[发明专利]异质浮动结背钝化的HIT太阳能电池结构及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是一种异质浮动结背钝化的HIT太阳能电池结构及其制备工艺。

背景技术

太阳能发电是目前最具潜力的绿色清洁能源，而高效太阳能电池片是太阳能发电的核心。目前太阳能电池产业化和成熟度最高的电池材料仍为晶体硅电池，但未来实现平价入网的太阳能电池技术应该是基于薄膜技术的太阳能电池。现有的高效晶体硅电池技术中背钝化技术差别最大。晶体硅背钝化程度的好坏不仅影响太阳能电池的长波入射光响应、开路电压的高低，甚至还能影响太阳能电池的温度特性，因而对晶体硅组件性能都有重大影响。

完全基于薄膜技术的非晶硅电池存在效率的衰减问题，其原因是非晶硅薄膜电池的光吸收层为几百纳米厚的非晶硅层，而在长时间光照下，非晶硅太阳电池中会产生光生亚稳态，这种光生亚稳态会使光生载流子的复合增大，降低非晶硅薄膜电池的量子效率即S-W效应。三洋公司提出了一种新的结构，即利用晶体硅做光吸收层，用非晶硅同时做钝化层和P、N掺杂层，这样就避免了非晶硅的效率衰减问题，又利用了非晶硅薄膜的良好特性。三洋公司称这种晶体硅双面沉积非晶硅掺杂层的结构为HIT结构(Heterojunction with Intrinsic Thin layer)并制备出效率高达23％的异质结HIT电池。其电池高效率的原因是(1)利用晶体硅做光吸收层，避免了非晶硅薄膜电池的光致衰减问题(2)非晶硅具有氢钝化效果(3)非晶硅的带隙大于晶体硅的带隙，因而在非晶硅和晶体硅的P-N结或N-N+高掺-低掺结不仅具有同质结的静电场还具有由亲合势差异导致的有效场。

目前晶体硅背钝化的主流技术是用P-P+或N-N+同质掺杂的高掺-低掺结(high-low junction)背钝化技术。三洋的双面HIT电池即是采用这种背钝化方案，在N型晶硅衬底上沉积N+非晶硅层，形成N-N+背电场。另一种背钝化方案则是采用浮动P-N结的背钝化结构即PERF太阳能电池结构(passivated emitter，rear floating p-n junction)，它在晶硅衬底背面采用定域同质扩散形成高-低结和热氧化SiO2钝化的同时，还在SiO2层下面形成一个扩散P-N结。由于P-N处结于SiO2层下面，不和背电极直接接触，因而该P-N结也被称为浮动结(floating junction)。PERF电池的研究表明理想的浮动结背钝化具有比SiO2层更好的背钝化效果，具有更低的表面复合速率，开路电压达到720mV。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种异质浮动结背钝化的HIT太阳能电池结构及其制备工艺，提高HIT太阳能电池的背钝化效果，进而提高发电效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种异质浮动结背钝化的HIT太阳能电池结构，在N型晶硅衬底的上表面及下表面局部设置P型非晶硅层，形成异质P-N结结构，下表面局部的异质P-N结结构被绝缘薄膜层隔离，构成浮动结背钝化结构，N型晶硅衬底的下表面的背电极由设置在N型晶硅衬底下的N型非晶硅层构成，且背电极与异质P-N浮动结背钝化结构互相电绝缘，在N型晶硅衬底上表面的异质P-N结结构和N型晶硅衬底的下表面的背电极上具有导电电极层。绝缘薄膜层可以采用HIT工艺制程中常见的绝缘薄膜材料，如ZnO绝缘薄膜层，In2O3绝缘薄膜层等，甚至可以采用本征的非晶硅薄膜层。

浮动结背钝化结构中P型非晶硅层和N型晶硅衬底之间还具有本征非晶硅层，背电极中N型非晶硅层和N型晶硅衬底之间还具有本征非晶硅层。浮动结背钝化结构中的本征非晶硅层的引入主要是利用氢化非晶硅的氢钝化效果，降低少子复合速率。

为进一步增加了浮动结的背钝化效果，导电电极层在覆盖背电极的同时覆盖浮动结背钝化结构。

透明导电电极层7可以是Al掺杂的ZnO或Sn掺杂的In2O3等，，与常规的HIT工艺制程一致。Al掺杂的ZnO即为AZO透明导电电极层，Sn掺杂的In2O3即为ITO透明导电电极层。