异质结电池的制作方法、异质结电池以及太阳能电池组件
阅读说明：本技术 异质结电池的制作方法、异质结电池以及太阳能电池组件 (Manufacturing method of heterojunction cell, heterojunction cell and solar cell module ) 是由 张生利 王永谦 林纲正 陈刚 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明属于太阳能电池技术领域,尤其涉及异质结电池的制作方法、异质结电池以及太阳能电池组件,制作方法包括以下步骤：在硅片的正反面均依次沉积本征非晶硅和掺杂非晶硅,形成半成品电池；在半成品电池的正面沉积正导电膜,以及在半成品电池的反面沉积TCO-(1)、M-(x)和TCO-(2)的复合叠层背导电膜；分别在正导电膜和复合叠层背导电膜上制作金属电极。在复合叠层背导电膜内引入超薄金属层,极大提高背膜的导电性能,同时由于等离子增强效应提高长波长透射光的内反射,增加其在硅片中的吸收几率,以产生更多的光电流；另外,由于超薄金属层的插入可以极大的提高背膜导电率,可以使得背面图案仅保留焊接主栅,从而大大降低背面银浆耗量,降低生产成本。(The invention belongs to the technical field of solar cells, and particularly relates to a manufacturing method of a heterojunction cell, the heterojunction cell and a solar cell module, wherein the manufacturing method comprises the following steps: depositing intrinsic amorphous silicon and doped amorphous silicon on the front and back surfaces of the silicon wafer in sequence to form a semi-finished battery; depositing a positive conductive film on the front side of the semi-finished cell, and depositing a TCO on the back side of the semi-finished cell 1 、M x And TCO 2 The composite laminated back conductive film of (1); and respectively manufacturing metal electrodes on the front conductive film and the composite laminated back conductive film. The ultra-thin metal layer is introduced into the composite laminated back conductive film, so that the conductivity of the back film is greatly improved, and simultaneously, the plasma enhancement effect is improvedThe internal reflection of the high and long wavelength transmission light increases the absorption probability of the transmission light in the silicon chip so as to generate more photocurrent; in addition, due to the fact that the ultrathin metal layer is inserted, the conductivity of the back film can be greatly improved, the back pattern only remains a main welding grid, and therefore the consumption of back silver paste is greatly reduced, and production cost is reduced.)
