CN103956391A - 一种AZO/Si异质结太阳电池及其制备方法 - Google Patents
一种AZO/Si异质结太阳电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103956391A CN103956391A CN201410146632.9A CN201410146632A CN103956391A CN 103956391 A CN103956391 A CN 103956391A CN 201410146632 A CN201410146632 A CN 201410146632A CN 103956391 A CN103956391 A CN 103956391A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- azo
- film
- hazo
- sputter
- hydrogen
- 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.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 103
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 103
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 95
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 32
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 40
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 28
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 23
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 19
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 15
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 3
- FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L Zinc carbonate Chemical compound [Zn+2].[O-]C([O-])=O FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000013077 target material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 84
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 6
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 229910021418 black silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 229960001296 zinc oxide Drugs 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001494479 Pecora Species 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N indium;tin;hydrate Chemical compound O.[In].[Sn] MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
- H01L31/1868—Passivation
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种AZO/Si异质结太阳能电池及其制备方法。本发明的AZO/Si异质结太阳电池从上到下结构依次包括金属栅电极、窗口层、钝化层、晶硅层和金属背电极，其中以高氢掺杂的HAZO薄膜作为钝化层，有效减少了界面处的有效复合中心，从而减小漏电流，提高太阳能电池开路电压，从而提高了太阳能电池的转化效率。本发明的特点是在Si表面直接溅射沉积AZO形成异质结，通过调控溅射气氛中氢气比例，既简单有效地钝化界面缺陷，又提高载流子的迁移能力，从而提高电池的开路电压、短路电流密度以及转化效率。且制备工艺简单，钝化层与窗口层在同一设备中连续沉积完成，无需更换靶材，不增加设备工序，适合大面积工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，尤其涉及一种AZO/Si异质结太阳电池及其制备方法。
背景技术
TCO（透明导电氧化物）/Si异质结太阳电池具有蓝光响应优异、结构工艺简单、热成本低等优点。1993年，日本的H.Kobayashi等人（Journal of AppliedPhysics,1993，74：4756-4761）采用喷雾热解法制备了ITO（氧化铟锡）/Si异质结太阳电池，其转化效率已经达到15%，展示了此类电池的良好潜力。然而铟属于稀有金属，在地球上储量不多，原材料价格昂贵，同时具有一定的毒性。与此相比，铝掺杂氧化锌（Aluminum-doped ZnO，AZO）材料光电特性优异、原料来源丰富、价格低廉，因而成为替代ITO材料的最佳选择。
