异质结太阳能电池及光伏组件的制作方法

1.本发明涉及光伏制造领域，尤其涉及一种异质结太阳能电池及光伏组件。


背景技术：

2.异质结太阳能电池是目前一种较为高效的晶硅太阳能电池，其结合了晶体硅电池和硅基薄膜电池的特征，具有制造流程短、工艺温度低、转换效率高和发电量多等优点。图1所示为现有技术所涉及异质结太阳能电池的结构示意图，其自上至下依次包括第一集电极51＇、第一透明导电膜层41＇、第一掺杂非晶层31＇、第一本征非晶层21＇、单晶硅衬底10＇、第二本征非晶层22＇、第二掺杂非晶层32＇、第二透明导电膜层42＇、第二集电极52＇。
3.现有技术所涉及异质结太阳能电池位于单晶硅衬底10＇两侧的非晶层通常为对称设计，具体而言，第一本征非晶层21＇与第二本征非晶层22＇厚度一致，即d1＇＝d2＇；第一掺杂非晶层31＇与第二掺杂非晶层32＇厚度一致。具体结构中，当非晶层的厚度过大时，会使得异质结太阳能电池正面非晶层的短波吸收严重，造成电池短路电流下降；而当非晶层的厚度过小时，会使得异质结太阳能电池背面钝化效果差，造成电池的开路电压下降。另外，现有技术中所涉及的第一掺杂非晶层31＇通常为掺杂非晶硅，掺杂非晶硅虽然与第一本征非晶层21＇之间接触良好，但透过率差，也会导致异质结太阳能电池的短路电流降低，严重限制异质结太阳能电池的效率。现有技术有通过调节第一掺杂非晶层31＇氢含量的方式来调节光学带隙以期增大透光率，然此种方式效果不明显。
4.有鉴于此，有必要提供一种改进的技术方案以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术存在的技术问题之一，为实现上述发明目的，本发明提供了一种异质结太阳能电池，其具体设计方式如下。
6.一种异质结太阳能电池，包括：单晶硅衬底，依次层叠设置于所述单晶硅衬底正面的第一本征非晶层、第一掺杂层、第一透明导电膜层以及第一集电极，依次设置于所述单晶硅衬底背面的第二本征非晶层、掺杂类型与所述第一掺杂层掺杂类型相反的第二掺杂层、第二透明导电膜层以及第二集电极；所述第一本征非晶层的厚度小于所述第二本征非晶层的厚度。
7.进一步，所述第一本征非晶层的厚度为4-6nm，所述第二本征非晶层的厚度为5-10nm。
8.进一步，所述第二本征非晶层的厚度为6-8nm。
9.进一步，所述第一本征非晶层与所述第二本征非晶层均为非晶硅膜。
10.进一步，所述第一掺杂层为微晶氧化硅膜或微晶碳化硅膜。
11.进一步，所述第二掺杂层为微晶硅膜。
12.进一步，所述第一掺杂层的厚度小于所述第二掺杂层的厚度。
13.进一步，所述第一掺杂层的厚度为4-8nm，所述第二掺杂层的厚度为5-15nm。
14.进一步，所述单晶硅衬底为n型单晶硅，所述第一掺杂层为n型掺杂膜，所述第二掺杂层为p型掺杂膜。
15.进一步，所述第一透明导电膜层的厚度不大于所述第二透明导电膜层的厚度。
16.本发明还提供了一种光伏组件，该光伏组件具有以上所述的异质结太阳能电池。
17.本发明的有益效果是：在本发明所提供的异质结太阳能电池结构中，由于第一本征非晶层的厚度小于第二本征非晶层的厚度，第一本征非晶层厚度相对较小可以有效降低异质结太阳能电池正面的短波吸收，提高异质结太阳能电池的短路电流；而第二本征非晶层相对较厚可以提高异质结太阳能电池背面的钝化效果，提升异质结太阳能电池的开路电压，如此可综合优化异质结太阳能电池的光电转化效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。文中所指的正面和背面，仅是针对实施例附图中的位置关系进行的限定，即正面相当于附图的上表面，背面相当于附图中的下表面。
