本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種高效硅基異質(zhì)結(jié)雙面電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

薄膜太陽(yáng)能電池是在基板上沉積很薄的光電材料形成的一種太陽(yáng)能電池。薄膜太陽(yáng)能電池弱光條件下仍可發(fā)電，其生產(chǎn)過(guò)程能耗低，具備大幅度降低原料和制造成本的潛力，因此，市場(chǎng)對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池的需求正逐漸增長(zhǎng)，而薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)更是成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。其中提高光電轉(zhuǎn)換效率，降低成本是太陽(yáng)能行業(yè)的終極目標(biāo)。

近年來(lái)隨著硅材料的成本降低，使硅基太陽(yáng)能電池更有吸引力。為了提高硅基太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率：其中兩種技術(shù)已被廣泛研究并應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。一個(gè)是移除前格柵和匯流條，集成發(fā)射極和集電極至背面整合，稱為交指背接觸電極(IBC)；另一個(gè)是基于異質(zhì)結(jié)技術(shù)來(lái)增加開路電壓，主要是因?yàn)楸∧し蔷Ч璧碾娮訋侗染w硅更高。薄膜硅含有氫，通常是通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方法沉積至晶體硅片的表面，其厚度小于10nm，用來(lái)鈍化硅表面的懸掛鍵。異質(zhì)結(jié)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是形成PN結(jié)的工藝簡(jiǎn)單，外觀看正反結(jié)構(gòu)對(duì)稱，因此正反兩面均可吸光，通過(guò)優(yōu)化電池片的放置角度，反面也可吸收環(huán)境中的散射光用于增加短路電流，使得電池片輸出功率可增加10～20％。

晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池通常采用N型晶體硅作為襯底，主要是因?yàn)镹型晶體硅含雜質(zhì)少，普遍少子壽命高，其與P型非晶硅膜層因接觸形成的PN結(jié)內(nèi)的自建電場(chǎng)高，所以更容易獲得電池片的高開壓。由于自建電場(chǎng)高，也更容易分 離PN結(jié)內(nèi)及晶體硅中產(chǎn)生的載流子即電子和空穴，但是由于電子的擴(kuò)散作用，電子也會(huì)向發(fā)射極移動(dòng)，從而造成電子與空穴在發(fā)射極區(qū)的復(fù)合，減少了電池片的短路電流，降低了電池片的光電轉(zhuǎn)換效率即輸出功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種高效硅基異質(zhì)結(jié)雙面電池及其制備方法，其可以很好的防止載流子中的電子擴(kuò)散到發(fā)射極區(qū)，減少電子與空穴的復(fù)合，從而增加了電池片的短路電流。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高效硅基異質(zhì)結(jié)雙面電池，包括：N型硅片；在所述N型硅片的正面依序設(shè)有第一本征非晶硅層、第二本征非晶硅層、P型摻雜非晶硅層、透明導(dǎo)電膜層、金屬柵線電極；所述第二本征非晶硅層的電子帶隙大于第一本征非晶硅層；在所述N型硅片的反面依序設(shè)有第三本征非晶硅層、N型摻雜非晶硅層、透明導(dǎo)電膜層，金屬柵線電極。

優(yōu)選的，所述第二本征非晶硅膜層的厚度小于1nm，第一本征非晶硅膜層和第三本征非晶硅膜層的厚度分別為5-10nm，所述P型摻雜非晶硅層和N型摻雜非晶硅層的厚度分別為5-10nm，設(shè)在N型硅片正面的透明導(dǎo)電膜的厚度為70-110nm，設(shè)在N型硅片反面的透明導(dǎo)電膜的厚度為25-110nm。

本發(fā)明還提供了一種高效硅基異質(zhì)結(jié)雙面電池的制備方法，包括以下步驟：提供一N型硅片；在第一溫度條件下，在N型硅片的正反兩面上分別通過(guò)化學(xué)氣相沉積法，沉積第一本征非晶硅膜層和第三本征非晶硅膜層；在第三本征非晶硅層上沉積N型摻雜非晶硅層；在第二溫度條件下，在第一本征非晶硅膜層上沉積第二本征非晶硅膜層和P型摻雜非晶硅層，所述第二本征非晶硅層的電子帶隙大于第一本征非晶硅層；分別在P型摻雜非晶硅層和N型摻雜非晶硅層上通過(guò)PVD磁控濺射沉積透明導(dǎo)電膜；在N型硅片的正反兩面的透明導(dǎo)電膜上形成金屬柵線電極。