近年来，AZO/Si异质结太阳电池的研究受到广泛关注。夏洋（专利公开号：CN203134841U）公开了一种AZO-黑硅异质结太阳电池，其结构为表面保护层/金属栅电极/AZO薄膜/黑硅层/p-Si/金属背电极，该电池使用黑硅作为减反层，提高了电池对太阳光能的利用。湖南师范大学的羊亿等人（专利公开号：CN103367513A）提出一种基于ZnO纳米阵列的n-ZnO/p-Si异质结太阳能电池及其制备方法。电池结构为：FTO或AZO透明导电玻璃衬底/ZnO籽晶层/N型ZnO纳米阵列/P型多晶硅薄膜/金属电极，利用纳米阵列增大接触面积，增强载流子收集能力，提升光电转换效率。
然而在实际制备过程中，包括上述方案在内的AZO/Si异质结电池仍然存在诸多问题，特别是AZO与Si界面缺陷问题，严重影响器件性能。目前，工业化制备AZO常用方法为磁控溅射法，但是采用磁控溅射法直接在硅表面沉积AZO容易在界面处形成高密度的缺陷态，恶化电池性能，其根本原因在于AZO和Si材料晶格不匹配。为了钝化AZO/Si界面缺陷，上海大学的马忠权等人（专利公开号：CN102034902A）采用热氧化法在p-Si和AZO之间沉积一层1.5～2nm的超薄SiO2钝化层并制备了AZO/SiO2/p-Si异质结光电器件，SiO2氧化层有效降低了界面态密度。2012年台湾大同大学的林炯暐等采用PECVD方法在ZnO和Si之间沉积一层1.92nm的超薄非晶硅层，钝化了硅表面悬挂键，同时提高了ZnO结晶质量（Journal of Materials Science:Materials inElectronics,2012，23：1621-1627）。中国科学技术大学的傅竹西等人（专利公开号：CN101694853A）提出ZnO/SiC/Si结构异质结电池，利用SiC作为硅衬底和氧化锌薄膜之间的过渡层，减少了由于晶格失配和热膨胀系数失配所造成的晶格缺陷，提升了ZnO薄膜的结晶质量和光电特性。尽管上述方法有效地降低了界面缺陷，但是增加了工序，特别是钝化层采用不同制备工艺，使得电池工艺复杂、设备需求增加，不利于降低成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种AZO/Si异质结太阳电池及其制备方法。
一种AZO/Si异质结太阳电池，从上至下依次包括：金属栅电极、窗口层、钝化层、晶硅层和金属背电极，
所述的钝化层为高氢掺杂的HAZO薄膜，
所述的窗口层为AZO薄膜或低氢掺杂的HAZO薄膜，
所述高氢掺杂的HAZO薄膜和低氢掺杂的HAZO薄膜均为氢、铝共掺杂的氧化锌透明导电氧化物薄膜。
本发明的AZO/Si异质结太阳电池中以高氢掺杂的HAZO薄膜做为钝化层，氢可以有效钝化硅表面悬挂键以及钝化空位等缺陷，有效减少了界面处的载流子复合中心，从而减小漏电流，提高电池开路电压。对于窗口层，可以采用AZO薄膜或低氢掺杂的HAZO薄膜，其中，以低氢掺杂的HAZO薄膜作为窗口层为优选方案，因为低氢掺杂可以提高AZO薄膜的载流子迁移率，增强光生载流子的收集能力，有利于提高电池短路电流密度，从而大大提升了AZO/Si异质结电池的转换效率。
所述的AZO薄膜、低氢掺杂的HAZO薄膜和高氢掺杂的HAZO薄膜采用磁控溅射法溅射铝（Al）的原子百分比为0.5%～4%（即Al的含量为0.5～4at.%）的AZO陶瓷靶材制备得到，且各薄膜中所用的靶材中Al的含量相同。
所述的晶硅层为p型硅或n型硅。
所述金属栅电极和金属背电极由铝、铜、银、金、铂、镍或其中的至少2种的合金制成。所述金属栅电极和金属背电极的大小和结构按照常规太阳电池工艺就可以。
所述高氢掺杂的HAZO薄膜为采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶材制备的HAZO薄膜，溅射时溅射气体为氢气和氩气的混合气体，其中氢气的体积百分比为20～80%。
所述低氢掺杂的HAZO薄膜为采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶材制备的HAZO薄膜，溅射时溅射气体为氢气和氩气的混合气体，其中氢气的体积百分比小于10%。
采用磁控溅射法制备氢掺杂的HAZO薄膜时，通过调节溅射时溅射气体中氢气的含量从而实现对制备的薄膜的中氢含量的调控。通常溅射气体中氢气的含量越高，制备得到的氢掺杂的HAZO薄膜中氢含量也越高。采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶材，当溅射气体中氢气的体积百分比为20～80%时，制备得到的薄膜即为高氢掺杂的HAZO薄膜；当溅射气体中氢气的体积百分比小于10%时，制备得到的薄膜为低氢掺杂的HAZO薄膜。
一般为保证溅射后的薄膜中含有氢（H），通常在制备低氢掺杂的HAZO薄膜时，溅射气体中氢气的体积百分比为1～10%。
作为优选，所述钝化层的厚度为2～20nm。
通常钝化层不宜太厚，否则会影响AZO薄膜的电学性能，进而影响载流子传输，导致太阳能电池的转换效率降低。
作为优选，所述窗口层的厚度为60～500nm。
窗口层太薄，薄膜结晶质量差，影响载流子传输；太厚的话会影响光吸收。
本发明还提供了一种AZO/Si异质结太阳电池的制备方法，包括：
（1）在晶硅层的一面（背面）制备金属背电极；
（2）在晶硅层另一面（正面）制备高氢掺杂的HAZO薄膜作为钝化层；
（3）在所述高氢掺杂的HAZO薄膜上制备AZO薄膜或低氢掺杂的HAZO薄膜作为窗口层；
（4）在所述的窗口层上制备金属栅电极，得到AZO/Si异质结太阳电池。
本发明的HAZO薄膜（包括高氢掺杂的HAZO薄膜和低氢掺杂的HAZO薄膜）的生长工艺与常规的AZO生长工艺基本一致，因此，本发明的制备方法中钝化层与窗口层在同一设备中连续沉积完成，不增加设备工序，只需调节溅射气氛组分及时间，工艺简单，效果明显，适合大面积工业化生产。