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及异质结电池的制作方法、异质结电池以及太阳能电池组件。
背景技术
当前，异质结电池通常采用全透明导电薄膜(TCO)铟锡氧(ITO)作为其背面导电通道，其主要制备方法为磁控溅射法，先是在硅片正反面依次沉积本征非晶硅和掺杂非晶硅，再在低温条件下在半成品电池的正反面上沉积ITO层，最后印刷银浆以构建正反电极，并在低于250℃的温度环境下烧结实现欧姆接触。
但是，通过低温沉积的ITO薄膜导电性差，导致最终制成的异质结电池的光电转换效率低；另外，在印刷过程中采用的银浆价格较为昂贵，导致大大增加了生产成本。
发明内容
本发明提供一种异质结电池的制作方法，旨在解决现有制作方法制作而成的异质结电池的导电薄膜导电性差且生产成本高的技术问题。
本发明是这样实现的，提供一种异质结电池的制作方法，包括以下步骤：
在硅片的正反面均依次沉积本征非晶硅和掺杂非晶硅，形成半成品电池；
在所述半成品电池的正面沉积正导电膜，以及在所述半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜；
分别在所述正导电膜和所述复合叠层背导电膜上制作金属电极；
其中，TCO1和TCO2为掺铝氧化锌、掺锡氧化铟、掺铟氧化锌、掺镓氧化锌、掺铟镓氧化锌、掺钨氧化铟、掺钼氧化铟或者掺锆氧化铟，Mx为银、铝、铜或者银铜合金。
更进一步地，所述在所述半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜的步骤，具体包括以下步骤：
在链式磁控溅射腔体中依次安装TCO1靶材、Mx靶材和TCO2靶材后，控制所述半成品电池通过所述链式磁控溅射腔体，以在所述半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜。
更进一步地，在TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜的沉积过程中，所述TCO1靶材、所述Mx靶材和所述TCO2靶材分别与所述半成品电池表面的垂直距离在4至12cm范围内，且沉积气压在0.4至3Pa范围内。
更进一步地，所述在链式磁控溅射腔体中依次安装TCO1靶材、Mx靶材和TCO2靶材后，控制所述半成品电池通过所述链式磁控溅射腔体，以在所述半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜的步骤，具体包括以下步骤：
在第一沉积腔室中安装TCO1靶材，并通入掺杂有氢气的高纯氩气作为溅射气体；
在第二沉积腔室中安装Mx靶材，并通入高纯氩气作为溅射气体；
在第三沉积腔室中安装TCO2靶材，并通入掺杂有氢气或者氧气的高纯氩气作为溅射气体；
控制所述半成品电池依次通过所述第一沉积腔室、所述第二沉积腔室和所述第三沉积腔室，并在通过所述第一沉积腔室时，控制所述半成品电池温度低于200℃，在通过所述第二沉积腔室时，控制所述半成品电池温度在40至200℃的范围内，在通过所述第三沉积腔室时，控制所述半成品电池温度低于200℃，以在所述半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜。
更进一步地，在所述第一沉积腔室中，控制TCO1靶材的溅射功率在0.4至2W/cm2范围内，在所述第二沉积腔室中，控制Mx沉积速率在1至10nm/min范围内，在所述第三沉积腔室中，控制TCO2靶材的溅射功率在1.5至8W/cm2范围内。
更进一步地，TCO1的厚度在5至30nm范围内，Mx的厚度在5至20nm范围内，TCO2的厚度在30至90nm范围内。
更进一步地，TCO1的载流子浓度小于或等于1E20/cm3，TCO2的电阻率小于5E-4ohm·cm。
更进一步地，所述掺铝氧化锌的Al2O3的质量分数在0.5％至4％范围内；
所述掺锡氧化铟的SnO2的质量分数在1％至12％范围内；
所述掺铟氧化锌的In2O3的质量分数在2％至8％范围内；
所述掺镓氧化锌的Ga2O3的质量分数在1.2％至6％范围内；
所述掺铟镓氧化锌的In2O3的质量分数在0.8％至6％范围内，Ga2O3的质量分数在0.4％至5％范围内；
所述掺钨氧化铟的WO3的质量分数在0.5％至3％范围内；
