CN103346192B - 一种新型的异质结太阳能电池 - Google Patents

一种新型的异质结太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN103346192B
CN103346192B CN201310310101.4A CN201310310101A CN103346192B CN 103346192 B CN103346192 B CN 103346192B CN 201310310101 A CN201310310101 A CN 201310310101A CN 103346192 B CN103346192 B CN 103346192B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
type
gap layer
wide band
composite bed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310310101.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103346192A (zh
Inventor
崔艳峰
袁声召
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trina Solar Co Ltd
Original Assignee
Changzhou Trina Solar Energy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Trina Solar Energy Co Ltd filed Critical Changzhou Trina Solar Energy Co Ltd
Priority to CN201310310101.4A priority Critical patent/CN103346192B/zh
Publication of CN103346192A publication Critical patent/CN103346192A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103346192B publication Critical patent/CN103346192B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Abstract

本发明公开了一种新型的异质结太阳能电池，其中，超晶格结构P+层包括至少两层沉积在一起的P+复合层，该P+复合层由下至上依次包括P+窄禁带层和P+宽禁带层，每层P+复合层中的P+宽禁带层沉积在P+窄禁带层的上表面上，最下层P+复合层的P+窄禁带层沉积在P型单晶硅衬底的正面上；浅掺杂P型层沉积在最上层P+复合层的P+宽禁带层的上表面上；超晶格结构N型层包括至少两层沉积在一起的N型复合层，该N型复合层由下至上依次包括N型宽禁带层和N型窄禁带层，每层N型复合层中的N型窄禁带层沉积在N型宽禁带层的上表面上，最下层N型复合层的N型宽禁带层沉积在钝化层的上表面上。本发明不仅能够提高电池的开路电压和填充因子，从而提高转换效率，而且能够有效地降低成本。

