一种高效异质结太阳能电池及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种晶硅太阳能电池技术领域，尤其涉及一种高效异质结太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-电子对(V_Epair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势皇的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs, Cds/Cu2S, Cds/CdTe, Cds/InP, CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达99.9999%、电阻率在10欧/厘米以上的P型单晶硅，包括正面绒面、正面p_n结、正面减反射膜、正背面电极等部分。在组件封装为正面受光照面加透光盖片(如高透玻璃及EVA)保护，防止电池受外层空间范爱伦带内高能电子和质子的辐射损伤。
[0003]晶体硅太阳能电池虽具有效率高，技术成熟等优点。但是由于在制备过程中需要高温扩散，这会导致硅晶片的变形和热损伤。所以，通过这一工艺制备的晶体硅太阳能电池不仅在生产成本方面不具优势，而且在转化效率和器件尺寸方面也受到负面影响。相反，非晶硅薄膜太阳能电池在这些方面和前者形成了鲜明的对比，它具有重量轻，工艺简单，成本低和耗能少等优点。但是由于非晶硅缺陷较多，导致了其转换效率低，并且随着光照的时间其转换效率会不断下降，这使得非晶硅薄膜太阳能电池的应用受到限制。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高效异质结太阳能电池及其制备方法，该电池具有设计新颖、制作简单、光电转换率高及适合大批量生产等等优点。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明一种高效异质结太阳能电池制备方法，制备步骤为:
[0006]步骤SI:N型硅片选用；
[0007]步骤S2:湿式化学清洗；
[0008]步骤S3:表面喊制域；
[0009]步骤S4:正面沉积本征α -S1: H层；
[0010]步骤S5:正面沉积P型a -SiC:H层；
[0011 ] 步骤S6:背面沉积本征α -S1: H层；
[0012]步骤S7:背面沉积N型α -S1: H层；
[0013]步骤S8:正背面溅镀TCO ；
[0014]步骤S9:背面丝网印刷Ag电极；
[0015]步骤SlO:正面丝网印刷Ag电极。
[0016]具体进一步，在步骤S2中，所述湿式化学清洗是使用HPM和DHF清洗，HPM包括盐酸、过氧化氢和蒸馏水构成，盐酸、过氧化氢和蒸馏水的混合比为1: 1.2:5.5，反应温度91-95°C ;DHF包括氢氟酸和蒸馏水构成，氟酸和蒸馏水的混合比为1:95，反应温度:25-30°C来实现。
[0017]具体进一步，在步骤S3中，所述表面碱制绒是先对N型硅片预清洗，采用氢氧化钠和清洗剂混合溶液中，反应温度60-70°C，超声波震荡5-6分钟；然后制绒:在氢氧化钠、硅酸钠和异丙醇混合，以氢氧化钠、硅酸钠和异丙醇百分比为1:1-2:1-2混合溶液中，反应温度80-90 °C，反应时间25-30分钟来实现。
[0018]具体进一步，在步骤S4及步骤S6中，所述正背面沉积本征a-S1:H层是使用PECVD方式，在反应腔温度为180-230°C、压强为1600-2000毫巴、等离子功率6000-7000瓦特，通入反应硅烷气体为1000-1200毫升/分钟、氮气:5-6每升/分钟，反应时间30-60秒，形成厚度10-20纳米来实现。
[0019]具体进一步，在步骤S5中，所述正面沉积P型a _SiC:H层是使用射频辉光放电方式，反应硅烷气体的浓度10%、CH4的浓度100%、四甲基联苯胺的浓度5%、氢气为稀释气体，反应压力为60-80帕斯卡，电极距离3-5厘米，辉光功率为5兆瓦/平方厘米，反应温度为180-230°C，形成厚度10-20纳米来实现。
