高光电转化效率的太阳能电池.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910886639.7 (22)申请日 2019.09.19 (71)申请人 苏州拓升智能装备有限公司 地址 215000 江苏省苏州市吴中区木渎镇 金枫南路1258号B3幢二楼 (72)发明人 王玉明张杰朱永生杨宝海 李敦信 (74)专利代理机构 北京远大卓悦知识产权代理 事务所(普通合伙) 11369 代理人 韩飞 (51)Int.Cl. H01L 31/0216(2014.01) H01L 31/068(2012.01) H01L 31/18(2006.01) (54。

2、)发明名称 一种高光电转化效率的太阳能电池 (57)摘要 本发明公开了一种高光电转化效率的太阳 能电池， 包括从上至下依次层叠设置的上透明导 电减反膜、 P发射极、 N型硅片基底、 二氧化硅钝化 层、 掺杂多晶硅薄膜层及下透明导电减反膜， 其 中， 所述上透明导电减反膜的上表面及下透明导 电减反膜的下表面分别设有上电极及下电极。 根 据本发明， 其简化了硅体晶电池的制备流程， 降 低了制备温度， 降低了二氧化硅钝化层在高温条 件下被掺杂硅薄膜污染的风险， 进而提高了电池 制备良率。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 110649104 A 2020.01.03 CN 11064910。

3、4 A 1.一种高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 包括从上至下依次层叠设置的上 透明导电减反膜(2)、 P发射极(3)、 N型硅片基底(4)、 二氧化硅钝化层(5)、 掺杂多晶硅薄膜 层(6)及下透明导电减反膜(7)， 其中， 所述上透明导电减反膜(2)的上表面及下透明导电减反膜(7)的下表面分别设有 上电极(1)及下电极(8)。 2.如权利要求1所述的高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 所述太阳能电池的 制备方法包括如下步骤： 步骤1， 提供N型硅片基底(4)； 步骤2， 对N型硅片基底(4)的上表面进行硼掺杂以形成P发射极(3)； 步骤3， 采用PECVD法在N型硅片基底。

4、(4)的下表面上沉积薄膜以在N型硅片基底(4)的下 表面上依次沉积形成二氧化硅钝化层(5)及掺杂硅薄膜(6)以制备获得电池胚体； 步骤4， 将电池胚体的上下表面进行沉积处理以使得电池胚体的上下表面分别形成有 上透明导电减反膜(2)及下透明导电减反膜(7)； 步骤5， 在经过步骤4沉积处理后的电池胚体的上下表面分别接入上电极(1)及下电极 (8)。 3.如权利要求2所述的高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 步骤1与步骤2之间 还设有： 步骤11， 对N型硅片基底(4)的上下两面进行制绒及化学清洗。 4.如权利要求2所述的高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 步骤2与步骤3之间 还设。

5、有： 步骤21， 对N型硅片基底(4)的下表面进行抛光及清洗。 5.如权利要求2所述的高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 步骤3与步骤4之间 还设有： 步骤31， 对步骤3中制得的电池胚体的上下表面进行蚀刻及化学清洗。 6.如权利要求3所述的高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 步骤11中的制绒及 化学清洗方法采用碱液制绒法， 所用的碱液为KOH或NaOH， 其中， N型硅片基底(4)的绒面金 字塔尺寸控制在110 m， 反射率控制在13以下。 7.如权利要求2所述的高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 步骤2中硼掺杂方 法采用扩散法或离子注入法以形成P发射极(3)。 8.。

6、如权利要求4所述的高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 步骤21中的抛光方 法为悬浮式酸性化学抛光法： 将N型硅片基底(4)的下表面浸泡在酸性抛光溶液中， 使得N型硅片基底(4)下表面上的 金字塔绒面被酸性抛光溶液完全腐蚀去除。 9.如权利要求2所述的高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 步骤3中掺杂的元 素为N、 P、 As、 Sb、 Bi中的至少一种， 其中， PECVD法的沉积温度控制在200300， 二氧化 硅钝化层(5)的薄膜厚度控制在15nm， 掺杂硅薄膜(6)的薄膜厚度控制在10100nm。 10.如权利要求5所述的高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 步骤31。