金属背电极和金属栅电极通过丝网印刷或蒸镀方式方法制备。
所述步骤（2）采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶材制备高氢掺杂的HAZO薄膜，溅射时溅射气体为氢气和氩气的混合气体，其中氢气的体积百分比为20～80%，待HAZO薄膜厚度达到2～20nm时停止溅射。
所述步骤（3）采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶制备低氢掺杂的HAZO薄膜，溅射时的溅射气体为氢气和氩气的混合气体，其中氢气的体积百分比小于10%，待HAZO薄膜厚度达到60～500nm停止溅射。
所述步骤（3）采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶制备AZO薄膜，溅射时的溅射气体为氩气，待AZO薄膜的厚度达到60～500nm停止溅射。
本发明中采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶材制备钝化层和窗口层时的采用的AZO陶瓷靶材中Al的原子百分比根据需要选定，通常AZO陶瓷靶材中Al的原子百分比为0.5%～4%。溅射过程中的本底真空度为小于1.0×10-3Pa，工作气压为0.1～0.6Pa，采用的溅射功率为100～300W，衬底温度为200～350℃。所使用的氢气和氩气的纯度均为99.99%。
本发明的AZO/Si异质结太阳电池可以通过上述方法制备得到，也可以通过其他方法制备得到。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（a）本发明以高浓度氢掺杂HAZO薄膜作为钝化层，减少了界面处的有效复合中心，从而减小漏电流，提高电池开路电压，提高异质结电池的转换效率。
（b）窗口层为AZO薄膜或低氢掺杂的HAZO薄膜，且由于引入H能够提高AZO薄膜的载流子迁移率，增强光生载流子的收集能力，因此采用低氢掺杂的HAZO薄膜提高电池短路电流密度，进而提升了异质结电池的转换效率。
（c）HAZO薄膜的生长工艺与常规的AZO生长工艺基本一致，钝化层与窗口层在同一设备中连续沉积完成，无需更换靶材，不增加设备工序，只需调节溅射气氛组分及时间，工艺简单，效果明显，适合大面积工业化生产。
附图说明
图1为本发明的AZO/Si异质结太阳电池的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式本发明做进一步说明。
以下各个实施例和对比例中为氩气和氢气的纯度为99.99%。
实施例1
本实施例的AZO/Si异质结太阳电池的结构如图1所示，从上之下次包括：金属栅电极1、窗口层2、钝化层3、晶硅层4和金属背电极5，
其中，窗口层2为低氢掺杂的HAZO薄膜，厚度为60nm。
钝化层3为高氢掺杂的HAZO薄膜，厚度为2nm。
晶硅层4为p型单晶硅。
本实施例的AZO/Si异质结太阳电池的通过以下方法制备得到：
（1）在晶硅层背面（任选一面作为背面）采用丝网印刷镀一层1μm厚的Al，并在快速退火炉中600℃退火1min，实现金属Al与晶硅层的欧姆接触。
（2）以晶硅层为衬底，在其正面（没有制备电极的一面）采用磁控溅射法制备高氢掺杂的HAZO薄膜作为钝化层，具体如下：
以Al含量为0.5at.%（Al的原子百分比为0.5%）的AZO陶瓷为溅射靶材，溅射时射频功率200W，衬底温度300℃，本底真空度5×10-4Pa，溅射气氛（溅射气体）为氩气50%、氢气50%的混合气体（氩气的体积百分比为50%，氢气的体积百分比为50%），当高氢掺杂的HAZO薄膜的厚度达到2nm时停止镀膜。
（3）在高氢掺杂的HAZO薄膜上制备低氢掺杂的HAZO薄膜，以得到低氢掺杂的HAZO薄膜作为窗口层，具体如下：
以Al含量为0.5at.%（Al的原子百分比为0.5%）的AZO陶瓷为溅射靶材，溅射时射频功率200W，衬底温度300℃，本底真空度5×10-4Pa，溅射气氛为氩气90%、氢气10%的混合气体（氩气的体积百分比为90%，氢气的体积百分比为10%），当低氢掺杂的HAZO薄膜的厚度达到60nm时停止镀膜。
（4）在窗口层（低氢掺杂的HAZO薄膜）上制备金属栅电极，得到AZO/Si异质结太阳电池。本实施例中采用丝网印刷制备300nm的Ag栅线电极。
实施例2
本实施例中的AZO/Si异质结太阳电池的结构如图1所示，从上之下次包括：金属栅电极1、窗口层2、钝化层3、晶硅层4和金属背电极5。
其中，窗口层2为低氢掺杂的HAZO薄膜，厚度为500nm。
钝化层3为高氢掺杂的HAZO薄膜，厚度为20nm。
晶硅层4为n型单晶硅。
本实施例的AZO/Si异质结太阳电池的通过以下方法制备得到：
（1）在晶硅层背面蒸镀20nm厚的Ni加500nm厚的Au，并在快速退火炉中600℃退火5min,实现背电极金属与晶硅的欧姆接触。
（2）以晶硅层为衬底，在其正面（没有制备电极的一面）采用磁控溅射法制备高氢掺杂的HAZO薄膜作为钝化层，具体如下：
以Al含量为4at.%（Al的原子百分比为4%）的AZO陶瓷为溅射靶材，溅射时射频功率100W，衬底温度200℃，本底真空度8×10-4Pa，溅射气氛（溅射气体）为氩气20%、氢气80%的混合气体（氩气的体积百分比为20%，氢气的体积百分比为80%），当高氢掺杂的HAZO薄膜的厚度达到20nm时停止镀膜。
（3）在高氢掺杂的HAZO薄膜上制备低氢掺杂的HAZO薄膜，以得到低氢掺杂的HAZO薄膜作为窗口层，具体如下：
