一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法，由于在形成前電極中的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜之后、形成柵線電極之前，在第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜上通過壓印和第一刻蝕處理形成具有納米圖形的掩膜層，以掩膜層作為遮擋體對(duì)第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜進(jìn)行第二刻蝕處理，清除掩膜層的納米圖形后得到具有絨面結(jié)構(gòu)的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜。這樣通過改變掩膜層的納米圖形能靈活調(diào)整第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜的絨面結(jié)構(gòu)，在實(shí)際操作過程中，相對(duì)于濕法刻蝕，其可控性和可重復(fù)性增強(qiáng)；并且以掩膜層作為遮擋體對(duì)第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜進(jìn)行第二刻蝕處理，可以使制得的絨面結(jié)構(gòu)較為規(guī)整，在不影響硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池效率的前提下，達(dá)到增強(qiáng)減反效應(yīng)的效果。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法
本專利技術(shù)涉及光伏
，尤其涉及一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法。
技術(shù)介紹
隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益加重，人們對(duì)新能源的研究和應(yīng)用開發(fā)更加關(guān)注。其中，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)以其潔凈、安全、可再生成為新能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其中，硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池憑借其較低的制備工藝溫度、較高的光電轉(zhuǎn)換效率、優(yōu)異的高溫/弱光發(fā)電以及較低的衰減等優(yōu)勢(shì)，成為目前太陽能行業(yè)的重要發(fā)展方向。硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池一般包括晶硅襯底，由透明導(dǎo)電氧化物(TransparentConductingOxide,TCO)薄膜組成且位于晶硅襯底兩側(cè)的前電極和背電極，以及位于前電極和背電極之間由非晶硅/晶硅組成的異質(zhì)PN結(jié)。當(dāng)太陽光照射到PN結(jié)時(shí)，內(nèi)建電場(chǎng)使得光照產(chǎn)生的光生空穴電子對(duì)分離，從而形成非平衡載流子，產(chǎn)生電流。在硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備過程中，為了最大限度地減少光反射，提高電池光電轉(zhuǎn)換效率，通常會(huì)在晶硅襯底表面制作絨面。硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池目前一般采用濕法刻蝕的方式在晶硅襯底的表面制作絨面。然而，采用濕法刻蝕的方式制得的絨面并不規(guī)整，導(dǎo)致光生載流子的復(fù)合較嚴(yán)重，影響硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的性能；而且，濕法刻蝕工藝在實(shí)際操作過程中的可控性較差，即相同的工藝不同批次制絨后的晶硅襯底的絨面結(jié)構(gòu)差異較大；同時(shí)，濕法刻蝕過程中引進(jìn)的雜質(zhì)還會(huì)污染晶硅襯底，影響硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，如何在不影響硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池效率的前提下，增強(qiáng)硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的減反效應(yīng)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法，用以在不影響硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池效率的前提下，增強(qiáng)硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的減反效應(yīng)。因此，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，包括：晶硅襯底，在所述晶硅襯底的入光側(cè)依次設(shè)置的第一非晶硅層、作為前電極的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜和柵線電極，以及在所述晶硅襯底的背光側(cè)依次設(shè)置的第二非晶硅層和背電極；其中，所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜背離所述晶硅襯底的一側(cè)，具有通過使用具有納米圖形的掩膜層作為遮擋體對(duì)所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜進(jìn)行第二刻蝕處理后的絨面結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，由于在第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜背離晶硅襯底的一側(cè)，具有通過使用具有納米圖形的掩膜層作為遮擋體對(duì)第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜進(jìn)行第二刻蝕處理后的絨面結(jié)構(gòu)，這樣，可以通過改變掩膜層的納米圖形來靈活調(diào)整第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜的絨面結(jié)構(gòu)，使獲得的絨面結(jié)構(gòu)的可控性和可重復(fù)性增強(qiáng)；并且，通過使用具有納米圖形的掩膜層作為遮擋體對(duì)第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜進(jìn)行第二刻蝕處理制得的絨面結(jié)構(gòu)較為規(guī)整，從而在不影響硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池效率的前提下，可以達(dá)到增強(qiáng)硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的減反效應(yīng)的效果。