優(yōu)選的，所述在N型硅片的正反兩面上分別通過(guò)化學(xué)氣相沉積法沉積第一本征非晶硅膜層和第三本征非晶硅膜層具體為：在第一溫度條件下，將N型硅片放置反應(yīng)腔中，往反應(yīng)腔中通入SiH₄和H₂的混合氣體，通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在N型硅片的正反兩面上依次沉積形成第一本征非晶硅膜層和第三本征非晶硅膜層。

優(yōu)選的，所述在第三本征非晶硅層上沉積N型摻雜非晶硅層具體為：將形成第一本征非晶硅膜層和第三本征非晶硅膜層的N型硅片放入第一摻雜腔內(nèi)，往第一摻雜腔中通入SiH₄、H₂以及含摻雜劑的氣體，由此在第三本征非晶硅層上沉積N型摻雜非晶硅層。

優(yōu)選的，所述在第一本征非晶硅膜層上沉積第二本征非晶硅膜層和P型摻雜非晶硅層具體為：在第二溫度條件下，將在第三本征非晶硅層上形成N型摻雜非晶硅層的N型硅片放入第二摻雜腔內(nèi)，先在第二摻雜腔內(nèi)通入SiH₄和H₂的混合氣體，通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方法在第一本征非晶硅膜層上沉積第二本征非晶硅膜層后；繼續(xù)通入SiH₄和H₂的混合氣體，并且同步通入含摻雜劑的氣體，在第二本征非晶硅膜層上形成P型摻雜非晶硅層。

優(yōu)選的，所述摻雜劑為P或B。

優(yōu)選的，所述第一溫度為150-250℃，所述第一溫度比第二溫度高至少20℃。

本發(fā)明還提供另一種高效硅基異質(zhì)結(jié)雙面電池的制備方法，包括以下步驟：提供一N型硅片；在第一溫度條件下，在N型硅片的反面上通過(guò)化學(xué)氣相沉積法分別沉積第三本征非晶硅膜層；在第三本征非晶硅層上沉積N型摻雜非晶硅層；在N型硅片的正面上通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方法分別沉積第一本征非晶硅膜層；在第二溫度條件下，在第一本征非晶硅膜層上沉積第二本征非晶硅膜層和P型摻雜非晶硅層；所述第二本征非晶硅層的電子帶隙大于第一本征非晶硅層；分別在P型摻雜非晶硅層和N型摻雜非晶硅層上通過(guò)PVD磁控濺射沉積透明導(dǎo)電膜；在N型硅片的正反兩面的透明導(dǎo)電膜上同時(shí)形成金屬柵線電極。

本發(fā)明還提供另一種高效硅基異質(zhì)結(jié)雙面電池的制備方法，包括以下步驟：提供一N型硅片；在第一溫度條件下，在N型硅片的正面上通過(guò)化學(xué)氣相沉積法分別沉積第一本征非晶硅膜層；在第二溫度條件下，在第一本征非晶硅膜層上沉積第二本征非晶硅膜層和P型摻雜非晶硅層；所述第二本征非晶硅層的電子帶隙大于第一本征非晶硅層；在N型硅片的反面上通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方法分別沉積第三本征非晶硅膜層；在第三本征非晶硅層上沉積N型摻雜非晶硅層；分別在P型摻雜非晶硅層和N型摻雜非晶硅層上通過(guò)PVD磁控濺射沉積的方式形成透明導(dǎo)電膜；在N型硅片的正反兩面的透明導(dǎo)電膜上同時(shí)形成金屬柵線電極。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，通過(guò)在所述N型硅片的一面設(shè)有第一本征非晶硅層、第二本征非晶硅層，而且第一本征非晶硅層和第二本征非晶硅層分別在不同的腔室內(nèi)制備完成，第一本征非晶硅層的制備溫度比第二本征非晶硅層的制備溫度高，從而使得第二本征非晶硅層具有較大的電子帶隙，因此可以用來(lái)作為阻擋層來(lái)阻擋電子擴(kuò)散到發(fā)射極，減少了電子與空穴的復(fù)合，從而提高了電池片的電學(xué)性能，增加了電池片的光電轉(zhuǎn)換效率即輸出功率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明高效硅基異質(zhì)結(jié)雙面電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的制備方法實(shí)施例一的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明的制備方法實(shí)施例二的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明的制備方法實(shí)施例三的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明公開了一種高效硅基異質(zhì)結(jié)雙面電池，其包括：

