本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，包括P型晶硅層、N型晶硅層、頂電極、底電極，N型晶硅層的上表面依次淀積有非晶硅層、氮化硅抗反射層，非晶硅層內(nèi)含有從N型晶硅層擴(kuò)散入的磷元素，非晶硅層與N型晶硅層之間形成同型異質(zhì)結(jié)，非晶硅層具有容頂電極穿過(guò)的槽，氮化硅抗反射層嵌入槽內(nèi)，非晶硅層與頂電極之間通過(guò)所述氮化硅抗反射層絕緣，N型晶硅層的頂電極區(qū)為重?fù)诫s區(qū)。本結(jié)構(gòu)電池的非晶硅薄膜與電池上表面的結(jié)合更緊密，提高了異質(zhì)結(jié)的質(zhì)量，同時(shí)選擇性摻雜頂電極區(qū)的存在可以進(jìn)一步減小電池的串聯(lián)電阻，提高電池的性能。電池中的異質(zhì)結(jié)和選擇性頂電極區(qū)同步形成，減少了電池的制備工藝步驟，電池中雜質(zhì)濃度的分布更均勻。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，屬于太陽(yáng)能電池
技術(shù)介紹
太陽(yáng)能電池是一種光電能量轉(zhuǎn)換器件，可以將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⑶以谵D(zhuǎn)換過(guò)程中沒(méi)有任何的污染物的排放，是最重要的清潔能源之一。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，地球上石油能源的日益衰竭，對(duì)于清潔能源的需求越來(lái)越旺盛。相比于其它清潔能源，利用半導(dǎo)體的光伏特性進(jìn)行太陽(yáng)能的能量轉(zhuǎn)換，具有不受地域限制的優(yōu)點(diǎn)，地球上有陽(yáng)光的地方，就能利用太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換太陽(yáng)的直接能量和漫射能量。目前，太陽(yáng)能電池主要有單晶硅電池、多晶硅電池和薄膜電池，其中單晶硅電池的量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率最高，可以達(dá)到18-19%。但是，太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率還不能滿(mǎn)足人們對(duì)于太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的需求。因此，人們?cè)陔姵厣线M(jìn)行了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)一步提高電池的轉(zhuǎn)換效率。其中，HIT電池、選擇性摻雜電池、同型異質(zhì)結(jié)電池等都可以有效的提高電池的轉(zhuǎn)換效率。HIT電池利用異質(zhì)結(jié)的“窗口效應(yīng)”可以將太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率提高到19-20%，但是，由于非晶硅薄膜中的缺陷密度高，電池制備要求高，成本較高；選擇性摻雜電池可以降低電池的串聯(lián)電阻，提高電池的短波響應(yīng)，來(lái)提高電池的轉(zhuǎn)換效率，但工藝步驟較為復(fù)雜，且對(duì)轉(zhuǎn)換效率的提高有限。同型異質(zhì)結(jié)電池在普通PN結(jié)電池上淀積一層非晶硅薄膜，形成同型異質(zhì)結(jié)，可在電池表面形成低阻層，從而降低電池的串聯(lián)電阻，提高電池的光生電流。但該結(jié)構(gòu)電池的頂電極引出困難，易使得異質(zhì)結(jié)短路，不易形成異質(zhì)結(jié)低阻層。在制備過(guò)程中無(wú)法保證非晶硅薄膜與電池的良好接觸，不易形成有效的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。因此，需要對(duì)以上的電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)新型工藝方法克服以上困難實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池性能的提聞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于:克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種同時(shí)具有異質(zhì)結(jié)和選擇性摻雜頂電極區(qū)的選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，該電池的工藝實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，獲得的太陽(yáng)能電池性能良好。為了達(dá)到上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)提出的選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，包括P型晶硅層、N型晶硅層、頂電極、底電極，其特征在于:所述N型晶硅層的上表面依次淀積有非晶硅層、氮化硅抗反射層，所述非晶硅層內(nèi)含有從所述N型晶硅層擴(kuò)散入的磷元素，非晶硅層與N型晶硅層之間形成同型異質(zhì)結(jié)，所述非晶硅層具有容頂電極穿過(guò)的槽，所述氮化硅抗反射層嵌入所述槽內(nèi)，非晶硅層與頂電極之間通過(guò)所述氮化硅抗反射層絕緣，所述N型晶硅層的頂電極區(qū)為重?fù)诫s區(qū)。