7、中对电池 胚体的上表面进行蚀刻的方法采用印刷蚀刻膏法， 并且在蚀刻后依次进行烘干与清洗， 以 去除PECVD边缘绕镀对电池性能的影响。 权利要求书 1/2 页 2 CN 110649104 A 2 11.如权利要求2所述的高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 步骤4中的透明导 电减反膜为氧化铟锡、 掺钨氧化铟及氧化锌中的一种， 沉积过程中， 透明导电减反膜的沉积 温度控制在100200， 透明导电减反膜的沉积厚度控制在60120nm。 12.如权利要求1所述的高光电转化效率的太阳能电池， 其特征在于， 上电极(1)及下电 极(8)由采用电镀法成形的铜材料制成。 权利要求书 2/2 页 3。

8、 CN 110649104 A 3 一种高光电转化效率的太阳能电池 技术领域 0001 本发明涉及晶体硅太阳能电池领域， 特别涉及一种高光电转化效率的太阳能电 池。 背景技术 0002 在光伏领域中， 高效太阳能电池是广大光伏厂商研究的热点方向。 在研究和实现 进一步提高太阳能电池效率的过程中， 发明人发现现有技术中的晶体硅太阳能电池至少存 在如下问题： 0003 目前晶体硅电池在实验室中的最高效率在25.8左右， 已经快接近晶体硅电池的 理论效率极限， 再往上提升效率将会变得非常困难； 现有技术中晶体硅电池的制备流程较 为复杂， 同时涉及到的高温步骤较多， 造成了良率偏低等问题。 0004 。

9、有鉴于此， 实有必要开发一种高光电转化效率的太阳能电池， 用以进一步提升太 阳能电池的效率。 发明内容 0005 针对现有技术中存在的不足之处， 本发明的主要目的是， 提供一种高光电转化效 率的太阳能电池， 其简化了硅体晶电池的制备流程， 降低了制备温度， 降低了二氧化硅钝化 层在高温条件下被掺杂硅薄膜污染的风险， 提高了电池制备良率。 0006 为了实现根据本发明的上述目的和其他优点， 提供了一种高光电转化效率的太阳 能电池， 包括从上至下依次层叠设置的上透明导电减反膜、 P发射极、 N型硅片基底、 二氧化 硅钝化层、 掺杂多晶硅薄膜层及下透明导电减反膜， 0007 其中， 所述上透明导电减。

10、反膜的上表面及下透明导电减反膜的下表面分别设有上 电极及下电极。 0008 可选的， 所述太阳能电池的制备方法包括如下步骤： 0009 步骤1， 提供N型硅片基底； 0010 步骤2， 对N型硅片基底的上表面进行硼掺杂以形成P发射极； 0011 步骤3， 采用PECVD法在N型硅片基底的下表面上沉积薄膜以在N型硅片基底的下表 面上依次沉积形成二氧化硅钝化层及掺杂硅薄膜以制备获得电池胚体； 0012 步骤4， 将电池胚体的上下表面进行沉积处理以使得电池胚体的上下表面分别形 成有上透明导电减反膜及下透明导电减反膜； 0013 步骤5， 在经过步骤4沉积处理后的电池胚体的上下表面分别接入上电极及下电。

11、 极。 0014 可选的， 步骤1与步骤2之间还设有： 0015 步骤11， 对N型硅片基底的上下两面进行制绒及化学清洗。 0016 可选的， 步骤2与步骤3之间还设有： 0017 步骤21， 对N型硅片基底的下表面进行抛光及清洗。 说明书 1/4 页 4 CN 110649104 A 4 0018 可选的， 步骤3与步骤4之间还设有： 0019 步骤31， 对步骤3中制得的电池胚体的上下表面进行蚀刻及化学清洗。 0020 可选的， 步骤11中的制绒及化学清洗方法采用碱液制绒法， 所用的碱液为KOH或 NaOH， 其中， N型硅片基底的绒面金字塔尺寸控制在110 m， 反射率控制在13以下。 。

