一種太陽能電池結構的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種太陽能電池結構，自上而下依次包括銀電極、減反射膜、透明導電層、N型擴散層、P型硅襯底、P+擴散層、背面鈍化層和鋁背場，其中所述減反射膜包括層疊的底層二氧化硅薄膜、中間層氮化硅薄膜以及表層氮化硅薄膜，所述透明導電層包括層疊的第一石墨烯層、金屬納米薄膜層以及第二石墨烯層，所述背面鈍化層包括層疊的氧化鋁鈍化膜、氮氧化硅鈍化膜以及氮化硅介質膜，并在所述背面鈍化層中設有若干槽，鋁背場填充所述槽并覆蓋所述背面鈍化層的表面。本發明更進一步提高了太陽能電池的光電轉換效率。
【專利說明】
一種太陽能電池結構
技術領域
[0001]本發明涉及一種太陽能電池結構，特別涉及一種原子層沉積氧化鋁鈍化膜與PECVD沉積氮氧化硅鈍化膜的雙層鈍化膜太陽能電池結構。
【背景技術】
[0002]目前，傳統太陽能電池結構，其太陽光譜短波響應和串聯電阻始終是一對矛盾，制約了電池的光電轉換效率。為解決兩者之間的矛盾，近年來人們致力于開發新型電池結構的高效電池，例如新南威爾士大學實驗室研發的PESC、PERL結構的新型電池，使得電池的轉換效率達到了24.5%。目前產業化的選擇性發射極電池(SE solar cell)是在傳統電池的基礎上的進一步改善，使電池轉換效率提高了約0.6%。選擇性發射極結構具有如下優點:在金屬化電極柵線下形成磷高摻雜深擴散區以形成良好的歐姆接觸;在其它受光區域形成磷低摻雜淺擴散區以有效收集光生載流子，提高電池在短波段的光譜響應。這種電池結構可以顯著的提高電池的開路電壓Voc、短路電流Isc和填充因子FF，從而可以使晶硅電池光電轉換效率提高到一個新的高度。盡管選擇性發射極電池能大大提高電池在短波段的光譜響應，但是在組件端的封裝損失卻較大，是由于在組件端需要匹配高透射紫外光的玻璃及耐紫外光照射的EVA膜。由于目前對制造這種高透射紫外光的玻璃仍存在門檻，對于普遍應用還存在一定的困難。此外，對于EVA長期在強紫外光照射下的老化現象仍然需要解決。因此，這兩種技術難題限制了選擇性發射極電池的普及。雖然我們很難應用太陽光的短波段光譜，但是我們可以開發新的技術提高電池在長波段的光能利用率。為提高長波段光譜的利用率，必須提高背電場的鈍化效果，增強背場收集載流子的能力，提高電池效率。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種太陽能電池結構，更進一步提高了太陽能電池的光電轉換效率。
[0004]本發明解決問題采用的技術方案是:一種太陽能電池結構，其特征在于:自上而下依次包括銀電極、減反射膜、透明導電層、N型擴散層、P型硅襯底、P+擴散層、背面鈍化層和鋁背場，其中所述減反射膜包括層疊的底層二氧化硅薄膜、中間層氮化硅薄膜以及表層二氧化硅薄膜，所述透明導電層包括層疊的第一石墨烯層、金屬納米薄膜層以及第二石墨烯層，所述背面鈍化層包括層疊的氧化鋁鈍化膜、氮氧化硅鈍化膜以及氮化硅介質膜，并在所述背面鈍化層中設有若干槽，鋁背場填充所述槽并覆蓋所述背面鈍化層的表面。
[0005]作為一種優選，在所述硅襯底的背面沉積的氧化鋁鈍化膜的厚度為10?20nm。
[0006]作為一種優選，在所述氧化鋁鈍化膜上沉積的氮氧化硅鈍化膜的厚度為15?25nm,在所述氮氧化娃鈍化膜上沉積的氮化娃介質膜的厚度為90-150納米。
