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具有氢 退火TCO导电膜的 异质结 电池结构及其制备方法

阅读：92发布：2024-01-26

专利汇可以提供具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及的一种具有氢退火 TCO导电膜的异质结电池结构及其制备方法，它包括硅衬底（1），所述硅衬底（1）的双面均设有非晶硅本征层（2），所述非晶硅本征层（2）的外侧均设有非晶硅掺杂层（3），所述非晶硅掺杂层（3）的外侧均设有TCO导电膜（4）；其特征在于：所述TCO导电膜（4）外侧经氢退火处理形成退火层（6），所述退火层（6）的外侧均设有若干Ag 电极（5）。本发明可以有效解决低温制备TCO 薄膜的透过率与电导率相矛盾的问题，使TCO导电膜获得较优的透过率及电导率，从而提升HJT 太阳能电池的光电性能。，下面是具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构，它包括硅衬底（1），所述硅衬底（1）的双面均设有非晶硅本征层（2），所述非晶硅本征层（2）的外侧均设有非晶硅掺杂层（3），所述非晶硅掺杂层（3）的外侧均设有TCO导电膜（4）；其特征在于：所述TCO导电膜（4）外侧经氢退火处理形成退火层（6）。
2.根据权利要求1所述的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构，其特征在于：
所述退火层（6）的外侧均设有若干Ag 电极（5）。
3.一种权利要求1所述的具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，其特征在于，包括以下内容：
选取基材硅衬底（1）进行制绒、清洗处理；
通过PECVD制备双面非晶硅本征层（2）；
使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅掺杂层；
使用等离子体化学气相沉积制备p型非晶硅掺杂层；
使用PVD方法沉积双面的TCO导电膜（4），厚度为100nm；
在氢气环境中进行退火；
通过丝网印刷形成正背面Ag电极（5）；
固化使得银栅线与TCO导电膜之间形成良好的欧姆接触；
进行测试电池的电性能。
4.根据权利要求3所述的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，其特征在于：退火温度为160 200℃。
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5.根据权利要求3所述的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，其特征在于：退火时间为10 20min。
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6.根据权利要求3所述的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，其特征在于：退火气压为120 300pa。
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7.根据权利要求3所述的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，其特征在于：所述非晶硅本征层（2）厚度为5 10nm。
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8.根据权利要求3所述的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，其特征在于：所述n型非晶硅掺杂层厚度为4 8nm，所述p型非晶硅掺杂层的厚度为7 15 nm。
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9.根据权利要求3所述的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，其特征在于：所述TCO导电膜（4）的膜厚为70 110nm。
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说明书全文

具有氢退火TCO导电膜的 异质结 电池结构及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光伏高效电池技术领域，尤其涉及一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着光伏技术的快速发展，晶体硅太阳电池的转换效率逐年提高。在当前光伏工业界，单晶硅太阳电池的转换效率已达到20%以上，多晶硅太阳电池的转换效率已达18.5%以上。然而大规模生产的、转换效率达22.5%以上的硅基太阳电池仅美国SunPower公司的背接触太阳电池(Interdigitated Back Contact，IBC)和日本松下公司的带本征薄层的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池(Hetero-junction with Intrinsic Thin layer，HJT)。和IBC太阳电池相比，HJT电池具有能耗少、工艺流程简单、温度系数小等诸多优点，这些也是HJT 太阳能电池能从众多高效硅基太阳电池方案中脱颖而出的原因。

[0003] 当前，我国正在大力推广分布式太阳能光伏发电，由于屋顶资源有限，而且分布式光伏发电需求高转换效率的太阳电池组件，正是由于HJT太阳电池具有高效、双面发电的优势，在分布式光伏电站中表现出广阔的应用前景。

[0004] 如图1所示，为现有技术的HJT电池片的电极结构，现有HJT电池TCO的制备方法直接采用多靶同气体流量、同功率制备，整个TCO 薄膜性质都是一样的。TCO薄膜主要作用是在传输载流子、减反射和保护非晶硅膜层。由于非晶硅薄膜的特性，现有技术在制备TCO薄膜时都采用低温沉积，完成制备之后，直接印刷银电极，TCO薄膜未经过任何处理，TCO导电膜的透过与导电是相矛盾的，无法同时获得高透过率和高导电率，这样制备的TCO薄膜无法获得较优的透过率与电导率，从而影响HJT 太阳能电池的光电性能。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构及其制备方法，使TCO导电膜获得较优的透过率及电导率，提升异质结太阳能电池性能。

[0006] 本发明的目的是这样实现的：一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构，它包括硅衬底，所述硅衬底的双面均设有非晶硅本征层，所述非晶硅本征层的外侧均设有非晶硅掺杂层，所述非晶硅掺杂层的外侧均设有TCO导电膜；所述TCO导电膜外侧经氢退火处理形成退火层。

[0007] 一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构，所述退火层的外侧均设有若干Ag电极。

[0008] 一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，包括以下内容：选取基材硅衬底进行制绒、清洗处理；
通过PECVD制备双面非晶硅本征层；
使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅掺杂层；
使用等离子体化学气相沉积制备p型非晶硅掺杂层；
使用PVD方法沉积双面的TCO导电膜，厚度为100nm；
在氢气环境中进行退火；
通过丝网印刷形成正背面Ag电极；
固化使得银栅线与TCO导电膜之间形成良好的欧姆接触；
进行测试电池的电性能。

