CN106784113A - 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法，所述硅基异质结太阳能电池包括：晶硅基片、第一本征非晶层、第二本征非晶层、第一掺杂层、第二掺杂层、第一保护膜层、第二保护膜层、第一透明导电层和第二透明导电层，所述第一保护膜层设置在第一掺杂层与第一透明导电层之间，所述第二保护膜层设置在第二掺杂层与第二透明导电层之间。本发明通过在掺杂层表面形成所述第一保护膜层和/或第二保护膜层可以减少高能粒子对掺杂层的轰击，同时增强了对晶硅基片表面的钝化效果，从而提高硅基异质结太阳能电池的性能。

Description

一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体地涉及一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池能够将太阳光直接转换为电力，因此作为新的能量源受到越来越多国家的重视。
Heterojunction with Intrinsic Thin layer 太阳能电池简称HIT太阳能电池，其最早是由三洋公司发明的，其是非晶硅/晶硅异质结的太阳能电池，是一种利用晶硅基片和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池。由于HIT太阳能电池具有高的光电转换效率，低的温度系数和在相对低温条件下的制备技术，在近几年来成为光伏行业研究和开发的重点方向之一。目前日本的三洋公司产业化的HIT太阳能电池的效率已超过23%，其实验室效率已超过了25%。
图1A和图1B所示为现有的HIT太阳能电池的结构示意图。在图1A和图1B中，在由单晶硅、多晶硅等的结晶类半导体构成的n型结晶类硅基板1的一个主面上，本征非晶硅层2、p型非晶硅层3依次叠层，进而在其上形成ITO透明导电氧化物层4和由银构成的梳型形状的栅电极9；在结晶类硅基板1的另一个主面上依次叠层本征非晶硅层5、n型非晶硅层6，进而在其上形成ITO透明导电氧化物层7和由银构成的梳型形状的栅电极9，汇流条电极8将栅电极9的电流汇集起来。
这种HIT太阳能电池按照以下的顺序制造。首先，使用等离子体CVD法，在结晶类基板1的一个主面上连续形成本征非晶硅层2、p型非晶硅层3，在另一个主面上连续形成本征非晶硅层5、n型非晶硅层6。接着使用溅射法在p型非晶硅层3和n型非晶硅层6上分别形成ITO透明导电层4和7，进而通过丝网印刷，在ITO透明导电氧化物层4和7上形成梳型形状的栅电极9。所使用的等离子体增强CVD法、溅射法、丝网印刷法等的方法全部能够在250℃以下的温度形成上述各膜层，因此能够防止基板的翘曲，能够实现制造成本的降低。
在HIT太阳能电池的制造过程，透明导电层通常是采用溅射法来沉积，该制备方法是通过离子轰击靶材表面，使靶材表面的原子或分子获得足够大的能量而最终脱离固体表面，然后沉积在基板的表面上。采用该方法所制备的薄膜沉积速率高、基片的温度相对于别的方法要低、薄膜与基片的附着性好、工艺参数容易控制、制备的薄膜结晶程度高。然而该制备方法中由于高能粒子轰击的存在，会对晶硅表面钝化效果造成一定程度的破坏，从而影响HIT太阳能电池的性能。
发明内容
本发明的目的在于为解决上述的现有HIT太阳能电池技术中存在的问题，提供一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法，本发明通过在所述第一掺杂层与第一透明导电层之间设置有第一保护膜层，和/或在所述第二掺杂层与第二透明导电层之间设置有第二保护膜层，这样既能使晶硅基片的表面得到很好的钝化，不会由于高能粒子的轰击而造成对非晶硅膜层的破坏，提高电池的开路电压，并进一步优选金属硫族化合物膜层作为保护膜层，金属硫族化合物膜层与透明导电层的组合又可使更多的太阳光入射到晶硅基片上，因而可提高电池的短路电流从而增强了太阳能电池的性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种硅基异质结太阳能电池，包括晶硅基片，所述晶硅基片的受光面和背面分别设置有第一本征非晶层和第二本征非晶层，所述第一本征非晶层上设置有第一掺杂层，所述第二本征非晶层上设置有第二掺杂层，所述第一掺杂层上设置有第一透明导电层，所述第二掺杂层上设置有第二透明导电层，所述第一掺杂层与第一透明导电层之间插入有第一保护膜层和/或所述第二掺杂层与第二透明导电层之间插入有第二保护膜层。