[0007]作為一種優選，所述的底層二氧化硅薄膜和表層二氧化硅薄膜總厚度為100-150nm，中間層氮化娃薄膜厚度為50_90nm，所述的底層二氧化娃薄膜的厚度為5_20nm，所述的底層二氧化硅薄膜折射率為1.5-1.8。，中間層氮化硅薄膜的折射率為2.0-2.3，表層二氧化硅薄膜的折射率為1.5-1.8。
[0008]本發明太陽能電池結構的制備方法為:
[0009]首先，P型硅襯底在經過常規工藝進行硅片清洗、制絨后，在800°C下進行低溫擴散，方阻控制在75 Ω/□左右的輕摻雜發射極N型擴散層，并用濕化學法進行磷硅玻璃的去除和邊緣隔離，然后利用模板在P型硅襯底的背面形成P+層；
[0010]然后形成第一石墨烯層，并將所述第一石墨烯層轉移至所述N型擴散層上;在所述第一石墨烯層上形成金屬納米薄膜層；以及形成第二石墨烯層，并將所述第二石墨烯層轉移至所述金屬納米薄膜層上，以得到所述透明導電層；
[0011]然后采用PECVD的方法沉積層疊的底層二氧化硅薄膜、中間層氮化硅薄膜以及表層二氧化硅薄膜，其中，沉積底層二氧化硅薄膜以及表層二氧化硅薄膜時，硅烷和一氧化二氮流量比為1:2.5，沉積溫度為300-400 0C，射頻功率為1000W，沉積中間層氮化硅薄膜時，硅烷和氨氣流量比為1:3，沉積溫度為350-450°C，射頻功率為3000W，反應壓強為3 X 10—2Pa;
[0012]然后利用原子層沉積技術對P型硅襯底的背面沉積厚度為10?20nm的氧化鋁鈍化膜;將沉積氧化鋁鈍化膜的硅片利用PECVD法在硅片背面同時沉積厚度約為15?25nm的氮氧化硅鈍化膜和厚度為90-150nm的氮化硅介質膜。然后利用激光器或腐蝕性漿料對氧化鋁及氮氧化硅鈍化膜和氮化硅介質膜背電場進行開槽，將開槽完畢的硅片進行鋁背場和正銀電極的印刷，然后燒結，完成電池的制作。
[0013]本發明的有益效果是:在電池正面，減反射膜包括層疊的底層二氧化硅薄膜、中間層氮化硅薄膜以及表層二氧化硅薄膜，可降低電池片的反射率，增加對光的吸收，且明導電層包括層疊的第一石墨烯層、金屬納米薄膜層以及第二石墨烯層，提高了電池的電荷收集能力，在電池背面，在氧化鋁及氮氧化硅鈍化膜和氮化硅介質膜膜的背場上分布槽，開槽的區域鋁漿可與硅形成鋁-硅合金，更好的收集載流子，提升電池在長波段的光譜響應，未被開槽的氮化硅介質膜保護氧化鋁和氮氧化硅鈍化膜不被漿料腐蝕，進而達到背場鈍化的效果;背面的氧化鋁鈍化膜主要提供電場鈍化和表面鈍化，提高電池在長波段的光譜響應;背面的氮氧化硅鈍化膜主要提供反射器的作用，使入射到背場的紅外光重新反射到硅片內部，重復利用。此外氮氧化硅還可以使氮化硅介質膜中的氫在快速燒結階段易于進入硅內部，進一步提升鈍化效果。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明太陽能電池結構示意圖。
[0015]圖中，1-銀電極，2-減反射膜，3-透明導電層，4-N型擴散層，5_P型硅襯底，6_P+擴散層，7-氧化鋁鈍化膜，8-氮氧化硅鈍化膜，9-氮化硅介質膜，10-鋁背場。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一種太陽能電池結構，自上而下依次包括銀電極1、減反射膜2、透明導電層3、N型擴散層4、P型硅襯底5、P+擴散層6、背面鈍化層和鋁背場10，其中所述減反射膜包括層疊的底層二氧化硅薄膜、中間層氮化硅薄膜以及表層二氧化硅薄膜，所述透明導電層包括層疊的第一石墨烯層、金屬納米薄膜層以及第二石墨烯層，所述背面鈍化層包括層疊的氧化鋁鈍化膜7、氮氧化硅鈍化膜8以及氮化硅介質膜9，并在所述背面鈍化層中設有若干槽，鋁背場填充所述槽并覆蓋所述背面鈍化層的表面。氧化鋁鈍化膜3的厚度在10?20nm范圍內，氮氧化硅鈍化膜的厚度在15?25nm范圍內，氮化硅介質膜的厚度在90-150范圍內，所述的底層二氧化硅薄膜和表層二氧化硅薄膜總厚度為100-150nm，中間層氮化硅薄膜厚度為50-90nm，所述的底層二氧化硅薄膜的厚度為5-20nm，所述的底層二氧化硅薄膜折射率為1.5-1.8。，中間層氮化硅薄膜的折射率為2.0-2.3，表層二氧化硅薄膜的折射率為1.5-1.8。