具體地，在本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池中，在所述晶硅襯底為P型時(shí)，所述第一非晶硅層包括：在所述晶硅襯底的入光側(cè)依次設(shè)置的第一本征非晶硅層和N型非晶硅層；所述第二非晶硅層包括：在所述晶硅襯底的背光側(cè)依次設(shè)置的第二本征非晶硅層和P型非晶硅層。或者，在本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池中，在所述晶硅襯底為N型時(shí)，所述第一非晶硅層包括：在所述晶硅襯底的入光側(cè)依次設(shè)置的第一本征非晶硅層和P型非晶硅層；所述第二非晶硅層包括：在所述晶硅襯底的背光側(cè)依次設(shè)置的第二本征非晶硅層和N型非晶硅層。較佳地，為了提高硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，在本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池中，所述第一本征非晶硅層和所述第二本征非晶硅層的材料為本征氫化非晶硅材料。較佳地，為了提高硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，在本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池中，所述P型非晶硅層的材料為P型氫化非晶硅材料，所述N型非晶硅層的材料為N型氫化非晶硅材料。具體地，在本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池中，所述背電極包括：在所述第二非晶硅層背離所述晶硅襯底一側(cè)依次設(shè)置的第二透明導(dǎo)電氧化物薄膜和金屬電極。較佳地，在本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池中，所述金屬電極為柵線結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)實(shí)施例還提供了一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，包括：在晶硅襯底的入光側(cè)依次形成第一非晶硅層、作為前電極的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜和柵線電極，在所述晶硅襯底的背光側(cè)依次形成第二非晶硅層和背電極；在形成所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜之后，在形成所述柵線電極之前，在所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜上通過壓印和第一刻蝕處理形成具有納米圖形的掩膜層；以所述具有納米圖形的掩膜層作為遮擋體，對(duì)所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜進(jìn)行第二刻蝕處理；清除經(jīng)過第二刻蝕處理后的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜上的掩膜層的納米圖形，得到具有絨面結(jié)構(gòu)的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜。本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，由于在形成前電極中的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜之后、形成柵線電極之前，在第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜上通過壓印和第一刻蝕處理形成具有納米圖形的掩膜層，以掩膜層作為遮擋體對(duì)第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜進(jìn)行第二刻蝕處理，清除掩膜層的納米圖形后得到具有絨面結(jié)構(gòu)的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜。這樣，可以通過改變掩膜層的納米圖形來靈活調(diào)整第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜的絨面結(jié)構(gòu)，在實(shí)際操作過程中，相對(duì)于濕法刻蝕，其可控性和可重復(fù)性增強(qiáng)；并且，以掩膜層作為遮擋體對(duì)第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜進(jìn)行第二刻蝕處理，可以使制得的絨面結(jié)構(gòu)較為規(guī)整，從而在不影響硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池效率的前提下，可以達(dá)到增強(qiáng)硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的減反效應(yīng)的效果。較佳地，為了便于實(shí)施，在本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述方法中，在所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜上通過壓印和第一刻蝕處理形成具有納米圖形的掩膜層，具體包括：在所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜上利用可塑形材料形成掩膜層薄膜；利用具有與所述納米圖形互補(bǔ)圖形的模具，對(duì)所述掩膜層薄膜進(jìn)行壓印處理，得到具有凹凸圖案的掩膜層薄膜；對(duì)具有凹凸圖案的掩膜層薄膜進(jìn)行第一刻蝕處理，使所述凹凸圖案中的凹陷區(qū)域暴露出第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜后，得到具有納米圖形的掩膜層。