N型硅片1；

在所述N型硅片1的正面依序設(shè)有第一本征非晶硅層2、第二本征非晶硅層3、P型摻雜非晶硅層4、透明導(dǎo)電膜層5、金屬柵線電極6；

在所述N型硅片的反面依序設(shè)有第三本征非晶硅層7、N型摻雜非晶硅層8、透明導(dǎo)電膜層9、金屬柵線電極10。

其中，所述第二本征非晶硅層3的電子帶隙大于第一本征非晶硅層2。所述第二本征非晶硅膜層的厚度小于1nm，第一本征非晶硅膜層和第三本征非晶硅膜層的厚度分別為5-10nm，所述N型摻雜非晶硅層和P型摻雜非晶硅層的厚度分別為5-10nm，設(shè)在N型硅片正面的透明導(dǎo)電膜的厚度為70-110nm，設(shè)在N型硅片反面的透明導(dǎo)電膜的厚度為25-110nm。

本發(fā)明中所述的N型硅片可以為單晶硅片或者多晶硅片，本發(fā)明的電池在太陽(yáng)光的照射下，會(huì)在其PN結(jié)中及襯底的N-型晶體硅里產(chǎn)生大量的電子與空穴，通常PN結(jié)中的自建電場(chǎng)會(huì)分離產(chǎn)生的電子與空穴。對(duì)于N-型晶體硅，其少子為空穴，因此空穴向受光面移動(dòng)，而多子電子會(huì)向相反的方向移動(dòng)而產(chǎn)生電流。但是由于電子擴(kuò)散的作用，部分電子也會(huì)向受光面移動(dòng)，從而增加了電子與空穴在PN結(jié)區(qū)的復(fù)合幾率，造成電子的流失，降低了電池片的短路電流。本發(fā)明通過(guò)在第一本征非晶硅層2增加第二本征非晶硅層3，且第二本征非晶硅層3的電子帶隙大于第一本征非晶硅層2，因此可以用來(lái)作為阻擋層來(lái)阻擋電子擴(kuò)散到PN結(jié)區(qū)，即發(fā)射極，減少了電子與空穴的復(fù)合，從而提高了電池片的電學(xué)性能，增加了電池片的光電轉(zhuǎn)換效率即輸出功率。

實(shí)施例一：

如圖2所示，本發(fā)明公開了一種高效硅基異質(zhì)結(jié)雙面電池的制備方法，其包括以下步驟：

S101:提供一N型硅片；

S102:在第一溫度條件下，在N型硅片的正反兩面上分別通過(guò)化學(xué)氣相沉積 法分別沉積第一本征非晶硅膜層和第三本征非晶硅膜層；

S103:在第三本征非晶硅層上沉積N型摻雜非晶硅層；

S104:在第二溫度條件下，在第一本征非晶硅膜層上沉積第二本征非晶硅膜層和P型摻雜非晶硅層；

S105：分別在P型摻雜非晶硅層和N型摻雜非晶硅層上通過(guò)PVD(物理氣相沉積法)磁控濺射沉積的方式沉積透明導(dǎo)電膜；

S106：在兩面的透明導(dǎo)電膜上同時(shí)電鍍金屬柵線電極。

具體的步驟可以如下：

步驟1：提供一N型硅片，對(duì)N型硅片清洗和制絨，然后在150-220℃溫度條件下，將N型硅片放置反應(yīng)腔中，往反應(yīng)腔中通入SiH₄和H₂的混合氣體，其中H₂的含量為5至20％，通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方法在N型硅片的兩面上沉積形成第一本征非晶硅膜層和第三本征非晶硅膜層。

步驟2：將形成第一本征非晶硅膜層和第三本征非晶硅膜層的N型硅片放入第一摻雜腔內(nèi)，往第一摻雜腔中通入SiH₄、H₂以及含摻雜劑P的氣體，由此在第三本征非晶硅層上沉積N型摻雜非晶硅層；

步驟3：在比150-220℃至少低20℃的溫度條件下，將在第三本征非晶硅層上形成N型摻雜非晶硅層的N型硅片放入第二摻雜腔內(nèi)，先在第二摻雜腔內(nèi)通入SiH₄和H₂的混合氣體，通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在第一本征非晶硅膜層上沉積第二本征非晶硅膜層；繼續(xù)通入SiH₄和H₂氣體，并且同步通入含摻雜劑B的氣體，在第二本征非晶硅膜層上形成P型摻雜非晶硅層；

