[发明专利]单晶硅双面太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳电池及其制备方法，尤其涉及一种单晶硅双面太阳电池及其制备方法，属于太阳电池技术领域。

背景技术

追求提高电池转换效率，同时降低甚至维持制造成本及是业界不断追求的目标和提高自身竞争力之所在。相对于单面受光的传统晶体硅太阳电池，双面太阳电池利用正、背两个受光面，可以获得更高的光电流密度，很大程度地提高发电功率。根据安装地面和环境，基于双面太阳电池的光伏发电系统可以获得10至30％的功率增益。

双面太阳电池结构包括：正、背面的绒面形貌结构、pn结发射极、钝化减反介质层、正、背面电极等。其中，背面的绒面可以有效地提高地面和环境反射光在双面电池背面的吸收，是双面太阳电池的重要结构。目前双面太阳电池的背面都采用与正面类似的绒面形貌结构，即制绒获得的金字塔分布紧密，相互交叠。虽然这种紧密分布的金字塔有利于最大限度地吸收直射光，但不一定是漫反射光的最佳光吸收结构，并且较高的表面积会带来少数载流子复合。因此，双面太阳电池的背面结构有待进一步优化。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种单晶硅双面太阳电池，优化太阳电池少数载流子表面负荷和光学吸收特性，提高量子转换效率。

本发明的另一方面，提供一种单晶硅双面太阳电池的制备方法，提高太阳电池的转换效率和生产效率。

为此，本发明采用如下技术方案：

单晶硅双面太阳电池，在单晶硅衬底(100)的正面依次形成正面制绒形貌结构(1)、正面PN发射结(2)、正面钝化减反介质层(3)以及正面电极(4)，在单晶硅衬底的背面依次形成背面制绒形貌结构(5)、背表面场(6)、背面钝化减反介质层(7)以及背面电极(8)，其特征在于：所述背面制绒形貌结构(5)为平台形绒面，各平台结构(5a)分散，或者，平铺，或者，部分分散、部分平铺、部分相连、部分交叠地分布在硅衬底上；所述平台结构(5a)具有与硅衬底(100)相连接的下平面及下平面相对的上平面，下平面的尺寸大于上平面；所述上平面的边长为2至10μm，平台结构(5a)的高度为1至8μm。

进一步地，所述正面钝化减反介质层(3)和背面钝化减反介质层(7)分别为由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅、非晶硅、微晶硅、氧化铟锡或者氧化钛为材料组成的单层膜或多层膜。

进一步地，所述正面电极(104)、背面电极(108)为银、铝、铜、镍、钛、锡、铅、镉、金、锌的一种或多种金属或其合金。

本发明中，“分散”是指各平台结构(5a)的底部互不接触；“平铺”是指各相邻平台结构(5a)的底部相互接触，但无交错、重叠；“部分相连”是指部分相邻平台结构(5a)的底部相互接触，但无交错、重叠；“部分交叠”部分相邻平台结构(5a)重叠在一起；“部分分散、部分平铺、部分相连、部分交叠地分布在硅衬底上”可以是所述四种分布方式任意两种或两种以上的组合。

本发明的另一方面，提供一种单晶硅双面太阳电池的制备方法，用于制备所述单晶硅双面太阳电池，包括如下步骤：

S1：在单晶硅衬底表面制绒；

S2：正面掺杂形成发射结；

S3：去除背面含杂质玻璃层；

S4：湿化学法制备背面平台结构，并去除背面掺杂层；

S5：背面掺杂形成背表面场；

S6：制备正面、背面钝化减反介质层；

S7：制备正面、背面电极。

在步骤S4中，湿化学法制备背面平台结构所采用的化学药剂有氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、硝酸、磷酸、氢氟酸、乙醇、异丙醇或乙二醇中的一种或两种以上混合的水溶液；制备温度是60至80℃，时间是10-900秒。

进一步地，在步骤S2和S3之间，还包括如下步骤：S2-1：正面沉积阻挡层。

进一步地，在步骤S5和S6之间，还包括如下步骤：S5-1：使用氢氟酸去除正面的氧化硅、磷硅玻璃和背面的硼硅玻璃。

本发明的单晶硅双面太阳电池，通过在电池的背面设置平台形绒面，减少太阳电池背面绒面的表面积，明显地降低光生少数载流子在背表面的复合；正面入射的长波长光在背表面的反射增加，透射减小，重新被太阳电池吸收。因此，通过背面平台形貌结构，可以优化双面太阳电池的少数载流子表面复合和光学吸收特性，提高量子转换效率。

本发明的单晶硅双面太阳电池的制备方法，仅仅增加一道湿化学方法制备背面平台形貌结构，工艺相对简单，适合于低成本、大批量、稳定的工业制造。

附图说明