[0020]具体进一步，在步骤S7中，所述背面沉积N型a -S1: H层是使用PECVD方式，反应硅烷气体的浓度3%、PH3的浓度I%、氢气为稀释气体，反应压力:80-100Pa，电极距离3-4厘米，辉光功率45-55兆瓦/平方厘米，反应温度:160-2100C，形成厚度10_20纳米来实现。
[0021]具体进一步，在步骤S8中，所述正背面溅镀是使用磁控溅镀方式，形成铟锡氧化物薄膜，使用反应气体氩气:80-100毫升/分钟、氧气:10-20毫升/分钟，反应压力:l-10Pa,反应温度:150-2000C，功率200-400瓦特来实现。
[0022]本发明还描述一种高效异质结太阳能电池，包括依序相连接而成的正面Ag电极、正面透明氧化物导电薄膜、P型a-SiC:H层、正面本征a_S1:H层、N型硅、背面本征a -S1: H层、背面N型a -S1: H层、背面透明氧化物导电薄膜和背面Ag电极，正面透明氧化物导电薄膜、P型a-SiC:H层、正面本征a-S1:H层、N型硅、背面本征a-S1:H层、背面N型a _S1:H层和背面透明氧化物导电薄膜为层叠式设置。
[0023]具体进一步，所述正面本征a -S1:H层是正面沉积本征a -S1:H层；背面Ag电极是背面丝网印刷Ag电极屮型a -SiC: H层是正面沉积P型a -SiC: H层；背面本征a -S1: H层是背面沉积本征a -S1:H层；背面N型a -S1:H层是背面沉积N型a -S1:H层；正面Ag电极是正面丝网印刷Ag电极。
[0024]具进一步，所述正面沉积本征a _S1:H层的厚度为10_20纳米，所述背面沉积本征a -S1:H层的厚度为10-20纳米；所述正面沉积P型a _SiC:H层的厚度为10-20纳米，所述背面沉积N型a -S1:H层的厚度为10-20纳米。
[0025]本发明还具有如下有益效果:1、具有全制程工艺<250°C，可有效保护载流子寿命；2、采用正面透明氧化物导电薄膜和背面透明氧化物导电薄膜，可充分利用背面光线；正面透明氧化物导电薄膜和背面透明氧化物导电薄膜表面上的氢原子对其界面进行钝化，因此具有高光电转换效率；3、N型硅的表面非晶硅层对光线有相当好的吸收特性；4、采用N型硅片，载流子寿命远高于P型硅片且硅片较薄，有利于载流子扩散穿过衬底被正面Ag电极和背面Ag电极吸收；5、N型硅对太阳光反射降低；6、本结构相较于传统太阳能电池具有设计新颖、制作简单、光电转换率高及适合大批量生产等优点。
【附图说明】
[0026]图1是本发明的制备步骤的流程图；
[0027]图2是本发明的结构示意图。
[0028]以下附图的图标说明:
[0029]正面AG电极I ;正面透明氧化物导电薄膜2 ;P型a-SiC: H层3 ;正面本征a-S1:H层4 ;N型硅5 ;背面本征a -S1:H层6 ;背面N型a -S1:H层7 ;背面透明氧化物导电薄膜8 ;背面Ag电极9。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0031]如图1所示，本发明一种高效异质结太阳能电池制备方法，制备步骤为:
[0032]步骤SI:N型硅片选用；
[0033]步骤S2:湿式化学清洗；
[0034]步骤S3:表面碱制绒；
[0035]步骤S4:正面沉积本征a -S1:H层；
[0036]步骤S5:正面沉积P型a -SiC:H层；
[0037]步骤S6:背面沉积本征a -S1: H层；
[0038]步骤S7:背面沉积N型a -S1: H层；
[0039]步骤S8:正背面溅镀TCO ；
[0040]步骤S9:背面丝网印刷Ag电极；
[0041]步骤SlO:正面丝网印刷Ag电极。
[0042]具体进一步，在步骤S2中，所述湿式化学清洗是使用HPM和DHF清洗，HPM包括盐酸、过氧化氢和蒸馏水构成，盐酸、过氧化氢和蒸馏水的混合比为1: 1.2:5.5，反应温度91-95°C ;DHF包括氢氟酸和蒸馏水构成，氟酸和蒸馏水的混合比为1:95，反应温度:25-30°C来实现。
[0043]具体进一步，在步骤S3中，在步骤S3中，所述表面碱制绒是先对N型硅片预清洗，采用氢氧化钠和清洗剂混合溶液中，反应温度60-70°C，超声波震荡5-6分钟；然后制绒:在氢氧化钠、硅酸钠和异丙醇混合，以氢氧化钠、硅酸钠和异丙醇百分比为1:1-2:1-2混