19.图1所示为现有技术异质结太阳能电池的结构示意图；
20.图2所示为本发明异质结太阳能电池的实施结构示意图。
21.图中，10为单晶硅衬底，21为第一本征非晶层，31为第一掺杂层，41为第一透明导电膜层，51为第一集电极，22为第二本征非晶层，32为第二掺杂层，42为第二透明导电膜层，52为第二集电极。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.参考图2所示，本发明所涉及的异质结太阳能电池包括：单晶硅衬底10，依次层叠设置于单晶硅衬底10正面的第一本征非晶层21、第一掺杂层31、第一透明导电膜层41以及第一集电极51，依次层叠设置于单晶硅衬底10背面的第二本征非晶层22、第二掺杂层32、第二透明导电膜层42以及第二集电极52。
24.在具体实施过程中，所涉及的单晶硅衬底10的正面与异质结太阳能电池的受光面相对应，背面与异质结太阳能电池的背光面相对应。第一掺杂非晶硅层31与第二掺杂非晶硅层32的掺杂类型相反，其中一个为n型掺杂，即采用磷掺杂；另一个为p型掺杂，即采用硼掺杂。
25.本发明中，第一本征非晶层21的厚度小于第二本征非晶层22的厚度。
26.对于异质结太阳能电池而言，其受光面吸光效果对电池片的光电转化效率影响远大于背光面吸光效果对电池片的光电转化效率影响，由于第一本征非晶层21的厚度相对较小，能有效降低受光面的太阳光在经过第一本征非晶层21时的损耗，即能降低异质结太阳
能电池正面的短波吸收，可提高异质结太阳能电池的短路电流。
27.此外，由于第二本征非晶层22相对较厚，可以提高异质结太阳能电池背面的钝化效果。具体而言，较厚的第二本征非晶层22不但本身钝化效果较好，还能够尽量减小因第二掺杂层32中掺杂元素引入造成的缺陷对单晶硅衬底10与第二本征非晶层22界面钝化带来不良影响。如此可提升异质结太阳能电池的开路电压。
28.本发明通过第一本征非晶层21的厚度小于第二本征非晶层22的厚度设计，可以综合优化异质结太阳能电池的光电转化效率。
29.具体实施时，第一本征非晶层21的厚度为4-6nm，第二本征非晶层22的厚度为4-10nm。作为进一步优选，第二本征非晶层22的厚度为6-8nm。
30.本发明中所涉及的第一本征非晶层21与第二本征非晶层22均为非晶硅膜。
31.本发明中，第一掺杂层31为微晶氧化硅膜或微晶碳化硅膜。微晶氧化硅膜与微晶碳化硅膜相对现有技术所涉及的非晶硅膜具有更为优异的透光性，如此相对现有技术可进一步提高异质结太阳能电池的短路电流。另外，微晶氧化硅膜与微晶碳化硅膜的电导率也相对现有技术中所涉及的非晶硅膜、非晶氧化硅膜及非晶碳化硅膜具有一定的提升，如此能降低异质结太阳能电池的串联电阻，提高填充因子。
32.进一步地，本发明中所涉及的第二掺杂层32为微晶硅膜。掺杂的微晶硅相比于掺杂的非晶硅、微晶氧化硅或微晶碳化硅具有更高的电导率，第二掺杂层32选用微晶硅膜，也可以降低异质结太阳能电池的串联电阻，提高了填充因子。
33.作为进一步优选，第一掺杂层31的厚度小于第二掺杂层32的厚度。具体实施过程中，第一掺杂层31的厚度为4-8nm，第二掺杂层32的厚度为5-15nm。对于异质结太阳能电池而言，由于第一掺杂层31厚度相对较小，可以有效降低受光面的太阳光在经过第一掺杂层31时的损耗，进而可使得异质结太阳能电池具有较好的光电转化效率。
34.在本发明的一些具体实施例中，单晶硅衬底为n型单晶硅，第一掺杂层31为n型掺杂膜，第二掺杂层32为p型掺杂膜。即构成第一掺杂层31的微晶氧化硅膜或微晶碳化硅膜采用磷掺杂，构成第二掺杂层32微晶硅膜采用硼掺杂。
