背接触异质结电池及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池，具体涉及一种背接触异质结电池及其制备方法。

背景技术：

1、背接触异质结太阳电池(hbc)是i bc与hjt技术的叠加,具体是指在异质结电池的基础上，将原位于正面的栅线电极全部转移至背面，取消正面栅线覆盖的电池结构。hbc电池正面无遮挡，只需单面沉积导电层和进行金属化工艺，对于金属化栅线的高宽要求低，有助于进一步降低成本，且电池表面纯黑美观，转换效率高，轻薄化后可以应用在高端bipv市场、电子消费市场、军工市场和航天航空市场，前景广阔。

2、现有的hbc电池结构主要包含硅衬底、双面非晶硅膜和背面掺杂非晶硅膜、背面透明导电金属氧化物(tco)材料层以及其上金属化电极。在hbc制备工艺中，因非晶硅材料本身导电性极差，故通常选择金属氧化物做透明导电氧化物层材料，但沉积透明导电氧化物层所使用的物理磁控溅射(pvd)技术在沉积过程中会对非晶硅层产生离子轰击损伤，造成非晶硅层与透明导电氧化物层之间存在一定程度的界面缺陷，影响电池整体电性能和光电转换效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种背接触异质结电池及其制备方法，以解决：非晶硅材料本身导电性差而使用透明导电氧化物作为导电层，但沉积透明导电氧化物又会对非晶硅层造成离子轰击损伤，影响电池整体电性能和光电转换效率的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种背接触异质结电池，包括：衬底、第一钝化层、第二钝化层、掺杂层、导电结构层和电极结构，第一钝化层和第二钝化层分别位于所述衬底的两侧表面；掺杂层设置在所述第二钝化层背离所述衬底的一侧表面，所述掺杂层包括掺杂类型不同的第一掺杂结构和第二掺杂结构，所述第一掺杂结构和所述第二掺杂结构同层设置；设置有所述掺杂层的一侧适于作为背光一侧；导电结构层对应所述第一掺杂结构和所述第二掺杂结构，设置在所述掺杂层背离所述衬底的一侧，所述导电结构层包括石墨烯导电材料；电极结构对应设置在所述导电结构层背离所述衬底的一侧。

3、在一种可选的实施方式中，所述导电结构层为石墨烯导电层，所述石墨烯导电层的厚度范围为2.7nm-4.4nm；所述电极结构设置于所述石墨烯导电层背离所述衬底的一侧表面。

4、在一种可选的实施方式中，所述导电结构层为依次设置的石墨烯缓冲层和透明导电氧化物层，所述石墨烯缓冲层的厚度范围为0.7nm-1.3nm，所述透明导电氧化物层的厚度为40nm-60nm；所述电极结构设置于所述透明导电氧化物层背离所述衬底的一侧表面。

5、在一种可选的实施方式中，所述掺杂层的所述第一掺杂结构和所述第二掺杂结构呈叉指状分布，所述掺杂层的厚度范围为8nm-15nm。

6、在一种可选的实施方式中，所述电极结构包括第一电极和第二电极，所述第一电极通过所述导电结构层与所述第一掺杂结构导电连接，所述第二电极通过所述导电结构层与所述第二掺杂结构导电连通。在一种可选的实施方式中，背接触异质结电池还包括减反射层，设置在所述第一钝化层上背离所述衬底的一侧，所述减反射层为氮化硅膜层，所述减反射层的厚度范围为80nm-100nm。

7、第二方面，本发明还提供了一种背接触异质结电池的制备方法，用于制备权利要求上述的背接触异质结电池，包括如下步骤：

8、提供衬底；

9、在所述衬底的两侧分别形成第一钝化层和第二钝化层；

10、在所述第二钝化层背离所述衬底的一侧表面形成掺杂层，掺杂层包括同层的第一掺杂结构和第二掺杂结构；

11、在所述掺杂层背离所述衬底的一侧表面对应制备导电结构层，所述导电结构层包括石墨烯导电材料；

12、在导电结构层背离所述衬底的一侧表面上，对应所述第一掺杂结构和所述第二掺杂结构制备电极结构。

13、在一种可选的实施方式中，在所述掺杂层背离所述衬底的一侧表面制备导电结构层包括：

14、在所述掺杂层背离所述衬底的一侧表面制备石墨烯导电层作为导电结构层；或，在所述掺杂层背离所述衬底的一侧表面依次制备石墨烯缓冲层和透明导电氧化物层以形成导电结构层。