步驟4：在受光面的P型摻雜非晶硅層和背光面的N型摻雜非晶硅層上分別通過(guò)PVD磁控濺射的方法生成透明導(dǎo)電膜層和金屬疊層，然后再在金屬疊層上進(jìn)行干膜掩膜、曝光、顯影后形成金屬柵線圖案；之后通過(guò)電鍍的方法對(duì)漏出的金屬柵線圖案加厚。

步驟5：去除掉干膜，并對(duì)金屬疊層進(jìn)行選擇性腐蝕，金屬疊層未被加厚的區(qū)域會(huì)漏出透明導(dǎo)電膜層，從而在表面形成金屬柵線圖案，至此完成電池制 備。

實(shí)施例二：

如圖3所示，與實(shí)施例一不同的是，本實(shí)施例中其主要是先制備N型硅片其中一面的第三本征非晶硅膜層和N型摻雜非晶硅層，然后再制備另外一面的第一本征非晶硅層、第二本征非晶硅層和P型摻雜非晶硅層，最后制備透明導(dǎo)電膜層及金屬柵線電極，其具體包括以下步驟：

S201：提供一N型硅片；

S202：在第一溫度條件下，在N型硅片的反面上通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方法分別沉積第三本征非晶硅膜層；

S203：在第三本征非晶硅層上沉積N型摻雜非晶硅層；

S204：在N型硅片的正面上通過(guò)化學(xué)氣相沉積法分別沉積第一本征非晶硅膜層；

S205：在第二溫度條件下，在第一本征非晶硅膜層上沉積第二本征非晶硅膜層和P型摻雜非晶硅層；

S206：分別在P型摻雜非晶硅層和N型摻雜非晶硅層上通過(guò)PVD磁控濺射沉積的方式形成透明導(dǎo)電膜；

S207：在N型硅片的正反兩面的透明導(dǎo)電膜上同時(shí)電鍍金屬柵線電極。

所述第一溫度比第二溫度高至少20℃。

實(shí)施例三：

如圖4所示，與實(shí)施例一不同的是，本實(shí)施例中其主要是先制備N型硅片其中一面的第一本征非晶硅層、第二本征非晶硅層和P型摻雜非晶硅層，然后再制備另一面的第三本征非晶硅膜層和N型摻雜非晶硅層，最后制備透明導(dǎo)電膜層及金屬柵線電極，其具體包括以下步驟：

S301：提供一N型硅片；

S302：在第一溫度條件下，在N型硅片的正面上通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方法分別沉積第一本征非晶硅膜層；

S303：在第二溫度條件下，在第一本征非晶硅膜層上沉積第二本征非晶硅膜層和P型摻雜非晶硅層；

S304：在N型硅片的反面上通過(guò)化學(xué)氣相沉積法分別沉積第三本征非晶硅膜層；

S305：在第三本征非晶硅層上沉積N型摻雜非晶硅層；

S306：分別在P型摻雜非晶硅層和N型摻雜非晶硅層上通過(guò)PVD磁控濺射沉積的方式形成透明導(dǎo)電膜；

S307：在N型硅片的正反兩面的透明導(dǎo)電膜上同時(shí)電鍍金屬柵線電極。

所述第一溫度比第二溫度高至少20℃。

本發(fā)明在N型基板的正反兩面都設(shè)有金屬柵線電極，這樣使得電池片的正，反兩面均可吸光，增加電池片的輸出功率，通過(guò)在所述N型硅片的一面設(shè)有第一本征非晶硅層、第二本征非晶硅層，而且第一本征非晶硅層和第二本征非晶硅層分別在不同的腔室內(nèi)制備完成，第一本征非晶硅層的制備溫度比第二本征非晶硅層的制備溫度高，從而使得第二本征非晶硅層具有較大的電子帶隙，因此可以用來(lái)作為阻擋層來(lái)阻擋電子擴(kuò)散到PN結(jié)區(qū)，即發(fā)射極，減少了電子的流失，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。其中，本發(fā)明公開的“硅基異質(zhì)結(jié)雙面電池片技術(shù)”，英文為“Silicon-based Heterojunction Double-sided Solar Cell Technology”,簡(jiǎn)寫為“HDT”。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。