[发明专利]一种背接触异质结太阳能电池及其制备方法

说明书

一种背接触异质结太阳能电池及其制备方法，属于太阳能光伏电池的技术领域，包括衬底，在衬底的正面依次向上设置有非晶SiO_x层、非晶SiN_x层，在衬底的背面借助绝缘隔离区间隔、交替设置有电子产生及收集区和空穴产生及收集区，所述电子产生及收集区包括在衬底背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I1、n型氢化纳米硅层、本征氢化非晶硅层I2、p型氢化纳米硅层、ITO层、电子收集电极；所述的空穴产生及收集区包括在衬底背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I2、p型氢化纳米硅层、ITO层、空穴收集电极。本发明提高了电池的转换效率、降低了生产成本，结构更优化，简化了工艺步骤。

技术领域

本发明属于太阳能光伏电池的技术领域，涉及一种背接触异质结太阳能电池及其制备方法。本发明在技术上引入隧穿结，在工艺中采用两次激光划线，实现了电池p、n掺杂的分区和隔离，既综合了异质结和背接触两种电池的优点，又克服了传统背接触技术工艺复杂的缺点，从而实现了在降低生产成本的基础上提高电池光电转换效率的目的。同时进一步提高了电池的转换效率、降低了生产成本，结构更优化，简化了工艺步骤。

背景技术

能源危机和环境污染问题促进了清洁能源的广泛研究与应用开发。太阳能光伏发电具有资源充足、清洁、安全、寿命长等优点，已成为可再生能源技术中发展最快、最具活力的研究领域。目前市场上的太阳能光伏电池主要有晶体硅电池(包括单晶硅、多晶硅)、非晶硅薄膜、碲化镉薄膜及铜铟镓硒薄膜太阳电池等。高效化是目前太阳电池的发展趋势，也是降低发电成本的关键。高效电池技术主要有P型单晶硅PERC、N型PERT、TOPCon、背接触太阳电池(IBC)和晶体硅/非晶硅异质结电池等，其中晶体硅/非晶硅异质结太阳电池综合了晶体硅电池和非晶硅电池的优点，近年来得到了迅速的发展，是一种非常有应用前景的高效电池技术。2009年5月，Sanyo公司将异质结电池(HIT)的转化效率提高到23％，而在被Panasonic收购后的2013年，异质结电池实验室转换效率达到了24.7％。同时，背接触太阳电池由于正极和负极都位于电池片的背面，其正面没有栅线遮挡，大幅度提高了电池的短路电流和光电转换效率，受到了大家的广泛关注。

在各种高效太阳电池技术中，把异质结技术和背接触技术相结合的背接触异质结电池(HBC)，保留了二者的优点，被认为是一种最有发展前途的高效太阳电池技术。目前这种背接触异质结电池最高效率已经达到了26.57％。但是，制备HBC电池需要反复进行光刻操作，增加了工艺复杂性和过程控制难度，非常不利于低成本大规模生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型背接触异质结太阳电池结构及其制备方法。本发明①通过提高p、n掺杂层的晶化率，实现了电子在np界面的隧穿；②通过一次激光划线，实现了p、n掺杂的分区，结合二次激光划线，实现p、n掺杂区的有效隔离。隧穿效应配合两次激光划线避免了传统工艺步骤中需要对n型掺杂层表面的p型掺杂层进行光刻去除的操作。在工艺过程中，第一次激光划线控制分区宽度，第二次激光划线通过调整激光能量密度确定划线深度，在保证隔离区宽度和p型掺杂区纵向深度远低于n型掺杂区的情况下，实现了p、n掺杂区的隔离，提高了电池正负极之间的绝缘性能，防止漏电。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

一种背接触异质结太阳能电池，包括衬底，在衬底的正面依次向上设置有非晶SiO_x层、非晶SiN_x层，在衬底的背面借助绝缘隔离区间隔、交替设置有电子产生及收集区和空穴产生及收集区，所述电子产生及收集区包括在衬底背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I1、n型氢化纳米硅层、本征氢化非晶硅层I2、p型氢化纳米硅层、ITO层、电子收集电极；所述的空穴产生及收集区包括在衬底背面依次向外设置的本征氢化非晶硅层I2、p型氢化纳米硅层、ITO层、空穴收集电极。

所述衬底为n型单晶硅，厚度100～200μm，电阻率为2Ω﹒cm～13Ω﹒cm，晶向为<100>。