一種高效異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高效利用太陽能的光伏電池領(lǐng)域，尤其是一種高效異質(zhì)結(jié)太陽能光伏電池。
【背景技術(shù)】
[0002]能源是人類生存、發(fā)展的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)能源存在不可再生、環(huán)境污染等問題，因此再生能源成為人類追求。太陽可為人類提供無限能源，高效利用太陽能，需要提高太陽能電池的發(fā)電效率并降低太陽能發(fā)電成本。超高效太陽能電池特別是具有產(chǎn)業(yè)化前景的超高效太陽能電池一直是產(chǎn)業(yè)關(guān)注的熱點，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用時極為關(guān)注的熱點。隨著Sunpower背接觸高效電池(發(fā)電效率達(dá)25% )、低倍聚光技術(shù)的發(fā)展、松下異質(zhì)結(jié)高效電池的發(fā)展，高效電池的規(guī)模化應(yīng)用受到極大地關(guān)注。目前的太陽能電池市場仍然以晶硅電池為主，高效太陽能電池的研宄也主要圍繞著晶硅電池展開，經(jīng)過產(chǎn)業(yè)界幾十年的不懈努力，晶硅電池的效率不斷攀升，實驗室效率已經(jīng)逐漸逼近了晶硅電池的理論極限(30%的Schockley-Quiesser極限)。國內(nèi)近幾年發(fā)展十分迅速，常規(guī)晶體娃規(guī)模化量產(chǎn)水平已達(dá)19.5-20.5% (單晶硅)。針對目前常規(guī)晶體硅電池而言，平均轉(zhuǎn)換效率每提高0.1%都面臨著極大的困難，但即便這樣晶體硅電池效率還在不斷地提升。因此，進(jìn)一步提高光伏效率是降低成本、提高效率的核心，是降低太陽能發(fā)電成本亟待解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種高效異質(zhì)結(jié)太陽能電池。
[0004]本實用新型提供一種高效異質(zhì)結(jié)太陽能電池。該高效異質(zhì)結(jié)太陽能電池的底層為晶硅層，上層為非晶硅層，在非晶硅電池中間，利用激光束、電子束或離子束等點狀高能量密度能量發(fā)射源，進(jìn)行線性結(jié)晶化熱處理，形成線性、薄片狀熱處理硅區(qū)。所形成的熱處理硅區(qū)構(gòu)成的圖形可以是平行直線型、矩陣型、圓形或其他形狀。熱處理硅區(qū)與熱處理硅區(qū)之間的間距約為1mm左右，熱處理硅區(qū)的粗細(xì)在幾微米到幾毫米之間。
[0005]本實用新型的晶硅層從光入射面到底部的組成依次為:銀電極柵網(wǎng)、氮化硅減反射膜、η型摻雜層、P型襯底、鋁背接觸層、背面銀電極，其中的入射光面經(jīng)過制絨處理得到制絨區(qū)。
[0006]可以在晶硅層上面直接沉積非晶硅膜得到異質(zhì)結(jié)電池，也可以在部分晶硅工藝基礎(chǔ)上沉積非晶硅膜得到異質(zhì)結(jié)電池。可以減少的晶硅工藝包括:a、制絨，b、銀電極柵網(wǎng)，C、減反射膜，d、η型擴散層，e、鋁背接觸層；這些工序可以部分或全部去除，相應(yīng)的在非晶硅工藝及其后的處理過程中添加所需的工藝過程。
[0007]晶硅層為P型襯底、η型摻雜，實際應(yīng)用中也可以是η型襯底、P型摻雜，相應(yīng)的擴散層為P型摻雜。
[0008]非晶硅層結(jié)構(gòu)如圖3所示，晶硅層作為非晶硅膜的基片；當(dāng)透光面為非晶硅電池時，非晶硅電池工藝中的鍍Al膜、NiV薄膜工藝不再需要；在非晶硅層中，根據(jù)晶硅基片的特性，其中的P型摻雜非晶硅膜與η型摻雜非晶硅膜可以互換。制備過程中，在晶硅層與沉積本征非晶硅膜之間，可以不沉積P型摻雜的非晶硅膜、以及透明導(dǎo)電膜；
[0009]當(dāng)所用的晶硅層沒有進(jìn)行制絨時，需要在非晶硅工藝、沉積TCO薄膜后，對該薄膜進(jìn)行絨化處理。
[0010]當(dāng)所用的晶硅層在光入射面制備有電極柵網(wǎng)時，可以在非晶硅工藝過程中，不再沉積透明導(dǎo)電膜。
[0011]如果晶硅層沒有鋁背接觸層，可以在背面沉積上述完整非晶硅膜，實現(xiàn)三異質(zhì)結(jié)，進(jìn)一步提高光伏轉(zhuǎn)換效率。
[0012]完成非晶硅鍍膜工藝得到η型摻雜非晶硅膜之后，利用點源電子束、激光束或離子束進(jìn)行表面線條形熱處理，使得表面被處理的非晶硅部分形成熱處理硅線，獲得如圖1所示的本實用新型的高效異質(zhì)結(jié)太陽能電池。