以Al含量为4at.%（Al的原子百分比为4%）的AZO陶瓷为溅射靶材，溅射时射频功率100W，衬底温度200℃，本底真空度8×10-4Pa，溅射气氛为氩气95%、氢气5%的混合气体（氩气的体积百分比为95%，氢气的体积百分比为5%），当低氢掺杂的HAZO薄膜的厚度达到500nm时停止镀膜。
（4）在窗口层（低氢掺杂的HAZO薄膜）上制备金属栅电极，得到AZO/Si异质结太阳电池。本实施例中采用蒸镀制备500nm的Cu栅线电极。
实施例3
本实施例的AZO/Si异质结太阳电池的结构如图1所示，从上之下次包括：金属栅电极1、窗口层2、钝化层3、晶硅层4和金属背电极5。
其中，窗口层2为AZO薄膜，厚度为300nm。
钝化层3为高氢掺杂的HAZO薄膜，厚度为10nm。
晶硅层4为p型多晶硅。
本实施例的AZO/Si异质结太阳电池的通过以下方法制备得到：
（1）在晶硅层一面采用丝网印刷镀一层2μm厚的Al，并在快速退火炉中600℃退火1min，实现金属Al与晶硅层的欧姆接触。
（2）以晶硅层为衬底，在其另一面（没有制备电极的一面）采用磁控溅射法制备高氢掺杂的HAZO薄膜作为钝化层，具体如下：
以Al含量为2at.%（Al的原子百分比为2%）的AZO陶瓷为溅射靶材，溅射时射频功率300W，衬底温度400℃，本底真空度3×10-4Pa，溅射气氛（溅射气体）为氩气40%、氢气60%的混合气体（氩气的体积百分比为40%，氢气的体积百分比为60%），当高氢掺杂的HAZO薄膜的厚度达到10nm时停止镀膜。
（3）在高氢掺杂的HAZO薄膜上制备AZO薄膜，以得到AZO薄膜作为窗口层，具体如下：
以Al含量为2at.%（Al的原子百分比为2%）的AZO陶瓷为溅射靶材，溅射时射频功率300W，衬底温度400℃，本底真空度3×10-4Pa，溅射气氛为纯氩气，当低氢掺杂的HAZO薄膜的厚度达到300nm时停止镀膜。
（4）在窗口层（低氢掺杂的HAZO薄膜）上制备金属栅电极，得到AZO/Si异质结太阳电池。本实施例中采用丝网印刷制备500nm的Ag栅线电极。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种AZO/Si异质结太阳电池，其特征在于，从上至下依次包括：金属栅电极、窗口层、钝化层、晶硅层和金属背电极，
所述的钝化层为高氢掺杂的HAZO薄膜，
所述的窗口层为AZO薄膜或低氢掺杂的HAZO薄膜，
所述高氢掺杂的HAZO薄膜和低氢掺杂的HAZO薄膜均为氢、铝共掺杂的氧化锌透明导电氧化物薄膜。
2.如权利要求1所述的AZO/Si异质结太阳电池，其特征在于，所述高氢掺杂的HAZO薄膜为采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶材制备的HAZO薄膜，溅射时溅射气体为氢气和氩气的混合气体，其中氢气的体积百分比为20～80%。
3.如权利要求1所述的AZO/Si异质结太阳电池，其特征在于，所述低氢掺杂的HAZO薄膜为采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶材制备的HAZO薄膜，溅射时溅射气体为氢气和氩气的混合气体，其中氢气的体积百分比小于10%。
4.如权利要求1～3中任意一项权利要求所述的AZO/Si异质结太阳电池，其特征在于，所述钝化层的厚度为2～20nm。
5.如权利要求4所述的AZO/Si异质结太阳电池，其特征在于，所述窗口层的厚度为60～500nm。
6.一种AZO/Si异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，包括：
（1）在晶硅层的一面制备金属背电极；
（2）在晶硅层另一面制备高氢掺杂的HAZO薄膜作为钝化层；
（3）在所述高氢掺杂的HAZO薄膜上制备AZO薄膜或低氢掺杂的HAZO薄膜作为窗口层；
（4）在所述的窗口层上制备金属栅电极，得到AZO/Si异质结太阳电池。
7.如权利要求6所述的AZO/Si异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶材制备高氢掺杂的HAZO薄膜，溅射时溅射气体为氢气和氩气的混合气体，其中氢气的体积百分比为20～80%，待HAZO薄膜厚度达到2～20nm时停止溅射。
8.如权利要求7所述的AZO/Si异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶制备低氢掺杂的HAZO薄膜，溅射时的溅射气体为氢气和氩气的混合气体，其中氢气的体积百分比小于10%，待HAZO薄膜厚度达到60～500nm停止溅射。
9.如权利要求7所述的AZO/Si异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）采用磁控溅射法溅射AZO陶瓷靶制备AZO薄膜，溅射时的溅射气体为氩气，待AZO薄膜的厚度达到60～500nm停止溅射。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410146632.9A CN103956391B (zh) | 2014-04-11 | 2014-04-11 | 一种AZO/Si异质结太阳电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410146632.9A CN103956391B (zh) | 2014-04-11 | 2014-04-11 | 一种AZO/Si异质结太阳电池及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103956391A true CN103956391A (zh) | 2014-07-30 |
| CN103956391B CN103956391B (zh) | 2016-04-20 |