本專(zhuān)利技術(shù)選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，進(jìn)一步的改進(jìn)在于:1、底電極位于P型晶硅層的下表面，所述頂電極與位于N型晶硅層的上表面。2、同型異質(zhì)結(jié)和頂電極重?fù)诫s區(qū)通過(guò)逆向擴(kuò)散工藝一步制得，所述逆向擴(kuò)散工藝步驟包括:在具有PN結(jié)的硅片上表面淀積本征非晶硅層，并在干氧環(huán)境下高溫?cái)U(kuò)散，使硅片上表面頂電極區(qū)以外區(qū)域的磷元素被擴(kuò)散入非晶硅層，形成同型異質(zhì)結(jié)，同時(shí)頂電極區(qū)進(jìn)行了二次磷摻雜，完成頂電極區(qū)重?fù)诫s。此外，本專(zhuān)利技術(shù)還提供了一種同型異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制造工藝，其特征是包括如下步驟: 第I步、使用磁控濺射的方法在制絨后的P型晶硅上表面淀積一層厚度約為0.05微米的含有磷元素的二氧化硅薄膜； 第2步、將淀積后的硅片進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散，使二氧化硅薄膜中的磷元素?cái)U(kuò)散入硅片，形成PN結(jié)； 第3步、除去硅片上表面頂電極區(qū)以外的二氧化硅薄膜； 第4步、在硅片上表面淀積本征非晶硅層； 第5步、將硅片置于干氧環(huán)境中進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散，使硅片表面非頂電極區(qū)的磷元素被擴(kuò)散入非晶硅層，使非晶硅層與N型晶硅層之間形成同型異質(zhì)結(jié)，頂電極區(qū)二氧化硅薄膜中的磷元素進(jìn)一步向頂電極區(qū)擴(kuò)散，完成頂電極區(qū)二次磷摻雜，同時(shí)非晶硅層表面被氧化； 第6步、去除非晶硅層表面的氧化物和頂電極區(qū)的二氧化硅薄膜； 第7步、娃片上表面淀積氮化娃抗反射薄膜； 第8步、制備頂電極及背電極。本專(zhuān)利技術(shù)同型異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制造工藝進(jìn)一步改進(jìn)在于: 1、第I步中，二氧化硅薄膜中的磷元素的濃度為lel9/cm3。2、第2步中，高溫?cái)U(kuò)散的溫度為900°C，高溫?cái)U(kuò)散的時(shí)間為5分鐘。3、所述第3步中，采用絲網(wǎng)印刷的方法保留頂電極區(qū)域的二氧化硅，將硅片上其它區(qū)域的二氧化硅利用氫氟酸緩沖液去除掉。4、第4步中，淀積的本征非晶硅層厚度約為40_50nm。5、第5步中，干氧環(huán)境下的高溫?cái)U(kuò)散工藝溫度為900°C -1100°C，持續(xù)時(shí)間為30_2分鐘。6、第6步中，采用氫氟酸緩沖液去除非晶硅層表面的氧化層和頂電極區(qū)的二氧化硅薄膜。本專(zhuān)利技術(shù)提出了一種具備異質(zhì)結(jié)和選擇性摻雜電極的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其工藝制備方法。通過(guò)淀積非晶硅薄膜吸收非頂電極區(qū)的雜質(zhì)，使非頂電極區(qū)的摻雜濃度降低，形成同型異質(zhì)結(jié)，同時(shí)頂電極區(qū)進(jìn)行了二次摻雜，導(dǎo)致頂電極區(qū)與非頂電極區(qū)的摻雜濃度差進(jìn)一步增大，提高了選擇性摻雜的效果；并且逆向擴(kuò)散工藝在干氧環(huán)境下進(jìn)行，僅對(duì)非晶硅表層進(jìn)行氧化，形成二氧化硅薄膜有利于去除非晶硅薄膜表面的雜質(zhì)。與HIT電池相比該電池結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單易行；與選擇性摻雜電池相比異質(zhì)結(jié)的存在可以進(jìn)一步提高光生電流的強(qiáng)度，提高電池的效率；與同型異質(zhì)結(jié)電池相比，雜質(zhì)逆向擴(kuò)散過(guò)程使得非晶硅薄膜與電池上表面的結(jié)合更緊密，提高了異質(zhì)結(jié)的質(zhì)量，同時(shí)選擇性摻雜頂電極區(qū)的存在可以進(jìn)一步減小電池的串聯(lián)電阻，提高電池的性能。由于電池中的異質(zhì)結(jié)和選擇性頂電極區(qū)同步形成，減少了電池的制備工藝步驟，電池中雜質(zhì)濃度的分布更均勻。該結(jié)構(gòu)電池的制備工藝與現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池制備工藝相兼容，實(shí)用性更強(qiáng)。本專(zhuān)利技術(shù)該工藝方法的特點(diǎn)在于: 1、不同于傳統(tǒng)的選擇性摻雜工藝，采用的是先全片重?fù)诫s，后逆向擴(kuò)散出受光面雜質(zhì)，降低受光面的雜質(zhì)摻雜濃度的方法。2、應(yīng)用本征非晶硅薄膜吸收電池表面已摻雜區(qū)域的雜質(zhì)，使得電池表面不會(huì)被其他不同元素污染。3、保留頂電極區(qū)的磷硅玻璃作為高溫雜質(zhì)逆向擴(kuò)散工藝的頂電極雜質(zhì)保護(hù)層，保證了頂電極區(qū)的重?fù)诫s。4、在雜質(zhì)逆向擴(kuò)散過(guò)程中采用干氧環(huán)境，應(yīng)用氫氟酸緩沖液去除氧化層，保留非晶硅層作為異質(zhì)結(jié)。