進(jìn)一步地，在對(duì)掩膜層薄膜進(jìn)行壓印處理的過程中，為了避免由于壓印壓力過大導(dǎo)致位于掩膜層薄膜下方的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜受到損壞，在本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述方法中，所述利用具有與所述納米圖形互補(bǔ)圖形的模具，對(duì)所述掩膜層薄膜進(jìn)行壓印處理，得到具有凹凸圖案的掩膜層薄膜，具體包括：將所述掩膜層薄膜加熱至所述可塑形材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換溫度以上；利用所述模具以預(yù)設(shè)壓力按壓加熱后的掩膜層薄膜第一預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)；在所述掩膜層薄膜自然冷卻至室溫后，取下所述模具，得到具有凹凸圖案的掩膜層薄膜。具體地，所述掩膜層薄膜的厚度為40nm-100nm，所述預(yù)設(shè)壓力在單位面積內(nèi)的壓強(qiáng)為0.1MPa-30MPa，所述第一預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)為10min-60min。較佳地，為了保證可塑形材料具有較好的可塑性，所述可塑形材料為聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。進(jìn)一步地，在對(duì)掩膜層薄膜進(jìn)行壓印處理的過程中，為了避免由于壓印壓力過大導(dǎo)致位于掩膜層薄膜下方的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜受到損壞，在本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述方法中，所述利用具有與所述納米圖形互補(bǔ)圖形的模具，對(duì)所述掩膜層薄膜進(jìn)行壓印處理，得到具有本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，包括：晶硅襯底，在所述晶硅襯底的入光側(cè)依次設(shè)置的第一非晶硅層、作為前電極的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜和柵線電極，以及在所述晶硅襯底的背光側(cè)依次設(shè)置的第二非晶硅層和背電極；其中，所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜背離所述晶硅襯底的一側(cè)，具有通過使用具有納米圖形的掩膜層作為遮擋體對(duì)所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜進(jìn)行第二刻蝕處理后的絨面結(jié)構(gòu)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，包括：晶硅襯底，在所述晶硅襯底的入光側(cè)依次設(shè)置的第一非晶硅層、作為前電極的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜和柵線電極，以及在所述晶硅襯底的背光側(cè)依次設(shè)置的第二非晶硅層和背電極；其中，所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜背離所述晶硅襯底的一側(cè)，具有通過使用具有納米圖形的掩膜層作為遮擋體對(duì)所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜進(jìn)行第二刻蝕處理后的絨面結(jié)構(gòu)；其中，所述具有納米圖形的掩膜層通過壓印和第一刻蝕處理形成。2.如權(quán)利要求1所述的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，在所述晶硅襯底為P型時(shí)，所述第一非晶硅層包括：在所述晶硅襯底的入光側(cè)依次設(shè)置的第一本征非晶硅層和N型非晶硅層；所述第二非晶硅層包括：在所述晶硅襯底的背光側(cè)依次設(shè)置的第二本征非晶硅層和P型非晶硅層。3.如權(quán)利要求1所述的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，在所述晶硅襯底為N型時(shí)，所述第一非晶硅層包括：在所述晶硅襯底的入光側(cè)依次設(shè)置的第一本征非晶硅層和P型非晶硅層；所述第二非晶硅層包括：在所述晶硅襯底的背光側(cè)依次設(shè)置的第二本征非晶硅層和N型非晶硅層。4.如權(quán)利要求2或3所述的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，所述第一本征非晶硅層和所述第二本征非晶硅層的材料為本征氫化非晶硅材料。5.如權(quán)利要求2或3所述的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，所述P型非晶硅層的材料為P型氫化非晶硅材料，所述N型非晶硅層的材料為N型氫化非晶硅材料。6.如權(quán)利要求1所述的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，所述背電極包括：在所述第二非晶硅層背離所述晶硅襯底一側(cè)依次設(shè)置的第二透明導(dǎo)電氧化物薄膜和金屬電極。7.如權(quán)利要求6所述的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，所述金屬電極為柵線結(jié)構(gòu)。8.一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，包括：在晶硅襯底的入光側(cè)依次形成第一非晶硅層、作為前電極的第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜和柵線電極，在所述晶硅襯底的背光側(cè)依次形成第二非晶硅層和背電極；在形成所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜之后，在形成所述柵線電極之前，在所述第一透明導(dǎo)電氧化物薄膜上通過壓印和第一刻蝕處理形成具有納米圖形的掩膜層；以所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊榮，趙冠超，何延如，谷士斌，溫轉(zhuǎn)萍，李立偉，孟原，郭鐵，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：新奧光伏能源有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：河北;13