一种P型硅衬底异质结太阳能电池及其制备方法与流程

本发明涉及异质结太阳能电池技术领域，特别是涉及一种p型硅衬底异质结太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

随着人类社会的不断发展，对石油、煤炭等能源的需求也急剧增加。然而地球上的石油、煤炭等能源的总储藏量是有限的，且为不可再生能源，因而全球面临着严峻的能源形势。只有可再生能源的大规模使用以替代传统石化能源，才能促进人类社会的可持续发展。近年来，太阳能、风能和地热等新型可再生能源引起了人们的重视。与传统的占主导地位的石油、煤炭等能源相比，太阳能最大的优势在于其取之不尽，用之不竭，而且在使用过程中不会破坏生态平衡、污染环境。因此，太阳能是一种环境友好的绿色可再生能源。而光伏电池是一种能够将太阳的光能转换为电能的半导体器件，在光照条件下，太阳能电池内部会产生光生电流，并可以通过电极将电能输出。光伏电池的结构是影响其光电转换效率的关键因素，如何优化改善光伏电池的结构以提高光伏电池的光电转换效率，这是业界广泛关注的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种p型硅衬底异质结太阳能电池及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种p型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1)提供一p型单晶硅片，对所述p型单晶硅片进行双面制绒处理，在所述p型单晶硅片的上表面和下表面均形成绒面层；

2)接着在所述p单晶硅片的上表面形成多个平行排列的第一v形槽，在所述p型单晶硅片的下表面形成多个平行排列的第二v形槽，所述第一v形槽的深度与所述p型单晶硅片的厚度的比值为0.7-0.8，所述第二条形沟槽的深度与所述p型单晶硅片的厚度的比值为0.6-0.7，多个所述第一v形槽和多个所述第二v形槽分别一一对应，所述第一v形槽的一个侧面与对应的所述第二v形槽的一个侧面平行，所述第一v形槽与对应的所述第二v形槽之间单晶硅层的厚度为50-60微米；

3)在所述p单晶硅片的上表面和下表面各沉积一氧化锆薄层；

4)接着在所述p型单晶硅片的上表面依次沉积第一本征非晶硅层和n型非晶硅层，；

5)接着在所述p型单晶硅片的下表面依次沉积第二本征非晶硅层和p型非晶硅层；

6)接着在所述p型单晶硅片的上表面沉积第一透明导电层；

7)接着在所述p型单晶硅片的下表面沉积第二透明导电层；

8)接着在所述p型单晶硅片的上表面形成正面电极；

9)接着在所述p型单晶硅片的下表面形成背面电极。

上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(2)中，所述第一v形槽的宽度为1.5-3毫米，相邻所述第一v形槽的间距1.5-3毫米，所述第二v形槽的宽度稍小于所述第一v形槽的宽度。

上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(3)中，所述氧化锆薄层的厚度为1-1.5纳米。

上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(4)中，所述第一本征非晶硅层的厚度为5-10纳米，所述n型非晶硅层的厚度为3-6纳米，所述p型单晶硅片的掺杂浓度为10¹⁵cm^-3-10¹⁷cm^-3，所述n型非晶硅层的掺杂浓度为3×10¹⁷cm^-3-6×10¹⁸cm^-3。

上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(5)中，所述第二本征非晶硅层的厚度为5-10纳米，所述p型非晶硅层的厚度为5-8纳米，所述p型非晶硅层的掺杂浓度为3×10¹⁷cm^-3-6×10¹⁸cm^-3。

上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(6)和(7)中，述第一透明导电层和所述第二透明导电层均包括层叠的ito层、金属薄层、azo层、石墨烯层以及ito层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度为300-400纳米。

上述技术方案中，进一步的，在所述步骤(8)中，所述正面电极位于所述第一v形槽中；在所述步骤(9)中，所述背面电极位于所述第二v形槽中。

本发明还提出一种p型硅衬底异质结太阳能电池，其采用上述方法制备形成的。

本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的p型硅衬底异质结太阳能电池中，通过设置相对应的第一v形槽和第二v形槽，且通过设置所述第一v形槽的深度与所述p型单晶硅片的厚度的比值为0.7-0.8，所述第二条形沟槽的深度与所述p型单晶硅片的厚度的比值为0.6-0.7，有效防止硅片破裂，同时有效增加了第一v形槽与对应的所述第二v形槽之间的单晶硅层的面积，进而增加了异质结的接触面积。基于p型单晶硅片的掺杂特性，通过大量的试验使得所述第一v形槽与对应的所述第二v形槽之间单晶硅层的厚度为50-60微米，使得单晶硅片中的空穴经过短暂的横向传输就被电极所收集，使得相应p型硅衬底异质结太阳能电池的光电转换效率明显增加。通过进一步优化第一、第二v形槽的宽度和间距、各非晶硅层的厚度、透明导电层的材质、结构和厚度以及电极的材质与厚度，使得本发明的p型硅衬底异质结太阳能电池的光电转换效率达到最优。同时本发明的制造方法简单易行，且与现有的制备工艺兼容，便于工业化生产。