15、在一种可选的实施方式中，所述掺杂层的制备包括如下步骤：

16、在所述第二钝化层背离所述衬底的一侧表面沉积初始第一掺杂层；

17、在所述初始第一掺杂层上涂覆第一初始光刻胶层，将所述第一初始光刻胶层通过第一掩模版光刻成型具有第一掩模图形的第一光刻胶层，所述第一掩模图形为叉指状图形的单侧图形；

18、以所述第一光刻胶层为掩模，刻蚀所述初始第一掺杂层，以去除所述第一光刻胶层暴露的所述初始第一掺杂层和部分所述第二钝化层，所述第一光刻胶层覆盖的区域成型为第一掺杂结构和第一钝化子层；

19、去除第一掺杂结构上方对应部分的所述第一光刻胶层；

20、在所述第一掺杂结构表面和暴露出的所述衬底的表面沉积初始第二钝化子层，并在所述初始第二钝化子层背向衬底一侧表面沉积初始第二掺杂层；所述初始第二掺杂层的掺杂元素的类型与所述第一初始掺杂层的掺杂元素的类型相反；所述初始第二钝化子层与所述第一钝化子层的厚度相同，所述初始第二掺杂层的厚度与所述初始第一掺杂层的厚度相同；

21、涂覆第二初始光刻胶层，将所述第二初始光刻胶层通过第二掩模版光刻成型具有第二掩模图形的第二光刻胶层，所述第二掩模图形为叉指状图形的单侧图形，且所述第二掩模图形与所述第一掩模图形共同构成叉指状图形；

22、以所述第二光刻胶层为掩模，刻蚀所述初始第二掺杂层，以去除位于所述第一掺杂结构背向所述衬底一侧表面的所述初始第二掺杂层和部分的所述初始第二钝化子层，以形成第二掺杂结构和第二钝化子层；留存的第二钝化子层和第一钝化子层构成第二钝化层；

23、去除所述第二掺杂结构表面的第二光刻胶层。

24、在一种可选的实施方式中，在所述第一钝化层背离所述衬底的一侧表面沉积减反射层。

25、本发明具有以下优点：

26、1.本发明提供的背接触异质结电池，导电结构层包括石墨烯导电材料，导电结构层既可以直接是石墨烯层，也可以是由石墨烯作为缓冲层、其他导电材料作为导电层共同构成。石墨烯层能够以其致密坚硬的特性最大程度地避免诸如透明导电氧化物等其他导电材料制备时对非晶硅膜层的离子轰击损伤，进而减少界面缺陷，降低界面复合；与此同时，石墨烯材料透光率高，无额外寄生吸收，能够与其他导电材料配合组成多层导电体系，提升光电转换效率。

27、2.本发明提供的背接触异质结电池，石墨烯材料单独作导电结构层的厚度范围为2.7nm-4.4nm；石墨烯材料作缓冲层的厚度范围为0.7nm-1.3nm。在石墨烯做缓冲层的基础上，将石墨烯厚度加厚以完全取代透明导电氧化物层，即单独将石墨烯作为导电层，导电性能和光学性能优良，能够有效节约tco靶材及其溅射pvd设备成本，简化工艺步骤和设备。

28、石墨烯层主要作为缓冲层并与透明导电氧化物层共同构成导电结构层时，石墨烯层能够以其致密坚硬的特性最大程度地避免透明导电氧化物层制备时对非晶硅膜层的离子轰击损伤，进而减少界面缺陷，降低界面复合；而且石墨烯材料与透明导电氧化物层共同组成多层导电体系，增强载流子收集能力，提升电池光吸收利用率，光电转换效率提升可达0.34％；石墨烯直接作为全部的导电结构层时，具有优良的导电性能和光学性能，光电转换效率提升可达0.51％。

29、3.本发明提供的背接触异质结电池，衬底的第一钝化层和减反射层能够降低电池界面缺陷，有效增强电池正面表面的陷光性能，获得较低的表面复合速率和表面反射，保证光生载流子能够尽可能多地到达背面p-n结区，从而提升电池转换效率。

30、4.本发明提供的背接触异质结电池的制备方法中，在沉积掺杂层的过程中，先沉积初始第一掺杂层，然后沉积氮化硅减反射层，再进行后续的第一掺杂结构和第二掺杂结构的成型，氮化硅减反射层能够阻断后续的初始第二掺杂层与初始第一掺杂层在边缘处的短路。