Description

一种新型的异质结太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种新型的异质结太阳能电池，属于薄膜太阳能电池技术领域。
背景技术
目前，异质结太阳能电池以其高效，较简单的制备工艺、温度系数小等特点而越来越引起人们的关注。比较典型的就是日本三洋的HIT电池。其最新的报道结果显示在100cm2面积的电池上最高效率为24.7%，开路电压750mV，填充因子为83.2%，短路电流密度39.5mA/cm2。这么高的效率，尤其是高开压，是由HIT电池的能带结构决定的。但是其不足之处就是成本较高，高成本来自于较厚的N型晶硅衬底和昂贵的制造设备。
发明内容
 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种新型的异质结太阳能电池，它不仅能够提高电池的开路电压和填充因子，从而提高转换效率，而且能够有效地降低成本。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种新型的异质结太阳能电池，它包括P型单晶硅衬底、欧姆接触层、超晶格结构P+层、浅掺杂P型层、钝化层、超晶格结构N型层、透明导电膜层和电极层，P型单晶硅衬底具有一正面和一背面；欧姆接触层位于P型单晶硅衬底的背面上；超晶格结构P+层包括至少两层沉积在一起的P+复合层，该P+复合层由下至上依次包括P+窄禁带层和P+宽禁带层，P+窄禁带层的禁带宽度Eg1＜1.2eV，P+宽禁带层的禁带宽度Eg2＞1.5eV，并且每层P+复合层中的P+宽禁带层沉积在P+窄禁带层的上表面上，最下层P+复合层的P+窄禁带层沉积在P型单晶硅衬底的正面上；浅掺杂P型层沉积在最上层P+复合层的P+宽禁带层的上表面上；钝化层沉积在浅掺杂P型层的上表面上；超晶格结构N型层包括至少两层沉积在一起的N型复合层，该N型复合层由下至上依次包括N型宽禁带层和N型窄禁带层，N型窄禁带层的禁带宽度Eg3＜1.2eV，N型宽禁带层的禁带宽度Eg4＞1.5eV，并且每层N型复合层中的N型窄禁带层沉积在N型宽禁带层的上表面上，最下层N型复合层的N型宽禁带层沉积在钝化层的上表面上；透明导电膜层沉积在最上层N型复合层的N型窄禁带层的上表面上；电极层位于透明导电膜层的上表面上。
进一步，所述的P+窄禁带层由a-SixGe1-x:H材料或微晶硅薄膜制成。
进一步，所述的P+宽禁带层由a-SixC1-x:H或a-SixN1-x:H材料制成。
进一步，所述的N型宽禁带层由a-Si薄膜或a-SixC1-x:H或a-SixN1-x:H材料制成。
进一步，所述的N型窄禁带层由a-SixGe1-x:H材料或微晶硅薄膜制成。
进一步，所述的钝化层为本征a-Si薄膜或SiOx薄膜，并且钝化层的厚度为5nm~10nm，所述的浅掺杂P型层的厚度为5μm~20μm。
进一步，所述的P+窄禁带层的厚度为1nm-20nm。
进一步，所述的P+宽禁带层的厚度为1nm-20nm。
进一步，所述的N型宽禁带层的厚度为1nm-20nm。
更进一步，N型窄禁带层的厚度为1nm-20nm。
采用了上述技术方案后，采用P型单晶硅片作为衬底，通过结构上的设计改进，使得电池的基区不再是像HIT电池结构中那样将较厚的硅片作为基区，而是采用几十μm厚度的掺杂层作为基区，因此可以有效的降低成本，利于实现产业化。同时在结构上，通过形成超晶格结构，来进一步提高电池的开路电压和填充因子，从而提高转换效率，超晶格结构P+层和超晶格结构N型层的作用：从能带图来看，超晶格结构的形成可以提高电池的导带补偿ΔEc和价带补偿ΔEv值，有利于光生载流子的收集，因而可以提高开路电压，同时，由于量子效应的限制，在窄禁带半导体材料处会产生mini-band，会增加载流子的隧穿几率，相当于提高了材料的掺杂浓度，因此还可以同时提高填充因子和开路电压。
附图说明
图1为本发明的新型的异质结太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明的新型的异质结太阳能电池的制备流程图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，
