太阳能电池及其制作方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种太阳能电池及其制作方法。


背景技术：

2.在传统太阳能电池中，其正面的本征非晶硅层和掺杂型非晶硅层为高寄生吸收层，对太能电池中的电流影响高达2
‑
3ma/cm2,以硅电池电流密度38ma/cm2而言,因本征非晶硅层和掺杂型非晶硅层寄生吸收所导致的电池效率损失为相对效率的8％,绝对值效率的2％,如何降低寄生电流的吸收,一直是太阳能电池的痛点,更换不同的非晶材料层来降低寄生吸收,一直是重要话题。而通过改进太阳能电池的制备工艺，降低寄生吸收，从而提高太阳能电池效率，是一个新的研究方向。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种太阳能电池制作方法，旨在解决目前在制作太阳能电池时对其高温退火后，使本征非晶硅层的氢原子散逸后失去钝化能力，而导致太阳能电池效率降低的问题。
4.为实现上述目的，本发明提出的太阳能电池制作方法，包括：
5.提供单晶硅片；
6.在所述单晶硅片的正面形成第一本征非晶硅层；
7.在所述第一本征非晶硅层的表面形成第一掺杂型非晶硅层；
8.在所述单晶硅片的反面形成第二本征非晶硅层；
9.在所述第二本征非晶硅层的表面形成第二掺杂型非晶硅层；
10.在所述第一掺杂型非晶硅层和所述第二掺杂型非晶硅层的表面分别形成透光导电膜；
11.在两所述透光导电膜的表面进行丝网印刷形成电极；
12.其中，在所述第一本征非晶硅层的表面形成第一掺杂型非晶硅层后，对所述第一掺杂型非晶硅层进行退火，以在所述第一掺杂型非晶硅层形成微晶或多晶结构；
13.和/或，
14.在所述第二本征非晶硅层的表面形成第二掺杂型非晶硅层后，对所述第二掺杂型非晶硅层进行退火，以在所述第二掺杂型非晶硅层形成微晶或多晶结构。
15.优选地，对所述第一掺杂型非晶硅层或第二掺杂型非晶硅层进行退火时采用激光镭射退火，采用的镭射激光的波长在300nm至1200nm之间，照射时间在1纳秒至1分钟之间。
16.优选地，采用激光镭射退火时，对所述第一掺杂型非晶硅层或第二掺杂型非晶硅层进行至少一次镭射激光照射。
17.优选地，对所述第一掺杂型非晶硅层或第二掺杂型非晶硅层进行退火时采用高温加热退火，加热温度在100摄氏度至700摄氏度之间，加热时间维持在1纳秒至1分钟之间。
18.优选地，采用高温加热退火时，对所述第一掺杂型非晶硅层或第二掺杂型非晶硅
层进行至少一次加热。
19.优选地，所述太阳能电池制作方法还包括：在对所述第一掺杂型非晶硅层和/或所述第二掺杂型非晶硅层进行退火后，对其进行清洗。
20.优选地，所述清洗采用氢氟酸作为清洗液。
21.优选地，在所述第一掺杂型非晶硅层和所述第二掺杂型非晶硅层的表面形成透光导电膜后，在所述透光导电膜上形成氮化硅层。
22.优选地，所述太阳能电池制作方法还包括在丝网印刷形成电极后进行光注入退火处理。
23.本发明还提出一种太阳能电池，该太阳能电池采用上述任一一种太阳能电池制作方法制成。
24.本发明技术方案通过采用在太阳能电池的第一本征非晶硅层的表面形成第一掺杂型非晶硅层后，对所述第一掺杂型非晶硅层进行退火，或者是第二本征非晶硅层的表面形成第二掺杂型非晶硅层后，对所述第二掺杂型非晶硅层进行退火，或者是对第一本征非晶硅层的表面形成第一掺杂型非晶硅层后，以及第二本征非晶硅层的表面形成第二掺杂型非晶硅层后均对其进行退火，退火使位于外层的掺杂型非晶硅层形成微晶结构或多晶结构，位于其靠内一层的本征非晶硅层继续保持全部非晶或部分非晶结构，从而微晶结构或多晶结构可以起到阻挡氢原子的作用，有效的将氢原子稳定于本征非晶硅层，降低氢原子散溢现象，提高电池效率；而位于其靠内一层的本征非晶硅层继续保持全部非晶或部分非晶结构，起到钝化和增大电池开压的效果；本发明技术方案在形成掺杂型非晶硅层后直接对其进行退火，退火的条件也更好把控。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本发明太阳能电池制作方法一实施例的步骤图；
27.图2为本发明太阳能电池制作方法另一实施例的步骤图；
28.图3为本发明太阳能电池制作方法又一实施例的步骤图；
