[发明专利]一种过饱和掺杂高效异质结电池及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池的制作方法，尤其涉及一种过饱和掺杂高效异质结电池及其制作方法。

背景技术

石化能源对环境污染严重，而且还面临着资源越来越少的危险，太阳能作为新型绿色能源有望成为未来的主要能源之一。太阳能电池是利用太阳能的有效方法之一，发展方向是提高转化效率、降低生产成本。目前，利用非晶硅薄膜作为窗口层，单晶硅片作为衬底，形成的异质结太阳能电池既利用了低温的薄膜沉积工艺，又发挥了晶体硅高迁移率的优势，制备工艺简单，具有实现高效率、低成本的发展前景。

在现有的异质结太阳能电池中，由于位于硅带隙中的深能级是最有效的载流子复合中心，对光生载流子具有很大的复合效应，减小载流子的寿命，进而严重影响电池效率，所以，在制备中会极力消除和避免深能级杂质。但是，当深能级杂质的掺杂浓度足够高，高浓度深能级中心波函数相互交叠，载流子可以在深能级之间做共有化运动时，可以在禁带中形成杂质能带。这种中间带的形成能够有效抑制深能级杂质的非辐射复合，减小其对载流子寿命的危害。

发明内容

发明目的：本发明的发明目的是提供一种过饱和掺杂高效异质结电池及其制备方法，电池晶硅上表面掺入过饱和硒元素形成硅-硒掺杂层，不但能够有效抑制深能级杂质的非辐射复合，减小其对载流子寿命的危害，突破S-Q理论极限，而且背面形成BSF结构，增加长波吸收提高短路电流，从而提高电池的光电转换效率。

技术方案：本发明所述的一种过饱和掺杂高效异质结电池，包括晶硅、正电极、从上至下依次位于晶硅背面的非晶硅薄膜、导电薄膜和金属电极，所述晶硅上表面为掺入过饱和硒元素形成的硅-硒掺杂层，所述正电极位于硅-硒掺杂层上。

所述非晶硅薄膜包括从上至下的本征非晶硅薄膜和P+型非晶硅薄膜。

所述本征非晶硅薄膜和所述P+型非晶硅薄膜都为氢化纳米硅薄膜。

所述导电薄膜为透明导电膜。

本发明所述的一种过饱和掺杂高效异质结电池的制作方法，包括以下步骤：

步骤一、将已经去除表面损伤层及制备绒面的晶硅衬底中过饱和的掺入硒元素，形成上表面硅-硒掺杂层；

步骤二、在所述硅-硒掺杂层上制备正电极；

步骤三、在晶硅背面制备非晶硅薄膜；

步骤四、在所述非晶硅薄膜上依次制备导电薄膜和金属电极。

所述步骤一中，采用高能离子注入的方法在晶硅衬底中渗入剂量为6×10¹⁵/cm²硒元素，使得晶硅上表面形成过饱和硒掺杂的硅-硒掺杂层。

所述步骤二中在硅-硒掺杂层上制备正电极的步骤包括：

（a）、采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法在硅-硒掺杂层上沉积1μm的二氧化硅作为掩膜；

（b）、采用电阻热蒸发的方式在光刻成图形面蒸镀钛/钯/银电极，然后采用丙酮出电极图形，再采用氢氟酸缓冲液将图形内的二氧化硅腐蚀干净。

所述步骤三中在晶硅背面制备非晶硅薄膜的步骤包括：

（a）、以氢气、硅烷为反应气体，在250℃的温度下，采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）的方法在晶硅背面沉积5-10nm氢化纳米硅薄膜作为本征非晶硅薄膜；

（b）、以氢气、硅烷、乙硼烷为反应气体，在250℃的温度下，用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）的方法在本征非晶硅薄膜上沉积10nm的氢化纳米硅薄膜作为P+型非晶硅薄膜。

所述步骤五中，采用磁控溅射（PVD）技术在非晶硅薄膜上依次沉积导电薄膜和金属电极。

有益效果：本发明与现有的异质结太阳能电池技术相比，其显著特点是电池晶硅上表面掺入过饱和硒元素形成硅-硒掺杂层，不但能够有效抑制深能级杂质的非辐射复合，减小其对载流子寿命的危害，突破S-Q理论极限，而且背面形成BSF结构，增加长波吸收提高短路电流，从而提高电池的光电转换效率。

附图说明

图1是本发明的实施例中的过饱和掺杂高效异质结电池的结构示意图；

图2是图1中正电极结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

如图1及图2所示，本发明实施例提供的一种过饱和掺杂高效异质结电池，包括晶硅3、正电极1、从上至下依次位于晶硅3背面的本征非晶硅薄膜4、P+型非晶硅薄膜5、透明导电膜（TCO）6和金属电极7，晶硅3上表面为掺入过饱和硒元素形成的硅-硒掺杂层2，正电极1位于硅-硒掺杂层2上。