Family
ID=51333642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410146632.9A Active CN103956391B (zh) | 2014-04-11 | 2014-04-11 | 一种AZO/Si异质结太阳电池及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103956391B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106057931A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-10-26 | 安阳师范学院 | 一种大开路电压纳米异质结太阳能电池及制备方法 |
| CN106431012A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-22 | 武汉长利新材料科技有限公司 | 可钢化高透低辐射镀膜玻璃及其制造方法 |
| CN107425088A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-01 | 暨南大学 | 一种新型的异质结太阳电池 |
| CN112397596A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-02-23 | 东方日升新能源股份有限公司 | 一种低成本的高效太阳能电池及其制备方法 |
| CN112909104A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-04 | 合肥工业大学 | 一种双层分裂式光栅结构的硅基薄膜太阳能电池 |
| CN113410321A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-17 | 吉林师范大学 | 一种具有梯度空穴收集层的太阳电池的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090077264A (ko) * | 2008-01-10 | 2009-07-15 | 부산대학교 산학협력단 | 상압 플라즈마 표면 처리된 ａｚｏ 박막 및 그 제조방법 |
| CN101694853A (zh) * | 2009-10-21 | 2010-04-14 | 中国科学技术大学 | ZnO/SiC/Si异质结太阳能电池及其制备方法 |
| US20100294350A1 (en) * | 2009-05-25 | 2010-11-25 | Ko Min-Jae | Photo-electrode comprising conductive non-metal film, and dye-sensitized solar cell comprising the same |
| CN102820348A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-12-12 | 夏洋 | Azo-黑硅异质结太阳能电池及制备方法 |
| CN103390684A (zh) * | 2012-05-07 | 2013-11-13 | 吉富新能源科技(上海)有限公司 | 一种高陷光异质结单晶硅薄膜太阳能电池 |
-
2014
- 2014-04-11 CN CN201410146632.9A patent/CN103956391B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090077264A (ko) * | 2008-01-10 | 2009-07-15 | 부산대학교 산학협력단 | 상압 플라즈마 표면 처리된 ａｚｏ 박막 및 그 제조방법 |
| US20100294350A1 (en) * | 2009-05-25 | 2010-11-25 | Ko Min-Jae | Photo-electrode comprising conductive non-metal film, and dye-sensitized solar cell comprising the same |
| CN101694853A (zh) * | 2009-10-21 | 2010-04-14 | 中国科学技术大学 | ZnO/SiC/Si异质结太阳能电池及其制备方法 |
| CN103390684A (zh) * | 2012-05-07 | 2013-11-13 | 吉富新能源科技(上海)有限公司 | 一种高陷光异质结单晶硅薄膜太阳能电池 |
| CN102820348A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-12-12 | 夏洋 | Azo-黑硅异质结太阳能电池及制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| B.L.ZHU ET AL: "Modification of structure and properties of AZO thin film by introducing H2 in sputtering atmosphere at low substrate temperature", 《SUPERLATTICES AND MICROSTRUCTURES》, vol. 64, 15 October 2013 (2013-10-15), pages 460 - 469, XP028778065, DOI: doi:10.1016/j.spmi.2013.10.017 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106057931A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-10-26 | 安阳师范学院 | 一种大开路电压纳米异质结太阳能电池及制备方法 |
