异质结太阳能电池及其制备方法、基础异质结太阳能电池

摘要

本发明公开了一种异质结太阳能电池及其制备方法、基础异质结太阳能电池。该制备方法包括如下步骤：A、在硅片上制备本征非晶硅层，在本征非晶硅层上制备掺杂非晶硅层；B、在掺杂非晶硅层上制备透明导电氧化物薄膜；C、在透明导电氧化物薄膜上制备金属电极制得基础电池片；在制备本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和透明导电氧化物薄膜之前，预先在硅片表面的需进行划片的位置上放置掩膜，从而在本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和透明导电氧化物薄膜中形成有隔离沟道，隔离沟道自硅片的表面依次贯穿本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和透明导电氧化物薄膜；在对基础电池片分切时，沿隔离沟道切割硅片。本发明能够避免在划片分切时损伤非晶硅层和导电薄膜层。

说明书

技术领域

本发明属于晶硅太阳能电池领域，涉及一种异质结太阳能电池及其制备方法、基础异质结太阳能电池。

背景技术

太阳能硅片的边长尺寸经历了从125mm，156mm，158.75mm，166mm，180mm，182mm，现在最大尺寸到了210mm。随着电池面积的增大和硅片品质的提升，电池短路电流比面积的增加速度更快。为了避免高单片电流造成的P＝I

现在的单结PERC电池，切片时使用激光切割，为了不让电池P/N结熔融导致正负极导通，一般从非P/N结面切割，深度在电池厚度的1/2至2/3，然后人工掰开。这个过程中，不可避免会产生切割界面的损伤，P/N结也会产生很多缺陷，降低电池效率。异质结电池因为双面都有掺杂层，双面形成P/N结，划片不可避免先损伤一面的掺杂层，掰片再损伤另一面的掺杂层，造成电性能的急剧下降。

发明内容

针对上述技术问题中的至少一个，本发明的目的在于提供一种异质结太阳能电池的制备方法及用于分切形成异质结太阳能电池的基础异质结太阳能电池，能够避免在划片分切时损伤非晶硅层和导电薄膜层。本发明的目的还在于提供一种异质结太阳能电池，其非晶硅层和导电薄膜层无分切损伤。

为达到上述目的，本发明的第一个方面提供一种异质结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：A、在硅片上制备本征非晶硅层，在本征非晶硅层上制备掺杂非晶硅层；B、在掺杂非晶硅层上制备透明导电氧化物薄膜；C、在透明导电氧化物薄膜上制备金属电极制得基础电池片；D、对所述基础电池片进行划片以形成多个异质结太阳能电池；

在制备本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和透明导电氧化物薄膜之前，预先在硅片表面的需进行划片的位置上放置掩膜，从而在本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和透明导电氧化物薄膜中形成有隔离沟道，所述隔离沟道自硅片的表面依次贯穿本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和透明导电氧化物薄膜；在对所述基础电池片分切时，沿隔离沟道对硅片进行切割，形成多个划片电池片。

优选地，所述步骤A或B中，将所述硅片放置在载具上，将设有所述掩膜的框架放置在所述载具上，使所述硅片位于所述框架内且所述掩膜覆于所述硅片上。

优选地，所述步骤A中，在制备本征非晶硅层和掺杂非晶硅层之前，预先在硅片表面上放置第一掩膜；

所述步骤B中，在制备透明导电氧化物之前，预先在硅片表面放置第二掩膜；

所述第一掩膜和所述第二掩膜覆盖硅片的相同区域。

在一个优选且具体的实施例中，所述第一掩膜的宽度和所述第二掩膜的宽度相等。

优选地，掩膜的材料为不锈钢或碳纤维。

优选地，掩膜的长度不小于硅片的至少其中一个侧边的长度。

优选地，掩膜的宽度为50-200微米。

本发明的第二个方面提供一种基础异质结太阳能电池，包括硅片、形成于所述硅片上的本征非晶硅层、形成于所述本征非晶硅层上的掺杂非晶硅层、形成于所述掺杂非晶硅层上的透明导电氧化物薄膜及形成于所述透明导电氧化物薄膜上的金属电极，所述基础异质结太阳能电池具有隔离沟道，所述隔离沟道自所述硅片的表面依次贯穿所述本征非晶硅层、所述掺杂非晶硅层和所述透明导电氧化物薄膜，所述隔离沟道位于需要对硅片进行划片的位置处。