29.图4为本发明太阳能电池一实施例的结构示意图。
30.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、
运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
33.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
34.本发明提出一种太阳能电池制作方法。
35.在本发明实施例中，如图1所示，该太阳能电池制作方法包括以下步骤：
36.s100：提供单晶硅片。
37.s200：在所述单晶硅片的正面形成第一本征非晶硅层。
38.s300：在所述第一本征非晶硅层的表面形成第一掺杂型非晶硅层。
39.s400：对所述第一掺杂型非晶硅层进行退火。
40.s410：对退火后的第一掺杂型非晶硅层进行清洗。
41.s500：在所述单晶硅片的反面形成第二本征非晶硅层。
42.s600：在所述第二本征非晶硅层的表面形成第二掺杂型非晶硅层。
43.s700：在所述第一掺杂型非晶硅层和所述第二掺杂型非晶硅层的表面形成透光导电膜。
44.s800：在两所述透光导电膜的表面进行丝网印刷形成电极。
45.具体地，如图4所示的太阳能电池，在其制备过程中：
46.在步骤s100中，提供一种单晶硅片，该单晶硅片可以是n型单晶硅片或者p型单晶硅片，本技术方案对其类型不做限制，本实施例中以n型单晶硅片为例，得到n型单晶硅片后，对其表面进行清洗制绒处理，然后在其正面通过等离子体增强化学气相沉积(pecvd)或热丝化学气相沉积(hwcvd)形成第一本征非晶硅层，第一本征非晶硅层为：i
‑
a
‑
si:h，通常用pecvd来沉积，其射频源的频率一般为13.56mhz，也可使用甚高频，在沉积i
‑
a
‑
si:h时，一般以h2稀释的sih4为前驱体，沉积温度在200℃左右，沉积气压在十几帕至几百帕之间选择，可以对晶体硅表面起到良好的钝化作用，减少表面缺陷态，使得载流子表面复合降低。
47.步骤300中，在所述第一本征非晶硅层的表面形成第一掺杂型非晶硅层。具体地，在步骤200中已经形成了第一本征非晶硅层，在本步骤中，向第一本征非晶硅层通入掺杂气体硼烷(b2h6)或三甲基硼(tmb)，从而在第一本征非晶硅层的表面形成一层n型掺杂非晶硅层，即第一掺杂型非晶硅层，具有收集载流子并将其导出的作用；通常掺杂气体会用大量的h2稀释。
48.步骤400中，对第一掺杂型非晶硅层进行退火，退火可以采用镭射激光退火，或者高温退火，采用镭射退火时，采用波长在300
‑
1200nm之间的镭射激光，对第一掺杂型非晶硅进行照射，照射时间在1纳秒至1分钟，可以仅仅照射一次，也可以重复照射多次；若是采用高温退火的方式，对第一掺杂型非晶硅层进行加热至100
‑
700摄氏度，加热时间维持在1纳秒至1分钟内，可以仅加热一次，也可以重复加热多次；对第一掺杂型非晶硅进行退火后，非晶结构晶化成为微晶或多晶结构，此时位于内层的第一本征非晶硅层继续保持非晶结构，或者部分非晶结构；然后进行步骤410对其表面进行清洗，清洗采用的是氢氟酸的水溶液，
能够有效的去除第一掺杂型非晶硅层的氮化硅杂质。
49.如下为第一掺杂型非晶硅层退火后形成的微晶结构的参数，从参数可以看出，退火后的第一掺杂型非晶硅层由于具有了一层微晶结构，可以将氢原子稳定于第一本征非晶硅层，避免氢原子散溢；而且显著降低了寄生电流的吸附能力。
[0050][0051]
进一步，步骤500在单晶硅片的反面形成第二本征非晶硅层，第二本征非晶硅层为i
‑
a
‑
si:h，同样可以对晶体硅表面起到钝化作用。
[0052]
步骤600中，在所述第二本征非晶硅层的表面形成第二掺杂型非晶硅层，具体工艺与步骤300相同，将掺杂气体更换为磷烷(ph3)即可，从而第二本征非晶硅层上形成p型掺杂非晶硅层，即第二掺杂型非晶硅层，同样掺杂源磷烷(ph3)通常会使用大量的h2稀释，形成的p型掺杂非晶硅层具有建立电场、收集载流子并将其导出的作用。
[0053]
