選擇性制備TCO膜層異質結太陽能電池的制造方法與流程

選擇性制備tco膜層異質結太陽能電池的制造方法
技術領域
1.本發明涉及一種異質結太陽能電池的制造方法，特別是一種選擇性制備tco膜層的異質結太陽能電池的制造方法。


背景技術：

2.現有的異質結太陽能電池的制作流程一般為：硅片清洗制絨去除表面雜質；在正反面依次沉積本征非晶硅層、摻雜(n/p型)非晶硅層；在正反面沉積tco薄膜；在tco薄膜上印刷電極并烘干。
3.hjt太陽能電池的發射極是非晶硅材料，而它的電導率較低，光生載流子在非晶硅層上的橫向傳輸較弱，在非晶硅上制備的一層tco薄膜，用以傳輸載流子至金屬電極，同時，還起到了減反射和保護pn結的作用，可見tco薄膜對hjt太陽能電池的重要性。
4.hjt太陽能電池中tco膜層需確保較高的透光性和良好的導電性，而tco薄膜的透光性和導電性之間存在著矛盾，高的透光性要求較高的氧含量，良好的導電性要求較低的氧含量，不能單一的提高透光性或導電性，需平衡兩者以達到最佳效果。
5.hjt太陽能電池中tco膜層的功函數與摻雜非晶硅層的功函數之間需要相互匹配，若兩者之間匹配不完整，這會導致能帶彎曲，當能帶彎曲較大時會導致電子和空穴不能進行有效傳輸，需克服較大的勢壘才能得到有效傳輸，從而影響開路電壓、填充因子等關鍵的因素，另外，tco膜與ag柵線之間的電阻也會影響其轉化效率。
6.因此，可通過對hjt太陽能電池的tco膜層進行結構設計，來改善上述問題。