优选地，所述硅片的正面设有由第一本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层和第一透明导电氧化物薄膜自内至外依次层叠而构成的正面结构，所述正面结构具有至少一个所述隔离沟道；所述硅片的背面设有由第二本征非晶硅层、第二掺杂非晶硅层和第二透明导电氧化物薄膜自内至外依次层叠而构成的背面结构，所述背面结构具有至少一个所述隔离沟道；所述硅片正面上的隔离沟道和背面上的相应隔离沟道相互对齐。

更优选地，所述硅片为N型硅片，所述正面结构的掺杂非晶硅层为N型掺杂非晶硅层，所述背面结构的掺杂非晶硅层为P型掺杂非晶硅层。

优选地，所述隔离沟道的宽度为50-200微米。

优选地，所述隔离沟道自所述硅片的第一侧边延伸至与第一侧边相对的第二侧边。

优选地，所述基础异质结太阳能电池根据如上所述的制备方法中的步骤A至C制得。

本发明的第三个方面提供一种根据如上所述的制备方法制得的异质结太阳能电池。

本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：

本发明的异质结太阳能电池的制备方法，在制备非晶硅层和透明导电氧化物薄膜之前，预先在硅片的分切位置处放置掩膜，从而在异质结生成时，即形成具有隔离沟道的基础异质结太阳能电池，在切片时，只需要将隔离沟道处的硅片分切即可，不会损伤本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和透明导电氧化物薄膜，实现无损切割，避免损伤异质结，解决了大面积异质结电池在组件使用时切片的功率损失和潜在的可靠性风险；制得的异质结太阳能电池的非晶硅层和导电薄膜层无切割损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的基础异质结太阳能电池片的结构示意图。

图2为根据本发明实施例的一种掩膜的结构示意图。

图3为掩膜的使用示意图。

其中，

1、硅片；2、第一本征非晶硅层；3、第一掺杂非晶硅层；4、第一透明导电氧化物薄膜；5、正面金属电极；6、第二本征非晶硅层；7、第二掺杂非晶硅层；8、第二透明导电氧化物薄膜；9、背面金属电极；10、隔离沟道；

101、掩膜；102、框架；103、载具。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

本实施例提供一种异质结太阳能电池的制备方法。结合图1至图3所示，该制备方法包括如下步骤：A、在硅片上制备本征非晶硅层，在本征非晶硅层上制备掺杂非晶硅层；B、在掺杂非晶硅层上制备透明导电氧化物薄膜；C、在透明导电氧化物薄膜上制备金属电极制得基础电池片，形成如图1所示的基础异质结太阳能电池；D、对所述基础电池片进行划片分切以形成多个异质结太阳能电池。其中，在制备本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和透明导电氧化物薄膜之前，预先在硅片表面的需进行划片的位置上放置掩膜，从而在本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和透明导电氧化物薄膜中形成有隔离沟道，所述隔离沟道自硅片的表面依次贯穿本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和透明导电氧化物薄膜；在对所述基础电池片分切时，沿隔离沟道对硅片进行切割，形成多个划片电池片。

本实施例还提供一种基础异质结太阳能电池，其由上述制备方法中的步骤A至C制得。该基础异质结太阳能电池包括硅片、形成于所述硅片上的本征非晶硅层、形成于所述本征非晶硅层上的掺杂非晶硅层、形成于所述掺杂非晶硅层上的透明导电氧化物薄膜及形成于所述透明导电氧化物薄膜上的金属电极，所述基础异质结太阳能电池具有隔离沟道，所述隔离沟道自所述硅片的表面依次贯穿所述本征非晶硅层、所述掺杂非晶硅层和所述透明导电氧化物薄膜，所述隔离沟道位于需要对硅片进行划片的位置处。

如图1所示，HJT电池从上到下，第一层为正面金属电极5，具体为银电极；第二层为第一透明导电氧化物薄膜4(简称TCO薄膜)；第三层为第一掺杂非晶硅层3，具体为N型掺杂非晶硅；第四层为第一本征非晶硅2；第五层为硅片1，具体为N型晶硅硅片；第六层为第二本征非晶硅层6；第七层为第二掺杂非晶硅层7，具体为P型掺杂非晶硅；第八层为第二透明导电氧化物薄膜8(简称TCO薄膜)；第九层为背面金属电极9，具体为银电极。