进一步的，所述第二透明导电层上设置有一叠层结构，所述叠层结构包括依次叠层的第一金属氮化物膜层、金属膜层和第二金属氮化物膜层，所述第一金属氮化物膜层与第二透明导电层直接接触；所述第一金属氮化物膜层和/或第二金属氮化物膜层为锆氮化物膜层、钛氮化物膜层、铪氮化物膜层、镍氮化物膜层、铬氮化物膜层、钒氮化物膜层、铌氮化物膜层、钽氮化物膜层、钼氮化物膜层、钪氮化物膜层或它们的任一组合的氮化物膜层；所述金属膜层为银膜层、铝膜层、铜膜层、金膜层、铬膜层、钛膜层、铂膜层、镍膜层或它们的任一组合中的一种。
本发明还公开了另一种硅基异质结太阳能电池，包括晶硅基片，所述晶硅基片的受光面设置有第一本征非晶层，所述第一本征非晶层上设置有一减反射层，所述晶硅基片的背面设置有第二本征非晶层，所述第二本征非晶层的表面区域内交错设置有第一掺杂层和第二掺杂层，所述第一掺杂层上设置有第一透明导电层，所述第二掺杂层上设置有第二透明导电层，所述第一掺杂层与第一透明导电层之间插入有第一保护膜层和/或所述第二掺杂层与第二透明导电层之间插入有第二保护膜层。
进一步的，所述第一透明导电层和第二透明导电层上分别设置有一叠层结构，所述叠层结构包括依次叠层的第一金属氮化物膜层、金属膜层和第二金属氮化物膜层，所述第一金属氮化物膜层分别与第一透明导电层和第二透明导电层直接接触；所述第一金属氮化物膜层和/或第二金属氮化物膜层为锆氮化物膜层、钛氮化物膜层、铪氮化物膜层、镍氮化物膜层、铬氮化物膜层、钒氮化物膜层、铌氮化物膜层、钽氮化物膜层、钼氮化物膜层、钪氮化物膜层或它们的任一组合的氮化物膜层；所述金属膜层为银膜层、铝膜层、铜膜层、金膜层、铬膜层、钛膜层、铂膜层、镍膜层或它们的任一组合中的一种。
进一步的，可同时在所述第一本征非晶层上设置有第一金属硫族化合物膜层，或者只在所述第一本征非晶层上设置有第一金属硫族化合物膜层。
进一步的，在所述第一本征非晶层与减反射层之间形成一层掺杂层，所述掺杂层的导电类型与晶硅基片一致。当晶硅基片为n型晶硅基片时，所述掺杂层为n型非晶硅膜层；当晶硅基片为p型晶硅基片时，所述掺杂层为p型非晶硅膜层。
进一步的，所述第一保护膜层和第二保护膜层为金属硫族化合物膜层，所述金属硫族化合物膜层为硫化锌、硒化锌、硫硒化锌、硫化铟、硒化铟、硫硒化铟、硫化镉、硫化镉锌中的一种或两种以上，所述金属硫族化合物膜层中可含有氧。
更进一步的，所述金属硫族化合物膜层的厚度为1-100nm，优选金属硫族化合物膜层的厚度为2-50nm，更优选金属硫族化合物膜层的厚度为5-30nm。
进一步的，所述晶硅基片的受光面与第一本征非晶层之间设置有第二金属硫族化合物膜层和/或所述晶硅基片的背面与第二本征非晶层之间设置有第三金属硫族化合物膜层。
进一步的，所述第一本征非晶层和第二本征非晶层为本征非晶硅膜层，所述晶硅基片为N型单晶硅片、P型单晶硅片、N型多晶硅片、P型多晶硅片。
进一步的，所述第一掺杂层和第二掺杂层分别为p型非晶硅膜层和n型非晶硅膜层，或所述第一掺杂层和第二掺杂层分别为n型非晶硅膜层和p型非晶硅膜层。
进一步的，所述第一透明导电层和第二透明导电层上分别设置有栅电极。
进一步的，在形成第一透明导电层之前可先形成一层掺杂氧化钛膜层，在形成第二透明导电层之前可先形成一层掺杂氧化钛膜层，所述掺杂氧化钛膜层为TiO2掺杂有Ta、W、Nb、Mo、Sb、Sc、Sn、Y、Zr、Hf、Ce和Al中的一种或两种以上，可选用CVD（化学气相沉积法）、RPD（反应等离子沉积法）、ALD（原子层沉积法）、PVD（物理气相沉积法）等方法来沉积掺杂氧化钛膜层。
本发明还公开了一种光伏发电系统，由上述的硅基异质结太阳能电池组成发电系统。