步骤700中，在所述第一掺杂型非晶硅层和所述第二掺杂型非晶硅层的表面分别形成透光导电膜。优选的，对第一掺杂型非晶硅层和第二掺杂型非晶硅层的表面采用物理沉积方式或化学沉积方式制备tco薄膜即透光导电膜，常用的tco材料包括sno2体系、in2o3体系和zno2体系，锡掺杂in2o3(ito)是最常用的tco材料，也可用其他金属掺杂in2o3，铝掺杂zno(azo)更具有经济性，最常用于沉积tco薄膜的方法是磁控溅射，磁控溅射是一种采用真空的物理气相沉积(pvd)技术，由于非晶/晶体硅异质结电池的pn结耐受温度在200℃左右，所以需要低温沉积，tco膜厚一般控制在75nm
‑
85nm；透光导电膜具有透光性和导电性，让尽可能多的光透过后进入发射极和基区，由于作为发射极的非晶硅层导电性较低，透光导电膜具有用来输运电荷的作用。
[0054]
然后进行步骤800，正反两面形成透光导电膜后，进行丝网印刷形成金属电极。
[0055]
在另一实施例中，如图2所示该太阳能电池制作方法包括以下步骤：
[0056]
s100：提供单晶硅片。
[0057]
s200：在所述单晶硅片的正面形成第一本征非晶硅层。
[0058]
s300：在所述第一本征非晶硅层的表面形成第一掺杂型非晶硅层。
[0059]
s400：在所述单晶硅片的反面形成第二本征非晶硅层。
[0060]
s500：在所述第二本征非晶硅层的表面形成第二掺杂型非晶硅层。
[0061]
s600：对所述第二掺杂型非晶硅层进行退火。
[0062]
s610：对退火后的第二掺杂型非晶硅层进行清洗。
[0063]
s700：在所述第一掺杂型非晶硅层和所述第二掺杂型非晶硅层的表面形成透光导电膜。
[0064]
s800：在两所述透光导电膜的表面进行丝网印刷形成电极。
[0065]
与上一实施例不同的是，本实施例中在形成第一掺杂型非晶硅层后不进行退火处理，而是在形成第二掺杂型非晶硅层后进行退火处理，当然在退火处理后需对其进行清洗，该方法各个步骤采用的工艺、设备、条件等均与上一实施例保持一致，在此不一一赘述。
[0066]
在又一实施例中，该太阳能电池制作方法包括以下步骤：
[0067]
s100：提供单晶硅片。
[0068]
s200：在所述单晶硅片的正面形成第一本征非晶硅层。
[0069]
s300：在所述第一本征非晶硅层的表面形成第一掺杂型非晶硅层。
[0070]
s400：对所述第一掺杂型非晶硅层进行退火。
[0071]
s410：对退火后的第一掺杂型非晶硅层进行清洗。
[0072]
s500：在所述单晶硅片的反面形成第二本征非晶硅层。
[0073]
s600：在所述第二本征非晶硅层的表面形成第二掺杂型非晶硅层。
[0074]
s610：对所述第二掺杂型非晶硅层进行退火。
[0075]
s620：对退火后的第二掺杂型非晶硅层进行清洗。
[0076]
s700：在所述第一掺杂型非晶硅层和所述第二掺杂型非晶硅层的表面形成透光导电膜。
[0077]
s800：在两所述透光导电膜的表面进行丝网印刷形成电极。
[0078]
可以看出，本实施例中，不仅在形成第一掺杂型非晶硅层后对其进行退火和清洗，在形成第二掺杂型非晶硅层后同样对其进行退火和清洗，其他各个步骤采用的工艺、设备、条件等均保持与第一个实施例一致，在此不一一赘述。
[0079]
在其他实施例中，在完成丝网印刷形成电极后，还可以进行光注入退火处理，处理时采用强度为80
‑
200个太阳白光，温度在200℃以下进行照射，可以改善本征非晶硅层(i
‑
a
‑
si:h)的钝化效果，以及透光导电膜的质量和各种界面的接触特性等，从而使太阳能电池的导电效率更佳。
[0080]
如图4所示，本发明还提出一种太阳能电池，该太阳能电池包括单晶硅片(以n型单晶硅片为示例)，单晶硅片的正面由里层至外层依次设有第一本征非晶硅层、第一掺杂型非晶硅层(即n型掺杂非晶硅层)、透光导电膜(即tco)、氮化硅层、电极；反面由里层至外层依次设有第二本征非晶硅层、第二掺杂型非晶硅层(即p型掺杂非晶硅层)、透光导电膜(即tco)、氮化硅层、电极。该太阳能电池采用上述太阳能电池制作方法制作，由于本太阳能电池采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0081]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。