具体地，硅片1的正面设有由第一本征非晶硅2层、第一掺杂非晶硅层3和第一透明导电氧化物薄膜4自内至外依次层叠而构成的正面结构，正面结构具有至少一个隔离沟道10；硅片1的背面设有由第二本征非晶硅层6、第二掺杂非晶硅层7和第二透明导电氧化物薄膜8自内至外依次层叠而构成的背面结构，背面结构具有至少一个隔离沟道10；硅片1正面上的隔离沟道10和背面上的相应隔离沟道10相互对齐。硅片1为N型硅片，正面结构的第一掺杂非晶硅层3为N型掺杂非晶硅层，背面结构的第二掺杂非晶硅层7为P型掺杂非晶硅层。

隔离沟道10的宽度为50-200微米。隔离沟道10自硅片1的第一侧边延伸至与第一侧边相对的第二侧边，例如硅片1的一对长边；也就是说，隔离沟道10的长度至少大于硅片1的宽度。

掩膜的结构具体如图2所示，掩膜101通过一框架102承载并固定，掩膜101跨过框架102且两端固定在框架102的一对侧边上。掩膜101的材料为不锈钢或碳纤维。掩膜101的长度不小于硅片1的至少其中一个侧边的长度，例如大于硅片1短边的长度。掩膜101的宽度为50-200微米。

步骤A或B中，将硅片1放置在载具103上，将设有掩膜101的框架102放置在载具103上，使硅片1位于框架102内且掩膜101覆于硅片1上。上述载具103具体为CVD设备的载具。图3示出了步骤A，其中硅片1放置在载具103上，再放置框架102使硅片1位于框架102内，并使框架102上的掩膜101覆于硅片1的需激光划片的位置；然后在硅片1上沉积本征非晶硅层，再在本征非晶硅层中掺杂形成掺杂非晶硅层；掺杂结束后，将掩膜101移走，掩膜101所在位置即形成隔离沟道10，将其两侧的本征非晶硅层隔离开，将其两侧的掺杂非晶硅层隔离开。同理，步骤B中，预先放置掩膜101后，再制备透明导电氧化物薄膜，完成后将掩膜101移走，即形成将两侧的透明导电氧化物薄膜隔离开的隔离沟道10。

步骤A中，在制备本征非晶硅层和掺杂非晶硅层之前，预先在硅片1表面上放置第一掩膜。步骤B中，在制备透明导电氧化物之前，预先在硅片1表面放置第二掩膜。第一掩膜和第二掩膜覆盖硅片1的相同区域，且第一掩膜的宽度和第二掩膜的宽度相等，区别在于第一掩膜所用的框架和第二掩膜所用的框架略有不同。

以N型单晶硅片为例，对上述制备方法进行具体阐述。

1、对N型单晶硅片进行清洗制绒，形成金字塔绒面，去除杂质离子及进行表面清洁。

2、使用CVD(PECVD，HW-CVD等)设备制备本征非晶硅层形成钝化层，制备P、N型掺杂非晶硅层。制备时按照切割方案，在硅片1表面对应位置放置掩膜101，掩膜101使用复合材料制成，底座固定在在CVD载具103上，掩膜101宽度为50-200微米，经过沉积后，非晶硅膜层的间隙宽度为50-200微米。

3、通过磁控溅射(PVD)或反应离子沉积(RPD)方法在正背面沉积TCO薄膜，形成导电层。载板上也使用同样的掩膜101，掩膜101宽度和间隙尺寸一致，取50-200微米，形成50-200微米的TCO间隙。

依据划片数，掩膜101可以为多个，且并列设置。

本实施例还提供一种根据如上的制备方法制得的异质结太阳能电池，其中的本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和TCO薄膜无切割损伤。

本实施例在异质结电池制造过程中，在非晶硅沉积和TCO沉积过程中，使用掩膜，在膜层间隔中形成50-200um的膜层间隔，位置对应硅片的划片区域，形成隔离沟道，这样在组件生产前，激光划片机就能准确地将光斑落在隔离沟道内，形成真正的无损切割，解决了大面积异质结电池在组件使用时切片的功率损失和潜在的可靠性风险。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。