附图说明

图1为本发明的p型硅衬底异质结太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式

本发明提出一种p型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：1)提供一p型单晶硅片，对所述p型单晶硅片进行双面制绒处理，在所述p型单晶硅片的上表面和下表面均形成绒面层；2)接着在所述p单晶硅片的上表面形成多个平行排列的第一v形槽，在所述p型单晶硅片的下表面形成多个平行排列的第二v形槽，所述第一v形槽的深度与所述p型单晶硅片的厚度的比值为0.7-0.8，所述第二条形沟槽的深度与所述p型单晶硅片的厚度的比值为0.6-0.7，多个所述第一v形槽和多个所述第二v形槽分别一一对应，所述第一v形槽的一个侧面与对应的所述第二v形槽的一个侧面平行，所述第一v形槽与对应的所述第二v形槽之间单晶硅层的厚度为50-60微米；3)在所述p单晶硅片的上表面和下表面各沉积一氧化锆薄层；4)接着在所述p型单晶硅片的上表面依次沉积第一本征非晶硅层和n型非晶硅层；5)接着在所述p型单晶硅片的下表面依次沉积第二本征非晶硅层和p型非晶硅层；6)接着在所述p型单晶硅片的上表面沉积第一透明导电层；7)接着在所述p型单晶硅片的下表面沉积第二透明导电层；8)接着在所述p型单晶硅片的上表面形成正面电极；9)接着在所述p型单晶硅片的下表面形成背面电极。

其中，在所述步骤(2)中，所述第一v形槽的宽度为1.5-3毫米，相邻所述第一v形槽的间距1.5-3毫米，所述第二v形槽的宽度稍小于所述第一v形槽的宽度。在所述步骤(3)中，所述氧化锆薄层的厚度为1-1.5纳米。在所述步骤(4)中，所述第一本征非晶硅层的厚度为5-10纳米，所述n型非晶硅层的厚度为3-6纳米，所述p型单晶硅片的掺杂浓度为10¹⁵cm^-3-10¹⁷cm^-3，所述n型非晶硅层的掺杂浓度为3×10¹⁷cm^-3-6×10¹⁸cm^-3。在所述步骤(5)中，所述第二本征非晶硅层的厚度为5-10纳米，所述p型非晶硅层的厚度为5-8纳米，所述p型非晶硅层的掺杂浓度为3×10¹⁷cm^-3-6×10¹⁸cm^-3。在所述步骤(6)和(7)中，述第一透明导电层和所述第二透明导电层均包括层叠的ito层、金属薄层、azo层、石墨烯层以及ito层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度为300-400纳米。在所述步骤(8)中，所述正面电极位于所述第一v形槽中；在所述步骤(9)中，所述背面电极位于所述第二v形槽中。

如图1所示，本发明提出一种p型硅衬底异质结太阳能电池，所述p型硅衬底异质结太阳能电池从上至下包括从上至下包括正面电极1、第一透明导电层2、n型非晶硅层3、第一本征非晶硅层4、氧化锆薄层(未图示)、p型单晶硅片5、氧化锆薄层(未图示)、第二本征非晶硅层6、p型非晶硅层7、第二透明导电层8以及背面电极9，其中，第一透明导电层2、n型非晶硅层3、第一本征非晶硅层4、上表面的氧化锆薄层中的一部分位于p型单晶硅片5的第一v形槽51中，所述正面电极1位于所述第一v形槽51中，下表面的氧化锆薄层、第二本征非晶硅层6、p型非晶硅层7、第二透明导电层8的一部分位于p型单晶硅片5的第二v形槽52中，所述背面电极9位于所述第二v形槽52中。