如图1所示，一种新型的异质结太阳能电池，它包括P型单晶硅衬底、欧姆接触层、超晶格结构P+层、浅掺杂P型层、钝化层、超晶格结构N型层、透明导电膜层和电极层，P型单晶硅衬底具有一正面和一背面；欧姆接触层位于P型单晶硅衬底的背面上；超晶格结构P+层包括至少两层沉积在一起的P+复合层，该P+复合层由下至上依次包括P+窄禁带层和P+宽禁带层，P+窄禁带层的禁带宽度Eg1＜1.2eV，P+宽禁带层的禁带宽度Eg2＞1.5eV，并且每层P+复合层中的P+宽禁带层沉积在P+窄禁带层的上表面上，最下层P+复合层的P+窄禁带层沉积在P型单晶硅衬底的正面上；浅掺杂P型层沉积在最上层P+复合层的P+宽禁带层的上表面上；钝化层沉积在浅掺杂P型层的上表面上；超晶格结构N型层包括至少两层沉积在一起的N型复合层，该N型复合层由下至上依次包括N型宽禁带层和N型窄禁带层，N型窄禁带层的禁带宽度Eg3＜1.2eV，N型宽禁带层的禁带宽度Eg4＞1.5eV，并且每层N型复合层中的N型窄禁带层沉积在N型宽禁带层的上表面上，最下层N型复合层的N型宽禁带层沉积在钝化层的上表面上；透明导电膜层沉积在最上层N型复合层的N型窄禁带层的上表面上；电极层位于透明导电膜层的上表面上。
图1中，P+复合层为两层，N型复合层为两层，但不限于此。
P+窄禁带层可以选用由a-SixGe1-x:H材料或微晶硅薄膜制成。
P+宽禁带层可以选用由a-SixC1-x:H或a-SixN1-x:H材料制成。
N型宽禁带层可以选用由a-Si薄膜或a-SixC1-x:H或a-SixN1-x:H材料制成。
N型窄禁带层可以选用由a-SixGe1-x:H材料或微晶硅薄膜制成。
钝化层可以选用本征a-Si薄膜或SiOx薄膜，并且钝化层的厚度控制在5nm~10nm，浅掺杂P型层的厚度控制在5μm~20μm。
P+窄禁带层的厚度控制在1nm-20nm。
P+宽禁带层的厚度控制在1nm-20nm。
N型宽禁带层的厚度控制在1nm-20nm。
N型窄禁带层的厚度控制在1nm-20nm。
透明导电膜层选用TCO透明导电薄膜。
电极层选用银栅极。
本发明的新型的异质结太阳能电池的制备流程如下：
如图2所示，本发明选用普通P型单晶硅片作为衬底，在P型单晶硅衬底的正面首先采用化学气相沉积方法（CVD）形成一层重掺杂的P+窄禁带层，禁带宽度Eg<1.2eV,材料可以是a-SixGe1-x:H或者微晶硅薄膜，厚度为1nm-20nm，接着再沉积一层重掺杂的P+宽禁带层，仍采用CVD方法，禁带宽度Eg>1.5eV，材料可以是a-SixC1-x:H或a-SixN1-x:H，厚度1nm-20nm，然后重复上面的P+窄禁带层，P+宽禁带层，P+窄禁带层，P+宽禁带层……，从而形成一个超晶格结构P+层，重复次数m≥1，这个超晶格结构P+层在电池结构中起到了一个背场BSF和势垒的作用，从而有效减少光生载流子的复合，接着，仍采用CVD法沉积一层浅掺杂P型层，厚度控制在5μm~20μm，作为电池的基区，接着在P型单晶硅衬底的背面印刷Al浆，然后500℃烧结形成欧姆接触层，然后在最上层的P+宽禁带层上面采用PECVD法生长一层钝化层，材料可以是本征a-Si薄膜或者SiOx薄膜，厚度控制在5nm-10nm，接着采用PECVD法沉积一层N型宽禁带层，Eg>1.5eV，材料可以是a-Si薄膜或a-SixC1-x:H或a-SixN1-x:H，厚度控制在1nm-20nm，然后沉积一层N型窄禁带层，Eg<1.2eV，材料可以是a-SixGe1-x:H或微晶硅薄膜，厚度1nm-20nm，然后重复上面的N型宽禁带层，N型窄禁带层，N型宽禁带层，N型窄禁带层……，从而形成一个超晶格结构N型层，重复次数n≥1，最后用磁控溅射等方法沉积TCO透明导电薄膜，形成透明导电膜层，再丝印Ag浆，200℃烧结，形成电极层，最终形成一个完整的电池器件。
本发明的工作原理如下：