| CN106431012A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-22 | 武汉长利新材料科技有限公司 | 可钢化高透低辐射镀膜玻璃及其制造方法 |
| CN107425088A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-01 | 暨南大学 | 一种新型的异质结太阳电池 |
| CN112397596A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-02-23 | 东方日升新能源股份有限公司 | 一种低成本的高效太阳能电池及其制备方法 |
| CN112909104A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-04 | 合肥工业大学 | 一种双层分裂式光栅结构的硅基薄膜太阳能电池 |
| CN112909104B (zh) * | 2021-01-18 | 2022-10-04 | 合肥工业大学 | 一种双层分裂式光栅结构的硅基薄膜太阳能电池 |
| CN113410321A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-17 | 吉林师范大学 | 一种具有梯度空穴收集层的太阳电池的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103956391B (zh) | 2016-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103956391B (zh) | 一种AZO/Si异质结太阳电池及其制备方法 | |
| CN109560144B (zh) | 一种cigs薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
| CN104134720A (zh) | 单源闪蒸法生长有机无机杂化钙钛矿材料及其平面型太阳能电池的制备方法 | |
| CN101447518A (zh) | 一种背点接触异质结太阳能电池及其制造方法 | |
| CN107946393B (zh) | 基于SnTe作为背电极缓冲层的CdTe薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
| CN110289332B (zh) | 一种叠层电池的制备方法及结构 | |
| CN108447936B (zh) | 一种锑基双结叠层太阳电池的制备方法 | |
| CN101764170A (zh) | 一种铝背发射极n型太阳电池及其制作方法 | |
| CN101908583B (zh) | 铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层的制备方法 | |
| CN103904151A (zh) | 一种hit太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102938429A (zh) | 一种减反射异质结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN103383975A (zh) | 一种双面钝化高效异质结电池及其制作方法 | |
| CN104916785A (zh) | 一种CH3NH3PbI3薄膜太阳能电池制备方法 | |
| CN114203848A (zh) | 一种柔性硒化锑太阳电池及其制备方法 | |
| CN103137765A (zh) | 一种铝诱导晶化多晶硅薄膜太阳能电池及制备方法 | |
| CN106340554B (zh) | 一种CIGS/CdTe双结叠层薄膜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 | |
| CN103985783B (zh) | 利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法 | |
| CN110085683A (zh) | 无掺杂晶体硅异质结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN201323204Y (zh) | 一种背点接触异质结太阳能电池 | |
| CN101882653B (zh) | 基于纳米CdS薄膜的太阳能电池制备方法 | |
| CN104051577B (zh) | 提高太阳电池吸收层铜锌锡硫薄膜结晶性能的制备方法 | |
| CN111128747A (zh) | 一种双梯度带隙cigs太阳能电池的叠层吸收层的制备方法 | |
| CN116322072A (zh) | 一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法 | |
| CN101894877A (zh) | 一种硫化亚锡薄膜太阳能电池的制备方法 |
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 |