[发明专利]一种高效晶体硅太阳电池局部背接触结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳电池，特指一种高效晶体硅太阳电池局部背接触结构的制备方法。

背景技术

利用新能源是当前世界各国必须首先解决的重大课题，而太阳能具有清洁、使用安全、取之不尽、利用成本低且不受地理条件限制等诸多优点，是解决能源和环境问题的理想能源；虽然光伏技术近几年取得了突飞猛进的进步，但是如何进一步提高电池效率，降低成本仍然是个迫切要解决的问题。

在所有太阳电池中，晶体硅太阳电池的转换效率最高，技术也最为成熟，应用最为广泛；对晶体硅太阳电池，在少数载流子寿命大大提高和有发射区钝化的基础上，发生在背表面的复合和背表面对光的内反射作用成为影响光电转换效率的关键；常规晶体硅太阳电池采用所谓“全Al 背场”结构，尽管这种结构有很多优点，但由于烧结形成的Al₂Si 合金背表面在减少复合和背反射效果方面的局限，特别是Al₂Si 合金区本身即高复合区，限制了电池效率的进一步提高；在此背景下，局部背接触结构开始应用于高效晶体硅太阳电池；局部背接触结构的特点是：背面电极接触只占整个背表面的很小部分，其余部分则覆以钝化层，钝化层上蒸镀金属作背反射面，这种结构有利于降低少子的背表面复合，

目前采用局部背接触结构的高效太阳电池，主要有激光刻槽技术制作栅连线，即在电池背面先生长钝化层，如氧化铝；然后激光刻槽；化学清洗；涂铝桨，高温烧结；高温烧结的目的是实现良好的欧姆接触，在此过程中，激光刻槽，会对钝化层造成不同程度的破坏，导致背表面的载流子复合效率提高；高温烧结会降低钝化层的钝化效果，产生单晶硅的高温缺陷，从而降低电池效率；除了激光刻槽技术，德国Frauhofer太阳能研究所【R．Preu，schneiderloehner，Stephan Glunze．Method of semiconductor-metal contact through a dieleer， producing【P】．USA，Jan．2006，Patent No.：US698221882】提出激光烧结电极技术，具体工艺过程为【S．w．Glunz．New concepts for high-efficiency silicon solar Materials＆Solar cells．Solar Energy materials Cells, 2006, 3276~3284】：在完成了电池前表面的结构工艺后，首先在硅片的背面沉积一层钝化膜，接着在钝化膜上镀一层铝，然后在要制备电极的铝膜上用激光烧蚀，使铝穿透介质钝化层融人体硅基体并与硅形成良好的欧姆接触；由于用作电极的目前多为较厚的铝材料(大于2 μm，以使太阳电池有小的串联电阻)，这样就需要选择较长波长的1064 nm激光，以实现铝膜对激光的适合吸收深度，使铝硅界面融化和再结晶；另外，由于光斑对材料的损伤区域和电极的欧姆接触面积优化的结果，使得激光烧结使用的激光束斑达到了80～120 μm，还有激光烧结时，材料表面被激光熔融的点呈分立排布，间距在0.5 mm左右。

本发明不同于上述方法，利用氧化铝做背钝化层，利用激光热效应和化学还原相结合的方法，在氧化铝钝化层上进行扫描，在激光热效应作用下，把氧化铝还原成铝，并由于局域高温效应，实现铝栅线和硅良好的欧姆接触。

发明内容

本发明提出一种高效晶体硅太阳电池局部背接触结构的制备方法，即利用氧化铝做背钝化层，采用飞秒激光热效应和化学还原相结合的方法，在氧化铝钝化层上进行扫描，实现电池的背面栅电极制作。

超短、超强和高聚焦能力是飞秒激光的三大特点，飞秒激光可以将其能量全部、快速、准确地集中在限定的作用区域，采用飞秒激光扫描，可制作更细的栅连线，降低激光辐照损伤，有利于电池效率的进一步提高。

该发明一方面可简化工艺；另一方面在保证良好欧姆接触的同时，显著降低对钝化层的破坏，从而提高电池效率； 

本发明高效晶体硅太阳电池局部背接触结构的制备所采用的核心技术方案包括如下步骤：

（1）氧化铝钝化层的制备：包括但不限于利用原子层沉积（ALD）技术制备氧化铝薄膜；

（2）飞秒激光扫描：在氢气或一氧化碳气氛下，利用激光在钝化层上所需位置扫描，形成栅连线；

（3）蒸镀铝层：利用热蒸发或电子束蒸发在经激光扫描后的氧化铝钝化层上沉积铝层。

具体为：

1、氧化铝钝化层的制备：利用ALD技术制备氧化铝薄膜，以三甲基和去离子水为液态源，在100～250℃下沉积氧化铝层，沉积厚度20～50nm。