采用P型单晶硅片作为衬底，通过结构上的设计改进，使得电池的基区不再是像HIT电池结构中那样将较厚的硅片作为基区，而是采用几十μm厚度的掺杂层作为基区，因此可以有效的降低成本，利于实现产业化。同时在结构上，通过形成超晶格结构，来进一步提高电池的开路电压和填充因子，从而提高转换效率，超晶格结构P+层和超晶格结构N型层的作用：从能带图来看，超晶格结构的形成可以提高电池的导带补偿ΔEc和价带补偿ΔEv值，有利于光生载流子的收集，因而可以提高开路电压，同时，由于量子效应的限制，在窄禁带半导体材料处会产生mini-band，会增加载流子的隧穿几率，相当于提高了材料的掺杂浓度，因此还可以同时提高填充因子和开路电压。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种新型的异质结太阳能电池，其特征在于，它包括：
一P型单晶硅衬底，其具有一正面和一背面；
一欧姆接触层，位于P型单晶硅衬底的背面上；
一超晶格结构P+层，包括至少两层沉积在一起的P+复合层，该P+复合层由下至上依次包括P+窄禁带层和P+宽禁带层，P+窄禁带层的禁带宽度Eg1＜1.2eV，P+宽禁带层的禁带宽度Eg2＞1.5eV，并且每层P+复合层中的P+宽禁带层沉积在P+窄禁带层的上表面上，最下层P+复合层的P+窄禁带层沉积在P型单晶硅衬底的正面上；
一浅掺杂P型层，其沉积在最上层P+复合层的P+宽禁带层的上表面上；
一钝化层，其沉积在浅掺杂P型层的上表面上；
一超晶格结构N型层，包括至少两层沉积在一起的N型复合层，该N型复合层由下至上依次包括N型宽禁带层和N型窄禁带层，N型窄禁带层的禁带宽度Eg3＜1.2eV，N型宽禁带层的禁带宽度Eg4＞1.5eV，并且每层N型复合层中的N型窄禁带层沉积在N型宽禁带层的上表面上，最下层N型复合层的N型宽禁带层沉积在钝化层的上表面上；
一透明导电膜层，其沉积在最上层N型复合层的N型窄禁带层的上表面上；
一电极层，其位于透明导电膜层的上表面上。
2.根据权利要求1所述的一种新型的异质结太阳能电池，其特征在于：所述的P+窄禁带层由a-SixGe1-x:H材料或微晶硅薄膜制成。
3.根据权利要求1所述的一种新型的异质结太阳能电池，其特征在于：所述的P+宽禁带层由a-SixC1-x:H或a-SixN1-x:H材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种新型的异质结太阳能电池，其特征在于：所述的N型宽禁带层由a-Si薄膜或a-SixC1-x:H或a-SixN1-x:H材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种新型的异质结太阳能电池，其特征在于：所述的N型窄禁带层由a-SixGe1-x:H材料或微晶硅薄膜制成。
6.根据权利要求1所述的一种新型的异质结太阳能电池，其特征在于：所述的钝化层为本征a-Si薄膜或SiOx薄膜，并且钝化层的厚度为5nm~10nm，所述的浅掺杂P型层的厚度为5μm~20μm。
7.根据权利要求1或2所述的一种新型的异质结太阳能电池，其特征在于：所述的P+窄禁带层的厚度为1nm-20nm。
8.根据权利要求1或3所述的一种新型的异质结太阳能电池，其特征在于：所述的P+宽禁带层的厚度为1nm-20nm。
9.根据权利要求1或4所述的一种新型的异质结太阳能电池，其特征在于：所述的N型宽禁带层的厚度为1nm-20nm。
10.根据权利要求1或5所述的一种新型的异质结太阳能电池，其特征在于：N型窄禁带层的厚度为1nm-20nm。
CN201310310101.4A 2013-07-23 2013-07-23 一种新型的异质结太阳能电池 Active CN103346192B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310310101.4A CN103346192B (zh) 2013-07-23 2013-07-23 一种新型的异质结太阳能电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310310101.4A CN103346192B (zh) 2013-07-23 2013-07-23 一种新型的异质结太阳能电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103346192A CN103346192A (zh) 2013-10-09
CN103346192B true CN103346192B (zh) 2015-09-09