12、0021 可选的， 步骤2中硼掺杂方法采用扩散法或离子注入法以形成P发射极。 0022 可选的， 步骤21中的抛光方法为悬浮式酸性化学抛光法： 0023 将N型硅片基底的下表面浸泡在酸性抛光溶液中， 使得N型硅片基底下表面上的金 字塔绒面被酸性抛光溶液完全腐蚀去除。 0024 可选的， 步骤3中掺杂的元素为N、 P、 As、 Sb、 Bi中的至少一种， 其中， PECVD法的沉积 温度控制在200300， 二氧化硅钝化层的薄膜厚度控制在15nm， 掺杂硅薄膜的薄膜 厚度控制在10100nm。 0025 可选的， 步骤31中对电池胚体的上表面进行蚀刻的方法采用印刷蚀刻膏法， 并且 在蚀刻后依次进。

13、行烘干与清洗， 以去除PECVD边缘绕镀对电池性能的影响。 0026 可选的， 步骤4中的透明导电减反膜为氧化铟锡、 掺钨氧化铟及氧化锌中的一种， 沉积过程中， 透明导电减反膜的沉积温度控制在100200， 透明导电减反膜的沉积厚 度控制在60120nm。 0027 可选的， 上电极及下电极由采用电镀法成形的铜材料制成。 0028 上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果： 由于简化了硅体晶电 池的制备流程， 降低了制备温度， 降低了二氧化硅钝化层在高温条件下被掺杂硅薄膜污染 的风险， 进而提高了电池制备良率。 附图说明 0029 图1为根据本发明一个实施方式提出的高光电转化效率的太。

14、阳能电池的侧视图。 具体实施方式 0030 下面将结合本发明实施方式中的附图， 对本发明实施方式中的技术方案进行清 楚、 完整的描述， 显然， 所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式， 而不是全部的实 施方式。 基于本发明中的实施方式， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所 获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0031 在附图中， 为清晰起见， 可对形状和尺寸进行放大， 并将在所有图中使用相同的附 图标记来指示相同或相似的部件。 0032 在下列描述中， 诸如中心、 厚度、 高度、 长度、 前部、 背部、 后部、 左边、 右边、 顶部、 底 部、 上部、 下部等用词。

15、是相对于各附图中所示的构造进行定义的， 特别地，“高度” 相当于从 顶部到底部的尺寸，“宽度” 相当于从左边到右边的尺寸，“深度” 相当于从前到后的尺寸， 它 们是相对的概念， 因此有可能会根据其所处不同位置、 不同使用状态而进行相应地变化， 所 以， 也不应当将这些或者其他的方位用于解释为限制性用语。 0033 涉及附接、 联接等的术语(例如，“连接” 和 “附接” )是指这些结构通过中间结构彼 此直接或间接固定或附接的关系、 以及可动或刚性附接或关系， 除非以其他方式明确地说 明。 说明书 2/4 页 5 CN 110649104 A 5 0034 根据本发明的一实施方式结合图1的示出， 。

16、可以看出， 高光电转化效率的太阳能电 池包括从上至下依次层叠设置的上透明导电减反膜2、 P发射极3、 N型硅片基底4、 二氧化硅 钝化层5、 掺杂多晶硅薄膜层6及下透明导电减反膜7， 0035 其中， 所述上透明导电减反膜2的上表面及下透明导电减反膜7的下表面分别设有 上电极1及下电极8。 0036 进一步地， 所述太阳能电池的制备方法包括如下步骤： 0037 步骤1， 提供N型硅片基底4； 0038 步骤2， 对N型硅片基底4的上表面进行硼掺杂以形成P发射极3； 0039 步骤3， 采用PECVD法在N型硅片基底4的下表面上沉积薄膜以在N 型硅片基底4的 下表面上依次沉积形成二氧化硅钝化层5。

17、及掺杂硅薄膜6以制备获得电池胚体； 0040 步骤4， 将电池胚体的上下表面进行沉积处理以使得电池胚体的上下表面分别形 成有上透明导电减反膜2及下透明导电减反膜7； 0041 步骤5， 在经过步骤4沉积处理后的电池胚体的上下表面分别接入上电极1及下电 极8。 0042 进一步地， 步骤1与步骤2之间还设有： 0043 步骤11， 对N型硅片基底4的上下两面进行制绒及化学清洗。 0044 进一步地， 步骤2与步骤3之间还设有： 0045 步骤21， 对N型硅片基底4的下表面进行抛光及清洗。 0046 进一步地， 步骤3与步骤4之间还设有： 0047 步骤31， 对步骤3中制得的电池胚体的上下表面。