5、太陽(yáng)能電池的頂電極與非晶硅層利用氮化硅進(jìn)行嚴(yán)格電學(xué)隔離，避免了非晶硅/晶硅異質(zhì)結(jié)的短路。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1是本專(zhuān)利技術(shù)選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本專(zhuān)利技術(shù)選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的仿真圖。圖3是本專(zhuān)利技術(shù)具有同型異質(zhì)結(jié)選擇性摻雜結(jié)構(gòu)電池與普通選擇性摻雜太陽(yáng)能電池的光譜響應(yīng)比較曲線(xiàn)圖。圖4是本專(zhuān)利技術(shù)選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制造工藝流程示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)做進(jìn)一步說(shuō)明。產(chǎn)品實(shí)施例 如圖1所示為本專(zhuān)利技術(shù)選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖，包括:p型晶硅層6、N型晶娃層7、頂電極4、底電極5,底電極5位于P型晶娃層6的下表面,頂電極4與位于N型晶硅層7的上表面#型晶硅層7的上表面依次淀積有非晶硅層2、氮化硅抗反射層3，非晶硅層2內(nèi)含有從所述N型晶硅層7逆向擴(kuò)散入的磷元素，非晶硅層2與N型晶硅層7之間形成同型異質(zhì)結(jié)，非晶硅層2具有容頂電極4穿過(guò)的槽8，氮化硅抗反射層3嵌入槽8內(nèi)，非晶硅層2與頂電極4之間通過(guò)所述氮化硅抗反射層3絕緣，N型晶硅層7的頂電極區(qū)C為重?fù)诫s區(qū)。同型異質(zhì)結(jié)和頂電極重?fù)诫s區(qū)通過(guò)逆向擴(kuò)散工藝一步制得，所述逆向擴(kuò)散工藝步驟包括:在具有PN結(jié)的硅片上表面淀積本征非晶硅層，并在干氧環(huán)境下高溫?cái)U(kuò)散，使硅片上表面頂電本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，包括P型晶硅層、N型晶硅層、頂電極、底電極，其特征在于：所述N型晶硅層的上表面依次淀積有非晶硅層、氮化硅抗反射層，所述非晶硅層內(nèi)含有從所述N型晶硅層擴(kuò)散入的磷元素，非晶硅層與N型晶硅層之間形成同型異質(zhì)結(jié)，所述非晶硅層具有容頂電極穿過(guò)的槽，所述氮化硅抗反射層嵌入所述槽內(nèi)，非晶硅層與頂電極之間通過(guò)所述氮化硅抗反射層絕緣，所述N型晶硅層的頂電極區(qū)為重?fù)诫s區(qū)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，包括P型晶硅層、N型晶硅層、頂電極、底電極，其特征在于:所述N型晶硅層的上表面依次淀積有非晶硅層、氮化硅抗反射層，所述非晶硅層內(nèi)含有從所述N型晶硅層擴(kuò)散入的磷元素，非晶硅層與N型晶硅層之間形成同型異質(zhì)結(jié)，所述非晶硅層具有容頂電極穿過(guò)的槽，所述氮化硅抗反射層嵌入所述槽內(nèi)，非晶硅層與頂電極之間通過(guò)所述氮化硅抗反射層絕緣，所述N型晶硅層的頂電極區(qū)為重?fù)诫s區(qū)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，其特征在于:底電極位于P型晶硅層的下表面，所述頂電極與位于N型晶硅層的上表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述同型異質(zhì)結(jié)和頂電極重?fù)诫s區(qū)通過(guò)逆向擴(kuò)散工藝一步制得，所述逆向擴(kuò)散工藝步驟包括:在具有PN結(jié)的硅片上表面淀積本征非晶硅層，并在干氧環(huán)境下高溫?cái)U(kuò)散，使硅片上表面頂電極區(qū)以外區(qū)域的磷元素被擴(kuò)散入非晶硅層，形成同型異質(zhì)結(jié)，同時(shí)頂電極區(qū)進(jìn)行了二次磷摻雜，完成頂電極區(qū)重?fù)诫s。4.同型異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制造工藝，其特征是包括如下步驟: 第I步、使用磁控濺射的方法在制絨后的P型晶硅上表面淀積一層厚度約為0.05微米的含有磷元素的二氧化硅薄膜； 第2步、將淀積后的硅片進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散，使二氧化硅薄膜中的磷元素?cái)U(kuò)散入硅片，形成PN結(jié)； 第3步、除去硅片上表面頂電極區(qū)以外的二氧化硅薄膜； 第4步、在硅片上表面淀積本征非晶硅層； 第5步、將硅片置于干氧環(huán)境中進(jìn)行...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：花國(guó)然，王強(qiáng)，孫樹(shù)葉，朱海峰，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：南通大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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