所述掺钼氧化铟的MoO3的质量分数在0.8％至4％范围内；
所述掺锆氧化铟的ZrO2的质量分数在0.4％至2.2％范围内。
本发明还提供一种异质结电池，通过如上所述的异质结电池的制作方法制备而成，所述异质结电池包括：
硅片；
分别设置在所述硅片正反面的本征非晶硅和掺杂非晶硅；
设置在正面的掺杂非晶硅上的正导电膜，以及设置在背面的掺杂非晶硅上的TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜；
分别设置在所述正导电膜和所述复合叠层背导电膜上的金属电极；
其中，TCO1和TCO2为掺铝氧化锌、掺锡氧化铟、掺铟氧化锌、掺镓氧化锌、掺铟镓氧化锌、掺钨氧化铟、掺钼氧化铟或者掺锆氧化铟，Mx为银、铝、铜或者银铜合金。
本发明还提供一种太阳能电池组件，包括如上所述的异质结电池。
本发明的有益效果在于，先是在硅片的正反面均依次沉积本征非晶硅和掺杂非晶硅，形成半成品电池，再在半成品电池的正面沉积正导电膜，在半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜，最后分别在正导电膜和复合叠层背导电膜上制作金属电极；其中，TCO1和TCO2为掺铝氧化锌、掺锡氧化铟、掺铟氧化锌、掺镓氧化锌、掺铟镓氧化锌、掺钨氧化铟、掺钼氧化铟或者掺锆氧化铟，Mx为银、铝、铜或者银铜合金。在复合叠层背导电膜内引入超薄金属层，极大提高背膜的导电性能，同时由于等离子增强效应提高长波长透射光的内反射，增加其在硅片中的吸收几率，以产生更多的光电流；另外，由于超薄金属层的插入可以极大的提高背膜导电率，可以使得背面图案仅保留焊接主栅，不再需要细栅线，从而大大降低背面银浆耗量，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的异质结电池的制作方法的流程框图；
图2是本发明实施例提供的异质结电池的制作方法的进一步流程框图；
图3是本发明实施例提供的异质结电池的示意图；
图4是图3的A部分放大图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种异质结电池的制作方法，先是在硅片10的正反面依次沉积本征非晶硅和掺杂非晶硅，形成半成品电池，再在半成品电池的正面沉积正导电膜41，在半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜42，最后分别在正导电膜41和复合叠层背导电膜42上制作金属电极；其中，TCO1和TCO2为掺铝氧化锌、掺锡氧化铟、掺铟氧化锌、掺镓氧化锌、掺铟镓氧化锌、掺钨氧化铟、掺钼氧化铟或者掺锆氧化铟，Mx为银、铝、铜或者银铜合金。在复合叠层背导电膜42内引入超薄金属层，极大提高背膜的导电性能，同时由于等离子增强效应提高长波长透射光的内反射，增加其在硅片10中的吸收几率，以产生更多的光电流；另外，由于超薄金属层的插入可以极大的提高背膜导电率，可以使得背面图案仅保留焊接主栅，不再需要细栅线，从而大大降低背面银浆耗量，降低生产成本。
实施例一
参考图1，本实施例一提供一种异质结电池的制作方法，包括以下步骤：
S10、在硅片的正反面均依次沉积本征非晶硅和掺杂非晶硅，形成半成品电池；
S20、在所述半成品电池的正面沉积正导电膜，以及在所述半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜；
S30、分别在所述正导电膜和所述复合叠层背导电膜上制作金属电极；
其中，TCO1和TCO2为掺铝氧化锌、掺锡氧化铟、掺铟氧化锌、掺镓氧化锌、掺铟镓氧化锌、掺钨氧化铟、掺钼氧化铟或者掺锆氧化铟，Mx为银、铝、铜或者银铜合金。
在本实施例中，先是在硅片10的正面依次沉积第一本征非晶硅21和第一掺杂非晶硅31，再在硅片10的反面依次沉积第二本征非晶硅22和第二掺杂非晶硅32，形成半成品电池。再在形成第一掺杂非晶硅31的半成品电池正面沉积正导电膜41，接着在形成第二掺杂非晶硅32的半成品电池反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜42。最后在正导电膜41上通过印刷浆料的方式制作第一金属电极51，在TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜42上通过印刷浆料的方式制作第二金属电极52，在低温的环境下烧结实现良好的欧姆接触，从而制成异质结电池。