Family

ID=49280977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310310101.4A Active CN103346192B (zh) 2013-07-23 2013-07-23 一种新型的异质结太阳能电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103346192B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4718947A (en) * 1986-04-17 1988-01-12 Solarex Corporation Superlattice doped layers for amorphous silicon photovoltaic cells
CN101373799A (zh) * 2008-08-07 2009-02-25 西南技术物理研究所 双层掺杂层硅基薄膜太阳电池
TW200943567A (en) * 2008-04-02 2009-10-16 Contrel Technology Co Ltd Silicon-based thin film solar-cell with super-lattice P type semiconductor layer
CN101771097A (zh) * 2010-01-28 2010-07-07 上海超日太阳能科技股份有限公司 一种带隙可调控的硅基异质结太阳电池
CN102569481A (zh) * 2012-02-01 2012-07-11 南开大学 一种具有梯度型带隙特征的纳米硅窗口层及其制备方法
CN102931275A (zh) * 2012-10-29 2013-02-13 四川大学 一种具有超晶格结构的新型薄膜太阳电池
CN203351630U (zh) * 2013-07-23 2013-12-18 常州天合光能有限公司 一种新型的异质结太阳能电池

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4718947A (en) * 1986-04-17 1988-01-12 Solarex Corporation Superlattice doped layers for amorphous silicon photovoltaic cells
TW200943567A (en) * 2008-04-02 2009-10-16 Contrel Technology Co Ltd Silicon-based thin film solar-cell with super-lattice P type semiconductor layer
CN101373799A (zh) * 2008-08-07 2009-02-25 西南技术物理研究所 双层掺杂层硅基薄膜太阳电池
CN101771097A (zh) * 2010-01-28 2010-07-07 上海超日太阳能科技股份有限公司 一种带隙可调控的硅基异质结太阳电池
CN102569481A (zh) * 2012-02-01 2012-07-11 南开大学 一种具有梯度型带隙特征的纳米硅窗口层及其制备方法
CN102931275A (zh) * 2012-10-29 2013-02-13 四川大学 一种具有超晶格结构的新型薄膜太阳电池
CN203351630U (zh) * 2013-07-23 2013-12-18 常州天合光能有限公司 一种新型的异质结太阳能电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN103346192A (zh) 2013-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107564989A (zh) 一种钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池中隧穿结的结构设计
CN106129146B (zh) 一种以黑磷烯作为导电材料的硒化锑薄膜太阳能电池及其制备方法
CN107658366A (zh) 一种异质结电池的镀膜方法及pvd载板和镀膜装置
CN102569478A (zh) 薄膜非晶硅-n型晶体硅异质结叠层太阳能电池
CN102341919B (zh) 太阳能电池
CN102683468A (zh) 一种晶硅异质结太阳电池的发射极结构
CN103985778B (zh) 具有选择性发射极的异质结太阳能电池及其制备方法
CN103219413A (zh) 一种石墨烯径向异质结太阳能电池及其制备方法
CN102157572A (zh) 晶体硅太阳能电池
CN103730532A (zh) 掺氢晶化硅钝化的异质结太阳能电池
CN101393942B (zh) 多晶硅-碳化硅叠层薄膜太阳能电池
CN217719655U (zh) 一种钙钛矿/晶体硅叠层电池结构
KR101410392B1 (ko) 이종 접합 태양전지 및 그 제조방법
CN203351630U (zh) 一种新型的异质结太阳能电池
CN103227228B (zh) P型硅衬底异质结电池
CN103346192B (zh) 一种新型的异质结太阳能电池
CN203850312U (zh) 具有选择性发射极的异质结太阳能电池
CN106449815A (zh) 基于非晶硅薄膜的异质结太阳能电池器件的制备方法
CN203871345U (zh) 掺氢晶化硅钝化的异质结太阳能电池
CN203351631U (zh) N型掺氢晶化硅钝化的异质结太阳能电池器件
US9287421B2 (en) Solar cell module and method of fabricating the same
CN210156406U (zh) 具有双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构
CN204216050U (zh) 具有点接触结构的太阳电池器件结构
CN203179931U (zh) P型硅衬底异质结电池
CN112366232B (zh) 一种异质结太阳能电池及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Solar photovoltaic industry park Tianhe Road 213031 north of Jiangsu Province, Changzhou City, No. 2

Patentee after: TRINA SOLAR Co.,Ltd.

Address before: Solar photovoltaic industry park Tianhe Road 213031 north of Jiangsu Province, Changzhou City, No. 2

Patentee before: trina solar Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP03 Change of name, title or address

Address after: Solar photovoltaic industry park Tianhe Road 213031 north of Jiangsu Province, Changzhou City, No. 2

Patentee after: trina solar Ltd.

Address before: Tianhe Electronic Industrial Park Road 213022 north of Jiangsu Province, Changzhou City, No. 2

Patentee before: CHANGZHOU TRINA SOLAR ENERGY Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address