[发明专利]一种低温制备正面无栅极的异质结太阳电池的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高效太阳能电池领域，特别是涉及一种低温制备正面无栅极的异质结太阳电池的工艺。

背景技术

异质结太阳能电池（HJ）和背接触的太阳能电池（IBC）是目前流行的两种高效电池，其光电转换效率均可以达到24%以上，远高于目前普通晶体硅电池18-19%的转换效率。然而对于HJ电池而言，光入射面上的栅线设计使得电池的吸收光面积减少，从而降低短路电流，影响太阳电池最终的转化效率。IBC电池基本上消除了上述HJ电池中存在的正面栅线电极的遮光损失，更充分地利用了光照，提高了电池效率，但在现有技术中IBC电池的制备采用了复杂的高温工艺过程，使得其钝化材料选择收到限制，特别是不能选择钝化效果好的非晶硅材料，从而限制了电池开路电压的提高。

近些年来新出现的正面无栅极的异质结高效电池能够将HJ电池高效钝化层（非晶硅钝化层）与IBC电池的高入射光透过率（正面无栅极遮挡）的优势相结合，预计可以实现高于26%的转换效率，将是未来最有前景的高效晶体硅电池，极具发展潜力。但是在现有技术中这种高效电池的制备工艺为先在衬底表面沉积一层掺杂型非晶硅薄膜，例如P型薄膜，然后利用刻蚀工艺对该薄膜进行刻蚀，再对刻蚀部分沉积N型薄膜，以此来形成交叉指型交替分布的P型和N型非晶硅薄膜。该种技术将会因为含有刻蚀步骤而对薄膜表面产生损伤，同时制作工艺复杂成本较高，不适合大规模工业生产。

发明内容

本发明提供了一种低温制备正面无栅极的异质结太阳电池的工艺，通过在较低温度下利用PECVD方法来沉积呈交叉指型交替分布的P型和N型非晶硅薄膜，并且通过采用掩膜版与不同遮板的组合分别沉积P型和N型非晶硅薄膜，来避免现有技术中因刻蚀步骤所引入的损伤，同时，由于不需要频繁的清洗掩膜版和遮板，也简化了HJ电池与IBC电池的结合步骤，适用于工业生产。

为了达到以上目的，本发明提供了一种低温制备正面无栅极的异质结太阳电池的工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：

第一步，对晶体硅进行清洗和制绒，使所述晶体硅的前表面具有绒面陷光结构；

第二步，在所述晶体硅的前表面依次沉积非晶硅钝化层、减反射层，并在后表面上沉积非晶硅钝化层；

第三步，在所述后表面的非晶硅钝化层上依次放置掩膜版和第一遮板，所述掩膜版包含有覆盖区域、呈交叉指型交替排布的第一镂空区域和第二镂空区域，所述第一遮板遮盖住所述掩膜版的覆盖区域和第一镂空区域，然后采用PECVD方法在所述第二镂空区域的表面沉积N型或者P型非晶硅薄膜；

第四步，将所述第一遮板替换为能遮盖所述覆盖区域和第一镂空区域的第二遮板，采用PECVD方法在所述第一镂空区域的表面沉积与第三步中所述非晶硅薄膜导电类型相反的P型或者N型非晶硅薄膜，

第五步，将所述第二遮板替换为能遮盖所述掩膜版的覆盖区域的第三遮板，并在所述第一镂空区域和第二镂空区域表面沉积TCO薄膜。

第六步，取出所述第三遮板和掩膜版，在所述TCO薄膜表面制备金属电极，形成电池片。

可选地，呈交叉指型交替排布的所述第一镂空区域和所述第二镂空区域形状相同。

可选地，形状相同的所述第一镂空区域与第二镂空区域的截面可以是长方形、倒梯形或者倒台阶形。

可选地，呈交叉指型交替排布的所述第一镂空区域和所述第二镂空区域为等间隔交替分布。

可选地，所述掩膜版的高度范围为20-500μm，所述非晶硅钝化层的厚度范围为3-12nm，所述P型或N型非晶硅薄膜的厚度范围为5-20nm,所述TCO薄膜的厚度范围为40-1000nm。

可选地，所述晶体硅可以为N型单晶硅、P型单晶硅、N型多晶硅、P型多晶硅中的任一种。

可选地，第二步中所述减反射膜可以为采用PECVD与PVD方法制备的SiNx , SiOx, 或者 SiOx/SiNx 叠层，所述非晶硅钝化层可以采用PECVD方法制备。 

可选地，所述TCO薄膜可以为采用PVD、LPCVD或APCVD方法制备的以ITO、ZnO:B、FTO、GZO或AZO为材料的透明导电层。

可选地，所述PECVD方法涉及的工艺温度范围为130-300℃。

可选地，第六步中制备金属电极可以采用丝网印刷、PVD或电镀方法。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：