由于异质结电池对背面导电膜的光学性能要求并不如正面导电膜的光学性能要求高，在复合叠层背导电膜42内引入超薄金属层，极大提高背膜的导电性能，同时由于等离子增强效应提高长波长透射光的内反射，增加其在硅片10中的吸收几率，以产生更多的光电流；另外，由于超薄金属层的插入可以极大的提高背膜导电率，可以使得背面图案仅保留焊接主栅，不再需要细栅线，从而大大降低背面银浆耗量，降低生产成本。
对于第一掺杂非晶硅31和第二掺杂非晶硅32而言，当第一掺杂非晶硅31为n型掺杂非晶硅时，第二掺杂非晶硅32为p型掺杂非晶硅；当第一掺杂非晶硅31为p型掺杂非晶硅时，第二掺杂非晶硅32为n型掺杂非晶硅。
值得一提的是，在取得硅片10时，需要对硅片10进行清洗以及在其表面制绒，通过腐蚀方式在其表面刻出绒面。
参考图2，进一步地，所述在所述半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜的步骤，具体包括以下步骤：
S22、在链式磁控溅射腔体中依次安装TCO1靶材、Mx靶材和TCO2靶材后，控制所述半成品电池通过所述链式磁控溅射腔体，以在所述半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜。
在本实施例中，链式磁控溅射腔体设有多个沉积腔室，先在各个沉积腔室中依次安装TCO1靶材、Mx靶材和TCO2靶材，再控制半成品电池依次通过链式磁控溅射腔体中的各个沉积腔室，并在通过过程中，调节TCO1靶材、Mx靶材和TCO2靶材的溅射功率，以在半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜42。
其中，在TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜42的沉积过程中，所述TCO1靶材、所述Mx靶材和所述TCO2靶材分别与所述半成品电池表面的垂直距离在4至12cm范围内，例如4cm、6cm、8cm、10cm、12cm，且沉积气压在0.4至3Pa范围内，例如1.2Pa、2Pa、2.8Pa。
具体地，所述在链式磁控溅射腔体中依次安装TCO1靶材、Mx靶材和TCO2靶材后，控制所述半成品电池通过所述链式磁控溅射腔体，以在所述半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜的步骤，具体包括以下步骤：
在第一沉积腔室中安装TCO1靶材，并通入掺杂有氢气的高纯氩气作为溅射气体；
在第二沉积腔室中安装Mx靶材，并通入高纯氩气作为溅射气体；
在第三沉积腔室中安装TCO2靶材，并通入掺杂有氢气或者氧气的高纯氩气作为溅射气体；
控制所述半成品电池依次通过所述第一沉积腔室、所述第二沉积腔室和所述第三沉积腔室，并在通过所述第一沉积腔室时，控制所述半成品电池温度低于200℃，在通过所述第二沉积腔室时，控制所述半成品电池温度在40至200℃的范围内，在通过所述第三沉积腔室时，控制所述半成品电池温度低于200℃，以在所述半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜。
在本实施例中，链式磁控溅射腔体设有至少三个沉积腔室。先是在第一沉积腔室中安装TCO1靶材，并通入掺杂有氢气的高纯氩气作为溅射气体，氢气的体积分数不超过10％；再在第二沉积腔室中安装Mx靶材，并通入高纯氩气作为溅射气体；接着在第三沉积腔室中安装TCO2靶材，并通入掺杂有氢气或者氧气的高纯氩气作为溅射气体，若是掺杂有氢气，氢气的体积分数不超过6％，若是掺杂有氧气，氧气的体积分数不超过2％。在完成靶材的安装后，将半成品电池放置在载板上，控制半成品电池依次通过第一沉积腔室、第二沉积腔室和第三沉积腔室，并在通过第一沉积腔室时，控制半成品电池温度低于200℃，在通过第二沉积腔室时，控制半成品电池温度在40至200℃的范围内，在通过第三沉积腔室时，不对半成品电池进行加热，控制半成品电池温度低于200℃，以在半成品电池的反面沉积TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜42。其中，在控制半成品电池依次经过沉积腔室时，根据叠层厚度适时匹配所需的溅射功率，以顺利实现复合叠层背导电膜42的制备。