[0013]本實用新型的高效異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備過程如下所述。η型單晶硅片，經(jīng)過制絨處理得到制絨區(qū)，作為非晶硅電池的基片。在經(jīng)過制絨處理的表面上，利用PECVD沉積本征半導(dǎo)體硅膜、及P型硅膜。利用聚焦斑點為100微米的電子槍，在該電池片上，線性掃描得到熱處理硅區(qū)3，線寬為10mm。對上述經(jīng)過電子束掃描的電池片，利用磁控濺射技術(shù)沉積透明導(dǎo)電薄膜。對沒有經(jīng)過制絨處理的表面，利用PECVD沉積本征非晶硅膜、η型非晶硅膜，利用磁控濺射沉積透明導(dǎo)電膜、Al膜、NiV膜。利用絲網(wǎng)印刷在透明導(dǎo)電膜表面制備銀柵線電極。
[0014]沉積了透明導(dǎo)電膜的電池片表面，利用超聲焊接機在NiV膜表面焊接導(dǎo)電電極，從而制備成高效異質(zhì)結(jié)太陽能電池。
[0015]本實用新型的高效異質(zhì)結(jié)太陽能光伏電池，具有下列優(yōu)點，消除非晶硅的衰減，消除非晶硅中光生載流子的無效復(fù)合，大幅度提高光伏效率。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型異質(zhì)結(jié)太陽能電池主體結(jié)構(gòu)；
[0017]圖2為本實用新型的一種晶硅電池結(jié)構(gòu)；
[0018]圖3為本實用新型的一種非晶硅電池的結(jié)構(gòu)；
[0019]圖4為本實用新型的一種異質(zhì)結(jié)電池結(jié)構(gòu)；
[0020]附圖標(biāo)記:
[0021]晶硅層1、非晶硅層2、熱處理硅區(qū)3、正面電極柵線11、鈍化層12、η(Ρ)擴散層13、P (η)型晶硅14、鋁背接觸擴散層15、背面電極16、制絨區(qū)17、晶硅電池21、TCO膜22、Ρ型摻雜非晶硅膜23、本征非晶硅膜24、η型摻雜非晶硅膜25、TCO膜26、Al膜27、NiV薄膜28。
【具體實施方式】
[0022]下面，參考附圖，對本實用新型進(jìn)行更全面的說明，附圖中示出了本實用新型的示例性實施例。然而，本實用新型可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本實用新型全面和完整，并將本實用新型的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
[0023]為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對術(shù)語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應(yīng)地解釋。
[0024]結(jié)合附圖1-4，本實用新型的【具體實施方式】闡述如下。
[0025]本實用新型的高效異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示。該高效異質(zhì)結(jié)太陽能電池底層為晶硅層1，上層為非晶硅層2，在非晶硅電池中間，利用激光束、電子束或離子束等點狀高能量密度能量發(fā)射源，進(jìn)行線性結(jié)晶化熱處理，形成線性、薄片狀熱處理硅區(qū)3。所形成的熱處理硅區(qū)3構(gòu)成的圖形可以是平行直線型、矩陣型、圓形或其他形狀。熱處理硅區(qū)與熱處理硅區(qū)之間的間距約為1mm左右，熱處理硅區(qū)3的粗細(xì)在幾微米到幾毫米之間。
[0026]本實用新型的晶硅層I的結(jié)構(gòu)如圖2所示，晶硅層I從光入射面到底部的組成依次為:銀電極柵網(wǎng)11、氮化硅減反射膜12、n型摻雜層13、p型襯底14、鋁背接觸層15、背面銀電極16，其中的入射光面經(jīng)過制絨處理得到制絨區(qū)17。
[0027]可以在晶硅層I上面直接沉積非晶硅膜得到異質(zhì)結(jié)電池，也可以在部分晶硅工藝基礎(chǔ)上沉積非晶硅膜得到異質(zhì)結(jié)電池?？梢詼p少的晶硅工藝包括:a、制絨，b、銀電極柵網(wǎng)，C、減反射膜，d、η型擴散層，e、鋁背接觸層；這些工序可以部分或全部去除，相應(yīng)的在非晶硅工藝及其后的處理過程中添加所需的工藝過程。
[0028]圖2中的晶硅層I為P型襯底、η型摻雜，實際應(yīng)用中也可以是η型襯底、P型摻雜，相應(yīng)的擴散層13為P型摻雜。
[0029]非晶