[0017]該太陽能電池結構的制備方法為:
[0018]首先，P型硅襯底在經過常規工藝進行硅片清洗、制絨后，在800°C下進行低溫擴散，方阻控制在75 Ω/□左右的輕摻雜發射極N型擴散層，并用濕化學法進行磷硅玻璃的去除和邊緣隔離，然后利用模板在P型硅襯底的背面形成P+層；
[0019]然后形成第一石墨烯層，并將所述第一石墨烯層轉移至所述N型擴散層上;在所述第一石墨烯層上形成金屬納米薄膜層；以及形成第二石墨烯層，并將所述第二石墨烯層轉移至所述金屬納米薄膜層上，以得到所述透明導電層；
[0020]然后采用PECVD的方法沉積層疊的底層二氧化硅薄膜、中間層氮化硅薄膜以及表層二氧化硅薄膜，其中，沉積底層二氧化硅薄膜以及表層二氧化硅薄膜時，硅烷和一氧化二氮流量比為1:2.5，沉積溫度為300-400 0C，射頻功率為1000W，沉積中間層氮化硅薄膜時，硅烷和氨氣流量比為1:3，沉積溫度為350-450°C，射頻功率為3000W，反應壓強為3 X 10—2Pa;
[0021]然后利用原子層沉積技術對P型硅襯底的背面沉積厚度為10?20nm的氧化鋁鈍化膜;將沉積氧化鋁鈍化膜的硅片利用PECVD法在硅片背面同時沉積厚度約為15?25nm的氮氧化硅鈍化膜和厚度為90-150nm的氮化硅介質膜。然后利用激光器或腐蝕性漿料對氧化鋁及氮氧化硅鈍化膜和氮化硅介質膜背電場進行開槽，將開槽完畢的硅片進行鋁背場和正銀電極的印刷，然后燒結，完成電池的制作。
[0022]盡管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種太陽能電池結構，其特征在于:自上而下依次包括銀電極、減反射膜、透明導電層、N型擴散層、P型硅襯底、P+擴散層、背面鈍化層和鋁背場，其中所述減反射膜包括層疊的底層二氧化硅薄膜、中間層氮化硅薄膜以及表層二氧化硅薄膜，所述透明導電層包括層疊的第一石墨烯層、金屬納米薄膜層以及第二石墨烯層，所述背面鈍化層包括層疊的氧化鋁鈍化膜、氮氧化硅鈍化膜以及氮化硅介質膜，并在所述背面鈍化層中設有若干槽，鋁背場填充所述槽并覆蓋所述背面鈍化層的表面。2.如權利要求1所述的一種太陽能電池結構，其特征在于:在所述P型硅襯底的背面沉積的氧化鋁鈍化膜的厚度為1?20nm O3.如權利要求2所述的一種太陽能電池結構，其特征在于:在所述氧化鋁鈍化膜上沉積的氮氧化娃鈍化膜的厚度為15?25nm，在所述氮氧化娃鈍化膜上沉積的氮化娃介質膜的厚度為90-150納米。4.如權利要求1所述的一種太陽能電池結構，其特征在于:所述的底層二氧化硅薄膜和表層二氧化硅薄膜總厚度為100-150nm，中間層氮化硅薄膜厚度為50-90nm，所述的底層二氧化娃薄膜的厚度為5-20nm，所述的底層二氧化娃薄膜折射率為1.5-1.8。，中間層氮化娃薄膜的折射率為2.0-2.3，表層二氧化硅薄膜的折射率為1.5-1.8。
【文檔編號】H01L31/0216GK105845747SQ201610234952
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月14日
【發明人】董友強
【申請人】董友強