35.进一步地，本发明中，第一透明导电膜层41的厚度小于或等于第二透明导电膜层42的厚度。对于异质结太阳能电池而言，由于第一透明导电膜层41厚度相对较小，可以有效降低受光面的太阳光在经过第一透明导电膜层41时的损耗，进而可使得异质结太阳能电池具有较好的光电转化效率。具体实施过程中，第一透明导电膜41总厚度最佳控制在60-120nm，60-90nm为最佳。
36.基于本发明以上设计，所涉及的异质结太阳能电池相对现有技术所提供的异质结太阳能电池而言，效益(eff)、开路电压voc、短路电流isc以及填充因子ff方面均有一定幅度的优化提升。
37.本发明还提供了一种光伏组件，其具有以上所涉及的异质结太阳能电池。
38.本发明以下还展示了异质结太阳能电池的一种具体制作方式。
39.s1、硅片处理：选用n型单晶硅片，利用稀释溶度为5％的hf溶液去除表面氧化层，采用koh或naoh或四甲基氢氧化氨(tmah)加醇的方法，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成较浅的金字塔结构，进而形成单晶硅衬底10。
40.s2、本征层即掺杂层薄膜制作：通过pecvd工艺在n型单晶硅衬底10的正面依次形
成第一本征非晶层21与第一掺杂层31，在n型单晶硅衬底10的背面依次形成第二本征非晶层22与第二掺杂层32。
41.s3、透明导电膜制作：将完成非晶硅薄膜制作的单晶硅衬底10两表面分别采用pvd沉积、rpd沉积或磁控溅射沉积工艺制作第一透明导电膜41与第二透明导电膜42。
42.s4、集电极制作：用丝网印刷的方法在第一透明导电膜41与第二透明导电膜42上再分别印刷一层低温导电银浆，然后在150～300℃的低温下进行烧结形成良好的欧姆接触，进而形成第一集电极51以及第二集电极52。
43.可以理解，第一本征非晶层21、第一掺杂层31、第二本征非晶层22及第二掺杂层32分别在不同镀膜腔室内制作成型。此外，四层非晶层镀制过程中，在相应非晶层镀制前，所涉及镀膜腔室的温度及压强需要到达预定值，通常温度为180℃，压力控制在30-200pa。
44.为优化第一本征非晶层21、第二本征非晶层22对单晶硅衬底10的钝化效果，第一本征非晶层21、第二本征非晶层22的具体制作过程中，在通入sih4与h2时，可调节h2/sih4的稀释比，进而使得第一本征非晶层21、第二本征非晶层22具有多层不同特性的本征膜，通常h2/sih4的稀释比范围为0-250。
45.在制作第一掺杂层31时，若该膜层为微晶氧化硅膜，则将sih4、h2、co2和第一类型掺杂气体气体引入真空室；若该膜层为微晶碳化硅膜，则将sih4、h2、ch4和第一类型掺杂气体气体引入真空室。在具体实施过程中，为实现微晶氧化硅膜或微晶碳化硅膜的成型，所通入的h2与sih4的流量比具有较大比值，该比值通常大于制作非晶氧化硅或非晶碳化硅时h2与sih4的流量比。
46.在制作第二掺杂层32时，将sih4、h2和第二类型掺杂气体气体引入真空室。同理，在具体实施过程中，为使得第二掺杂层32由微晶硅膜构成，所通入的h2与sih4的流量比也具有较大比值，该比值通常大于制作非晶硅时h2与sih4的流量比。
47.应该当理解，本发明中，第一类型掺杂气体气体指的是ph3(磷化氢)气体与b2h6(乙硼烷)气体中的一种，第二类型掺杂气体气体指的是ph3(磷化氢)气体与b2h6(乙硼烷)气体中的另一种。
48.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
49.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。