其中，在所述第一沉积腔室中，控制TCO1靶材的溅射功率在0.4至2W/cm2范围内，例如0.6W/cm2、1W/cm2、1.4W/cm2、1.8W/cm2，在所述第二沉积腔室中，控制Mx沉积速率在1至10nm/min范围内，例如2nm/min、4nm/min、6nm/min、8nm/min、10nm/min，在所述第三沉积腔室中，控制TCO2靶材的溅射功率在1.5至8W/cm2范围内，例如1.5W/cm2、3W/cm2、4.5W/cm2、6W/cm2、7.5W/cm2。
其中，TCO1的厚度在5至30nm范围内，例如8nm、16nm、24nm，Mx的厚度在5至20nm范围内，例如5nm、10nm、15nm，TCO2的厚度在30至90nm范围内，例如40nm、50nm、60nm、70nm、80nm。
其中，TCO1的载流子浓度小于或等于1E20/cm3，TCO2的电阻率小于5E-4ohm·cm。
其中，对于TCO1和TCO2，所述掺铝氧化锌的Al2O3的质量分数在0.5％至4％范围内；所述掺锡氧化铟的SnO2的质量分数在1％至12％范围内；所述掺铟氧化锌的In2O3的质量分数在2％至8％范围内；所述掺镓氧化锌的Ga2O3的质量分数在1.2％至6％范围内；所述掺铟镓氧化锌的In2O3的质量分数在0.8％至6％范围内，Ga2O3的质量分数在0.4％至5％范围内；所述掺钨氧化铟的WO3的质量分数在0.5％至3％范围内；所述掺钼氧化铟的MoO3的质量分数在0.8％至4％范围内；所述掺锆氧化铟的ZrO2的质量分数在0.4％至2.2％范围内。
经过多次测试，TCO1为掺锡氧化铟，Mx为银，TCO2为掺铟氧化锌，掺锡氧化铟的厚度为15nm，银的厚度为10nm，掺铟氧化锌的厚度为50nm，能够实现极佳效果，该叠层结构能够实现方阻低于5ohm/sq。
当然，采用其他实施例也能带来较佳效果，例如以下实施例：①TCO1为掺锡氧化铟，Mx为铝，TCO2为掺铟氧化锌；②TCO1为掺锡氧化铟，Mx为铜，TCO2为掺铟氧化锌；③TCO1为掺锡氧化铟，Mx为铜，TCO2为掺铝氧化锌；④TCO1为掺铝氧化锌，Mx为铜，TCO2为掺铟氧化锌。
实施例二
参考图3，本实施例二提供一种异质结电池，通过如实施例一所述的异质结电池的制作方法制备而成，所述异质结电池包括：
硅片10；
分别设置在所述硅片10正反面的本征非晶硅和掺杂非晶硅；
设置在正面的掺杂非晶硅上的正导电膜41，以及设置在背面的掺杂非晶硅上的TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜42；
分别设置在所述正导电膜41和所述复合叠层背导电膜42上的金属电极；
其中，TCO1和TCO2为掺铝氧化锌、掺锡氧化铟、掺铟氧化锌、掺镓氧化锌、掺铟镓氧化锌、掺钨氧化铟、掺钼氧化铟或者掺锆氧化铟，Mx为银、铝、铜或者银铜合金。
在本实施例中，硅片10的正面设有第一本征非晶硅21和第一掺杂非晶硅31，反面设有第二本征非晶硅22和第二掺杂非晶硅32，第一掺杂非晶硅31上设有正导电膜41，第二掺杂非晶硅32上设有TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜42，正导电膜41上设有第一金属电极51，TCO1、Mx和TCO2的复合叠层背导电膜42上设有第二金属电极52。由于异质结电池对背面导电膜的光学性能要求并不如正面导电膜的光学性能要求高，在复合叠层背导电膜42内引入超薄金属层，极大提高背膜的导电性能，同时由于等离子增强效应提高长波长透射光的内反射，增加其在硅片10中的吸收几率，以产生更多的光电流；另外，由于超薄金属层的插入可以极大的提高背膜导电率，可以使得背面图案仅保留焊接主栅，不再需要细栅线，从而大大降低背面银浆耗量，降低生产成本。
参考图4，在复合叠层背导电膜42上，由上至下设有三层结构，分别是TCO1、Mx和TCO2。
实施例三
本实施例三提供一种太阳能电池组件，包括如实施例二所述的异质结电池。由于异质结电池对背面导电膜的光学性能要求并不如正面导电膜的光学性能要求高，在复合叠层背导电膜42内引入超薄金属层，极大提高背膜的导电性能，同时由于等离子增强效应提高长波长透射光的内反射，增加其在硅片10中的吸收几率，以产生更多的光电流；另外，由于超薄金属层的插入可以极大的提高背膜导电率，可以使得背面图案仅保留焊接主栅，不再需要细栅线，从而大大降低背面银浆耗量，降低生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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