技術實現要素：

7.發明目的：本發明的目的是提供一種選擇性制備tco膜層的異質結太陽能電池的制造方法，tco膜層能夠較好的平衡其透光性和導電性、平衡其與摻雜非晶硅層的功函數匹配，提高電池轉化效率。
8.技術方案：一種選擇性制備tco膜層異質結太陽能電池的制造方法，包括如下步驟：
9.步驟s10：n型單晶硅片經制絨后，在正面依次沉積本征非晶硅層、n型摻雜非晶硅層，在背面依次沉積本征非晶硅層、p型摻雜非晶硅層；
10.步驟s20：在n型摻雜非晶硅層上沉積一層第一tco薄膜，在第一tco薄膜上對應于電池正面柵線位置沉積一層第二tco薄膜；在p型摻雜非晶硅層上沉積一層第三tco薄膜，在第三tco薄膜上對應于電池背面柵線位置沉積一層第四tco薄膜；第一tco薄膜的功函數與第四tco薄膜的功函數相等，第二tco薄膜的功函數與第三tco薄膜的功函數相等，第二tco薄膜的功函數小于第一tco薄膜的功函數且小于正面柵線的功函數，第四tco薄膜的功函數大于第三tco薄膜的功函數且大于背面柵線的功函數；
11.步驟s30：在第二tco薄膜、第四tco薄膜上分別印刷柵線，制得選擇性制備tco膜層異質結太陽能電池。
12.進一步的，步驟s20中，第一tco薄膜、第四tco薄膜的功函數為5.0～5.2ev，第二tco薄膜、第三tco薄膜的功函數為4.0～4.2ev。
13.進一步的，步驟s20中，第一tco薄膜、第二tco薄膜、第三tco薄膜、第四tco薄膜均采用磁控濺射法進行物理氣相沉積。
14.進一步的，第一tco薄膜、第四tco薄膜的沉積工藝為：靶材為ito靶材，其中in和sn的質量比為10∶90，濺射溫度為100～200℃，濺射功率為2～4kw，濺射氣氛為ar和o2，濺射壓強為0.5～1pa，濺射氣氛中o2的質量百分含量為2.0％，帶速為10～30mm/s；第二tco薄膜、第三tco薄膜的沉積工藝為：與第一tco薄膜、第四tco薄膜的沉積工藝相比，調節濺射氣氛中o2的質量百分含量為小于2.0％。
15.進一步的，對應于電池正面柵線位置沉積的第二tco薄膜、對應于電池背面柵線位置沉積的第四tco薄膜，通過在硅片表面覆蓋設置有預開孔的蓋板沉積而成，預開孔對應于電池正面柵線或電池背面柵線。
16.一種上述的制造方法制得的選擇性制備tco膜層異質結太陽能電池。
17.有益效果：本發明的優點是：通過制備復合、選擇性的tco膜層，合理控制tco膜層與摻雜非晶硅層之間的功函數匹配，有利于電子和空穴的有效傳輸并收集，提高電導率，調節tco膜層與金屬柵線之間的接觸電阻，可在不影響透光性的情況下降低金屬柵線電極與tco膜層之間的接觸電阻，很好地解決透光性與導電率之間的矛盾，這在提高hjt太陽能電池光電轉換效率的同時也降低了制造工藝難度。
附圖說明
18.圖1為本發明制得的選擇性制備tco膜層異質結太陽能電池的結構示意圖；
19.圖2為實施例中蓋板的一種結構示意圖。
具體實施方式
20.下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明。
21.一種選擇性制備tco膜層異質結太陽能電池的制造方法，包括如下步驟：
22.步驟s10：選用n型單晶硅片作為硅襯底，進行清洗、制絨，以獲得雙面均是金字塔形狀的絨面，將硅片的其中一側面以正面表述，另一側面以背面表述，采用pecvd，在正面依次沉積本征非晶硅層、n型摻雜非晶硅層，在背面依次沉積本征非晶硅層、p型摻雜非晶硅層。
23.步驟s20：在n型摻雜非晶硅層上沉積一層第一tco薄膜，采用磁控濺射法進行物理氣相沉積，沉積工藝為：靶材為ito靶材，其中in和sn的質量比為10∶90，濺射溫度為100～200℃，濺射功率為2～4kw，濺射氣氛為ar和o2，濺射壓強為0.5～1pa，濺射氣氛中o2的質量百分含量為2.0％，帶速為10～30mm/s，得到的第一tco薄膜的功函數為5.0～5.2ev。
24.第一tco薄膜的沉積區域為n型摻雜非晶硅層的全表面。
25.步驟s30：在第一tco薄膜上沉積一層第二tco薄膜，采用磁控濺射法進行物理氣相沉積，沉積工藝與第一tco薄膜的沉積工藝相比，將濺射氣氛中o2的質量百分含量調節為小于2.0％(保持ar流量不變)，其它工藝參數不變，得到的第二tco薄膜的功函數為4.0～4.2ev，第二tco薄膜的功函數小于正面柵線的功函數。
26.第二tco薄膜的沉積區域僅對應于電池正面柵線位置，沉積位置的控制，如附圖2所示，采用在硅片正面覆蓋蓋板，蓋板1上開設與電池正面柵線對應的預開孔2，蓋板放置在硅片3正面后再進行沉積，從預開孔沉積在第一tco薄膜表面上。
27.步驟s40：在p型摻雜非晶硅層上沉積一層第三tco薄膜，第三tco薄膜的沉積工藝與第二tco薄膜相同，因此第三tco薄膜的功函數與第二tco薄膜的功函數相等。
28.第三tco薄膜的沉積區域為p型摻雜非晶硅層的全表面。
29.步驟s50：在第三tco薄膜上沉積一層第四tco薄膜，第四tco薄膜的沉積工藝與第一tco薄膜相同，因此第四tco薄膜的功函數與第一tco薄膜的功函數相等。第四tco薄膜的功函數大于背面柵線的功函數。
30.第四tco薄膜的沉積區域僅對應于電池背面柵線位置，沉積位置的控制，與沉積第二tco薄膜相同，采用在硅片背面覆蓋蓋板，該蓋板上開設與電池背面柵線對應的預開孔，該蓋板放置在硅片背面后再進行沉積，從預開孔沉積在第三tco薄膜表面上。
31.步驟s60：在第二tco薄膜上印刷正面銀柵線，在第四tco薄膜上印刷背面銀柵線，制得選擇性制備tco膜層異質結太陽能電池，如附圖1所示。
32.本發明的異質結太陽能電池制造方法的原理是：
33.(1)在電池的正面(n面)采用功函數不同的兩層tco薄膜，n面作為電子輸出端，需與內建電場方向相反，且電子是從功函數低的一端向功函數高的一端遷移，因此電子利于從n型摻雜非晶硅層向第一tco薄膜層遷移；同時第二tco薄膜具有較低的功函數，有利于電子向金屬柵線電極遷移，從而能有效收集載流子。
34.(2)在電池的背面(p面)也采用功函數不同的兩層tco薄膜，p面作為空穴輸出端，需與內建電場方向一致，且空穴是從功函數高的一端向功函數低的一端遷移，因此空穴利于從p型摻雜非晶硅層向第三tco薄膜層遷移；同時第四tco薄膜具有較高的功函數，有利于空穴向金屬柵線電極遷移，從而能有效收集載流子。
35.(3)在n型摻雜非晶硅層上沉積第一tco薄膜，在第一tco薄膜上選擇性沉積第二tco薄膜，第二tco薄膜只沉積在印刷正面柵線的位置上，第二tco薄膜與印刷后的正面柵線接觸，可減小tco膜層與金屬柵線之間的勢壘，能有效收集載流子，同時使得復合的tco膜層可在不影響透光性的前提下有效提高導電性，進而提高hjt太陽能電池的光電轉換效率。在p型摻雜非晶硅層一側同理。
36.本發明制造方法及制得的選擇性制備tco膜層異質結太陽能電池，合理控制tco膜層與摻雜非晶硅層之間的功函數匹配，有利于電子和空穴的有效傳輸并收集，提高電導率，調節tco膜層與金屬柵線之間的接觸電阻，可在不影響透光性的情況下降低金屬柵線電極與tco膜層之間的接觸電阻，很好地解決透光性與導電率之間的矛盾，這在提高hjt太陽能電池光電轉換效率的同時也降低了制造工藝難度。