，在所述第二非晶硅n型层上形成第二掺硼氧化锌薄膜；f）在所述n型硅片的背面形成背电极，在所述n型硅片的正面形成正电极。

【技术特征摘要】
1.一种晶体硅/硅基薄膜叠层电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)在n型硅片上形成B扩散层；b)除边隔离，并去除硼硅玻璃；c)在所述B扩散层上形成n-i-p结构；d)在所述n型硅片的背面沉积第二非晶硅n型层；e)在所述n-i-p结构上形成第一掺硼氧化锌薄膜，在所述第二非晶硅n型层上形成第二掺硼氧化锌薄膜；f)在所述n型硅片的背面形成背电极，在所述n型硅片的正面形成正电极；其中，所述步骤c)进一步包括：c1)在所述B扩散层上形成第一非晶硅n型层；c2)在所述第一非晶硅n型层上形成本征微晶硅i层；c3)在所述本征微晶硅i层上形成微晶硅p型层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一掺硼氧化锌薄膜和/或所述第二掺硼氧化锌薄膜采用低压化学气相沉积方法沉积形成。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一掺硼氧化锌薄膜和/或所述第二掺硼氧化锌薄膜的厚度范围为1000nm～2000nm。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛新伟，刘石勇，韩玮智，胡金艳，张华，朱永敏，冯涛，蒋前哨，胡朋达，金建波，陆川，仇展炜，
申请(专利权)人：浙江正泰太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：