18、进行蚀刻及化学清洗。 0048 进一步地， 步骤11中的制绒及化学清洗方法采用碱液制绒法， 所用的碱液为KOH或 NaOH， 其中， N型硅片基底4的绒面金字塔尺寸控制在110 m， 反射率控制在13以下。 0049 进一步地， 步骤2中硼掺杂方法采用扩散法或离子注入法以形成P发射极3。 0050 进一步地， 步骤21中的抛光方法为悬浮式酸性化学抛光法： 0051 将N型硅片基底4的下表面浸泡在酸性抛光溶液中， 使得N型硅片基底 4下表面上 的金字塔绒面被酸性抛光溶液完全腐蚀去除。 0052 进一步地， 步骤3中掺杂的元素为N、 P、 As、 Sb、 Bi中的至少一种， 其中， PECVD法的。

19、沉 积温度控制在200300， 二氧化硅钝化层5的薄膜厚度控制在15nm， 掺杂硅薄膜6的 薄膜厚度控制在10100nm。 0053 进一步地， 步骤31中对电池胚体的上表面进行蚀刻的方法采用印刷蚀刻膏法， 并 且在蚀刻后依次进行烘干与清洗， 以去除PECVD边缘绕镀对电池性能的影响。 0054 进一步地， 步骤4中的透明导电减反膜为氧化铟锡、 掺钨氧化铟及氧化锌中的一 种， 沉积过程中， 透明导电减反膜的沉积温度控制在100200， 透明导电减反膜的沉积 厚度控制在60120nm。 0055 进一步地， 上电极1及下电极8由采用电镀法成形的铜材料制成。 0056 下面通过具体的实施例来对本发。

20、明作进一步的阐述。 0057 实施例一 0058 本发明公开了一种高光电转化效率的太阳能电池， 其具体结构如图1所示， 该太阳 能电池的制备步骤如下： 双面制绒及化学清洗-正面硼掺杂形成P 发射极-背面抛光及清 说明书 3/4 页 6 CN 110649104 A 6 洗-PECVD方式形成二氧化硅钝化层及掺杂硅薄膜-正面蚀刻及化学清洗-正背面沉积透明 导电减反膜-正背面制作铜金属电极-测试分选， 0059 其中， 所述N型硅片4采用碱性制绒形成金字塔绒面， 碱液为KOH， 金字塔尺寸为 5um， 反射率为12.5。 所述P发射极3是采用扩散的方式形成， 硅片背靠背， 单面扩散形成PN 结。 。

21、所述二氧化硅钝化层5采用PECVD方式低温沉积形成， 沉积温度为250， 二氧化硅薄膜 厚度为3nm。 所述N+PolySi 薄膜层6采用PECVD方式低温沉积而成， 沉积温度为250， 二氧 化硅薄膜厚度为30nm， 掺杂元素为P。 所述为透明导电减反膜2和7为ITO薄膜， 采用PVD磁控 溅射方式形成， 沉积温度150， ITO薄膜厚度为100nm。 所述金属电极1和8为铜电极， 采用电 镀方式形成， 电极宽度30um， 厚度15um。 0060 本发明采用N型硅片作为电池的基底材料， 在电池背面采用同一PECVD 设备分别 沉积二氧化硅薄膜和掺杂硅薄膜， 简化了工艺流程， 降低了工艺温度。

22、， 降低了二氧化硅钝化 层在高温条件下被掺杂硅薄膜层污染的风险； 此外， 使用透明导电减反膜和铜金属电极的 方案， 避免了高温烧结过程带来的钝化性能下降风险， 同时由于铜电极材料成本更低， 导电 性更好， 具有更好的性价比优势； 由于减少了工艺步骤和高温工艺， 所以本发明提供了一个 高效率、 低成本、 工艺相对简单的太阳能电池制备方案， 具有非常重要的意义。 0061 这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。 对本发明的应用、 修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。 0062 尽管本发明的实施方案已公开如上， 但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运 用， 它完全可以被适用于各种适合本发明的领域， 对于熟悉本领域的人员而言， 可容易地实 现另外的修改， 因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下， 本发明并不限于 特定的细节和这里示出与描述的图例。 说明书 4/4 页 7 CN 110649104 A 7 图1 说明书附图 1/1 页 8 CN 110649104 A 8 。