[发明专利]一种新型IBC结构N型硅异质结电池及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能电池制造领域，具体为一种新型IBC（Interdigitated back-contacted）结构N型硅异质结电池及制备方法。

背景技术

在能源短缺、环境污染问题日益突出的背景下，发展可再生能源已成为全球的重大课题，利用太阳能则是发展可再生能源的一个重点方向，世界光伏市场在过去十年一直保持着年均30％以上的高速增长，2009年增幅更是达到惊人的152.8%。产量由2008年的7.91GW增至2009年的近20GW。与国外先进电池制备技术相比，我国晶硅太阳电池制备技术还是相对落后，基本流程由在P型N型硅衬底上以制绒、扩散、刻蚀、沉积减反膜、丝网印刷方法制造太阳电池。

然而P型晶硅电池受氧的影响会出现性能上的衰退。而N型电池硼含量少，性能的稳定性高于P型晶硅电池。同时由于N型电池的少子寿命更高，这对于制备更高效的太阳电池奠定了基础。

目前，现有的N型晶硅太阳电池主要为前发射极N型电池，主要是通过在N型衬底上通过表面硼扩散的方法制备PN结，然后通过丝网印刷，蒸镀等方法制备前电极。但是此种N型晶硅电池前表面的磷原子在紫外光的作用下，仍然可以和衬底中的氧形成硼氧键，在长时间的紫外光照射下，电池仍有衰退现象，因此不利于太阳电池效率的提升。同时此传统电池的有栅极的遮挡，并且在900度左右的高温硼扩散过程，降低了N型硅衬底的少子寿命，使得电池效率的进一步提高受到限制。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中的问题,本发明提供了一种结构合理，工艺简单，光电转换率较高的IBC结构的N型异质结电池及其制造方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明所述的一种新型IBC 结构N型硅异质结电池，它包括： N型硅衬底、氮化硅薄膜、三氧化二铝薄膜、本征非晶硅、P型非晶硅、N型重掺杂区、电池的正极、电池的负极；所述N型硅衬底前表面覆有三氧化二铝薄膜，三氧化二铝层薄膜上覆有氮化硅薄膜；所述N型硅衬底的背表面沉积本征非晶硅和P型非晶硅，本征非晶硅和P型非晶硅上设有凹槽，凹槽底部为N型重掺杂区，凹槽内设有电极负极；P型非晶硅背表面设有电池的正极。

本发明还公开了一种新型IBC 结构N型硅异质结电池的制备方法，该方法的具体步骤如下：

（a）选择N型硅衬底，且N型硅衬底的电阻率在0.3 ??cm 到6 ??cm 之间，少子寿命大于300us；

（b）对N型硅衬底表面绒面化并进行化学清洗；

（c）在N型硅衬底的背表面沉积本征非晶硅和P型非晶硅；

（d）制备N型重掺杂区；

（e）在N型硅衬底的前表面制备三氧化二铝薄膜;

（f）在三氧化二铝薄膜的前表面制备氮化硅薄膜；

（g）制作电池的正极和负极；

（h）退火。

本发明中所述（b）对N型硅衬底表面绒面化并进行化学清洗的方法为：对于N型硅衬底，采用氢氧化钠或氢氧化钾溶液在衬底的表面制备出金字塔形状的陷光结构，氢氧化钠或氢氧化钾溶液的浓度范围为0. 5%～2.5%；随后用盐酸和氢氟酸混合溶液进行清洗；盐酸：氢氟酸配比为1:2 ～1:3；盐酸和氢氟酸混合溶液的浓度为0.8% ～1.2%。

表面绒面化的目的是形成由金字塔形状的绒面，增加太阳光在表面的折射次数，增加光线在硅衬底中的光程，提高太阳光的利用率。

化学清洗的目的是去除表面的杂质，为后续的扩散准备。

本发明中所述步骤（d）制备N型重掺杂区的方法为:

（d11）开槽：采用激光开槽，或印刷腐蚀浆料开槽；

（d12）喷磷源；采用喷洒的方式在N型硅衬底表面涂上一层浓度为5% 到10%磷酸；

（d13）激光掺杂：用355nm的UV激光在开槽处激光掺杂；

（d11）中，激光开槽的方法为：采用355nm的UV激光在N型硅衬底的背表面开槽，去除本征非晶硅和P型非晶硅，开槽的宽度在100nm到300nm；

（d11）中，印刷腐蚀浆料开槽的方法为：把腐蚀浆料印刷到开槽的位置，去除本征非晶硅和P型非晶硅，开槽的宽度在100nm到300nm；开槽后用纯水把浆料洗掉；

磷源的主要作用是为重掺杂N型区提供杂质源，激光掺杂是在开槽的区域形成N型重掺杂区。

本发明中所述步骤（d）制备N型重掺杂区的方法还可采用如下方法:

（d21）喷磷源；采用喷洒的方式在N型硅衬底表面涂上一层浓度为5% 到10%磷酸；