实施例1：

一种p型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：1)提供一p型单晶硅片，对所述p型单晶硅片进行双面制绒处理，在所述p型单晶硅片的上表面和下表面均形成绒面层；2)接着在所述p单晶硅片的上表面形成多个平行排列的第一v形槽，在所述p型单晶硅片的下表面形成多个平行排列的第二v形槽，所述第一v形槽的深度与所述p型单晶硅片的厚度的比值为0.75，所述第二条形沟槽的深度与所述p型单晶硅片的厚度的比值为0.65，多个所述第一v形槽和多个所述第二v形槽分别一一对应，所述第一v形槽的一个侧面与对应的所述第二v形槽的一个侧面平行，所述第一v形槽与对应的所述第二v形槽之间单晶硅层的厚度为55微米；3)在所述p单晶硅片的上表面和下表面各沉积一氧化锆薄层；4)接着在所述p型单晶硅片的上表面依次沉积第一本征非晶硅层和n型非晶硅层；5)接着在所述p型单晶硅片的下表面依次沉积第二本征非晶硅层和p型非晶硅层；6)接着在所述p型单晶硅片的上表面沉积第一透明导电层；7)接着在所述p型单晶硅片的下表面沉积第二透明导电层；8)接着在所述p型单晶硅片的上表面形成正面电极；9)接着在所述p型单晶硅片的下表面形成背面电极。

其中，在所述步骤(2)中，所述第一v形槽的宽度为2.5毫米，相邻所述第一v形槽的间距2.5毫米，所述第二v形槽的宽度稍小于所述第一v形槽的宽度。在所述步骤(3)中，所述氧化锆薄层的厚度为1.2纳米。在所述步骤(4)中，所述第一本征非晶硅层的厚度为7纳米，所述n型非晶硅层的厚度为5纳米，所述p型单晶硅片的掺杂浓度为10¹⁶cm^-3，所述n型非晶硅层的掺杂浓度为6×10¹⁷cm^-3。在所述步骤(5)中，所述第二本征非晶硅层的厚度为7纳米，所述p型非晶硅层的厚度为6纳米，所述p型非晶硅层的掺杂浓度为8×10¹⁷cm^-3。在所述步骤(6)和(7)中，述第一透明导电层和所述第二透明导电层均包括层叠的ito层、金属薄层、azo层、石墨烯层以及ito层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度为350纳米。在所述步骤(8)中，所述正面电极位于所述第一v形槽中；在所述步骤(9)中，所述背面电极位于所述第二v形槽中。

该p型硅衬底异质结太阳能电池的光电转换效率为20.7％。

实施例2

一种p型硅衬底异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：1)提供一p型单晶硅片，对所述p型单晶硅片进行双面制绒处理，在所述p型单晶硅片的上表面和下表面均形成绒面层；2)接着在所述p单晶硅片的上表面形成多个平行排列的第一v形槽，在所述p型单晶硅片的下表面形成多个平行排列的第二v形槽，所述第一v形槽的深度与所述p型单晶硅片的厚度的比值为0.7，所述第二条形沟槽的深度与所述p型单晶硅片的厚度的比值为0.6，多个所述第一v形槽和多个所述第二v形槽分别一一对应，所述第一v形槽的一个侧面与对应的所述第二v形槽的一个侧面平行，所述第一v形槽与对应的所述第二v形槽之间单晶硅层的厚度为50微米；3)在所述p单晶硅片的上表面和下表面各沉积一氧化锆薄层；4)接着在所述p型单晶硅片的上表面依次沉积第一本征非晶硅层和n型非晶硅层；5)接着在所述p型单晶硅片的下表面依次沉积第二本征非晶硅层和p型非晶硅层；6)接着在所述p型单晶硅片的上表面沉积第一透明导电层；7)接着在所述p型单晶硅片的下表面沉积第二透明导电层；8)接着在所述p型单晶硅片的上表面形成正面电极；9)接着在所述p型单晶硅片的下表面形成背面电极。

其中，在所述步骤(2)中，所述第一v形槽的宽度为1.5毫米，相邻所述第一v形槽的间距1.5毫米，所述第二v形槽的宽度稍小于所述第一v形槽的宽度。在所述步骤(3)中，所述氧化锆薄层的厚度为1纳米。在所述步骤(4)中，所述第一本征非晶硅层的厚度为6纳米，所述n型非晶硅层的厚度为4纳米，所述p型单晶硅片的掺杂浓度为10¹⁷cm^-3，所述n型非晶硅层的掺杂浓度为2×10¹⁸cm^-3。在所述步骤(5)中，所述第二本征非晶硅层的厚度为6纳米，所述p型非晶硅层的厚度为6纳米，所述p型非晶硅层的掺杂浓度为4×10¹⁸cm^-3。在所述步骤(6)和(7)中，述第一透明导电层和所述第二透明导电层均包括层叠的ito层、金属薄层、azo层、石墨烯层以及ito层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度为400纳米。在所述步骤(8)中，所述正面电极位于所述第一v形槽中；在所述步骤(9)中，所述背面电极位于所述第二v形槽中。

该p型硅衬底异质结太阳能电池的光电转换效率为20.3％。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。