[0009] 一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，退火温度为160 200~℃。

[0010] 一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，退火时间为10 20min。~

[0011] 一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，退火气压为120~300pa。

[0012] 一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，所述非晶硅本征层厚度为5 10nm。~

[0013] 一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，所述n型非晶硅掺杂层厚度为4 8nm，所述p型非晶硅掺杂层的厚度为7 15 nm。~ ~

[0014] 一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，所述TCO导电膜的膜厚为70 110nm。~

[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在双面沉积完TCO导电薄膜之后进行氢气环境退火，可以有效解决低温制备TCO薄膜的透过率与电导率相矛盾的问题，使TCO导电膜获得较优的透过率及电导率，从而提升HJT太阳能电池的光电性能。
附图说明

[0016] 图1为现有异质结太阳能电池的结构示意图。

[0017] 图2为本发明异质结太阳能电池的结构示意图。

[0018] 其中：硅衬底1、非晶硅本征层2、非晶硅掺杂层3、TCO导电膜4、Ag电极5、退火层6。

具体实施方式

[0019] 实施例1：参见图2，本发明涉及的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构，它包括硅衬底
1，所述硅衬底1的双面均设有非晶硅本征层2，所述非晶硅本征层2的外侧均设有非晶硅掺杂层3，所述非晶硅掺杂层3的外侧均设有TCO导电膜4，所述TCO导电膜4外侧经氢退火处理形成退火层6，所述退火层6的外侧均设有若干Ag电极5。

[0020] 所述氢退火处理的退火温度为170℃，退火时间为18min，退火气压为160pa。

[0021] 本发明涉及的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，包括以下几个步骤：（1）对尺寸为156.75mm、厚度为180um的硅衬底1进行制绒、清洗处理；
（2）通过PECVD制备双面本征非晶硅层2，厚度为6nm；
（3）使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅掺杂层，厚度为6nm；
（4）使用等离子体化学气相沉积制备p型非晶硅掺杂层，总厚度为10nm；
（5）使用PVD方法沉积双面的TCO导电膜4，厚度为100nm；
（6）在氢气环境中进行退火，退火温度为170℃，退火时间为18min，退火气压为160pa；
（7）通过丝网印刷形成正背面Ag电极5；
（8）固化使得银栅线与TCO导电膜4之间形成良好的欧姆接触；
（9）进行测试电池的电性能。

[0022] 实施例2：参见图2，本发明涉及的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构，它包括硅衬底
1，所述硅衬底1的双面均设有非晶硅本征层2，所述非晶硅本征层2的外侧均设有非晶硅掺杂层3，所述非晶硅掺杂层3的外侧均设有TCO导电膜4，所述TCO导电膜4外侧经氢退火处理形成退火层6，所述退火层6的外侧均设有若干Ag电极5。

[0023] 所述氢退火处理的退火温度为185℃，退火时间为14min，退火气压为210pa。

[0024] 本发明涉及的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，包括以下几个步骤：（1）对尺寸为156.75mm、厚度为180um的硅衬底1进行制绒、清洗处理；
（2）通过PECVD制备双面本征非晶硅层2，厚度为6nm；
（3）使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅掺杂层，厚度为6nm；
（4）使用等离子体化学气相沉积制备p型非晶硅掺杂层，总厚度为10nm；
（5）使用PVD方法沉积双面的TCO导电膜4，厚度为100nm；
（6）在氢气环境中进行退火，退火温度为185℃，退火时间为14min，退火气压为210pa；
（7）通过丝网印刷形成正背面Ag电极5；
（8）固化使得银栅线与TCO导电膜4之间形成良好的欧姆接触；
（9）进行测试电池的电性能。

[0025] 实施例3：参见图2，本发明涉及的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构，它包括硅衬底
1，所述硅衬底1的双面均设有非晶硅本征层2，所述非晶硅本征层2的外侧均设有非晶硅掺杂层3，所述非晶硅掺杂层3的外侧均设有TCO导电膜4，所述TCO导电膜4外侧经氢退火处理形成退火层6，所述退火层6的外侧均设有若干Ag电极5。

[0026] 所述氢退火处理的退火温度为200℃，退火时间为10min，退火气压为250pa。

[0027] 本发明涉及的一种具有氢退火TCO导电膜的异质结电池结构的制备方法，包括以下几个步骤：（1）对尺寸为156.75mm、厚度为180um的硅衬底1进行制绒、清洗处理；
（2）通过PECVD制备双面本征非晶硅层2，厚度为6nm；
（3）使用等离子体增强化学气相沉积制备n型非晶硅掺杂层，厚度为6nm；
（4）使用等离子体化学气相沉积制备p型非晶硅掺杂层，总厚度为10nm；
（5）使用PVD方法沉积双面的TCO导电膜4，厚度为100nm；
（6）在氢气环境中进行退火，退火温度为200℃，退火时间为10min，退火气压为250pa；
（7）通过丝网印刷形成正背面Ag电极5；
（8）固化使得银栅线与TCO导电膜4之间形成良好的欧姆接触；
（9）进行测试电池的电性能。

[0028] 将本发明的实施例数据与未经氢退火处理的TCO导电膜异质结电池结构的现有技术对比，本发明与现有技术的电性能对比参见下表，主要从开路电压Voc、短路电流Isc和填充因子FF体现，可以得到本发明的太阳能电池电性能参数的提升，使太阳能电池的转换效率Eta有绝对0.15%的提升。

[0029] 。

[0030] 以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

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