本发明还公开了一种硅基异质结太阳能电池的制备方法，包括
准备晶硅基片；
在所述晶硅基片的受光面沉积第一本征非晶层；
在所述晶硅基片的背面沉积第二本征非晶层；
在所述第一本征非晶层上沉积第一掺杂层；
在所述第二本征非晶层上沉积第二掺杂层；
在所述第一掺杂层上沉积第一保护膜层；
在所述第二掺杂层上沉积第二保护膜层；
在所述第一保护膜层上沉积第一透明导电层；
在所述第二保护膜层上沉积第二透明导电层；
在所述第一透明导电层和第二透明导电层上形成栅电极。
本发明还公开了另一种硅基异质结太阳能电池的制备方法，包括
准备晶硅基片；
在所述晶硅基片的受光面沉积第一本征非晶层；
在所述第一本征非晶层上沉积一减反射层；
在所述晶硅基片的背面沉积第二本征非晶层；
在所述第二本征非晶层的表面区域内交错沉积形成第一掺杂层和第二掺杂层；
在所述第一掺杂层上沉积第一保护膜层；
在所述第二掺杂层上沉积第二保护膜层；
在所述第一保护膜层上沉积第一透明导电层；
在所述第二保护膜层上沉积第二透明导电层；
在所述第一透明导电层和第二透明导电层上形成栅电极。
进一步的，所述第一保护膜层和第二保护膜层为金属硫族化合物膜层，所述金属硫族化合物膜层为硫化锌、硒化锌、硫硒化锌、硫化铟、硒化铟、硫硒化铟、硫化镉、硫化镉锌中的一种或两种以上。所述金属硫族化合物膜层中可含有氧；可选用CVD（化学气相沉积法）、RPD（反应等离子沉积法）、ALD（原子层沉积法）、CBD（化学水浴沉积法）、PVD（物理气相沉积法）等方法来沉积金属硫族化合物膜层。
进一步的，采用PECVD（等离子增强化学气相沉积）来沉积第一本征非晶层、第二本征非晶层、第一掺杂层和第二掺杂层。
进一步的，所述第一透明导电层和/或第二透明导电层为ITO、AZO、IWO、BZO、GZO、IGZO、IZO、IMO、氧化锡基透明导电材料或它们的任一组合中的一种。所述第一透明导电层和/或第二透明导电层为一层或多层结构，可选用CVD（化学气相沉积法）、RPD（反应等离子沉积法）、ALD（原子层沉积法）、PVD（物理气相沉积法）等方法来沉积第一透明导电层和/或第二透明导电层。
本发明的有益技术效果：
1、本发明通过在掺杂层上形成一层保护膜层，可使掺杂层免受高能粒子的轰击，增强了对硅基异质结太阳能电池的表面钝化效果，从而提高了电池的开路电压。
2、本发明通过优选金属硫族化合物膜层作为保护膜层，金属硫族化合物膜层与透明导电层组合，可以使更多的太阳光入射到晶硅基片上面，从而提高了电池的短路电流。
3、本发明通过在掺杂层上优选形成一层金属硫族化合物膜层，这样有利于光生载流子运动到透明导电层后被收集，从而提高硅基异质结太阳能电池的性能。
附图说明
图1A为现有的一种HIT太阳能电池的结构示意图；
图1B为现有的一种HIT太阳能电池的背面的俯视图；
图2A是本发明的一种硅基异质结太阳能电池的结构示意图；
图2B是本发明的一种硅基异质结太阳能电池的背面的俯视图；
图3A是本发明的另一种硅基异质结太阳能电池的结构示意图；
图3B是本发明的另一种硅基异质结太阳能电池的背面的俯视图；
图4是本发明的另一种硅基异质结太阳能电池的结构示意图；
图5是本发明的另一种硅基异质结太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
在此先说明，本发明中的氧化锡基透明导电材料为氧化锡掺杂氟的透明导电材料、氧化锡掺碘的透明导电材料、氧化锡掺杂锑的透明导电材料或它们的任一组合；本发明中的ITO是指氧化铟掺杂锡的透明导电材料、AZO是指氧化锌掺杂铝的透明导电材料、IWO是指氧化铟掺杂钨的透明导电材料、BZO是指氧化锌掺杂硼的透明导电材料、GZO是指氧化锌掺杂镓的透明导电材料、IGZO是指氧化锌掺杂铟镓的透明导电材料、IZO是指氧化锌掺杂铟的透明导电材料、IMO是指氧化铟掺杂钼的透明导电材料；所述第一非晶层、第二非晶层、第一掺杂层和第二掺杂层中都含有氢。
如图2A和图2B所示，一种硅基异质结太阳能电池，包括晶硅基片1，所述晶硅基片1的受光面和背面分别设置有第一本征非晶层2和第二本征非晶层5，所述第一本征非晶层2上设置有第一掺杂层3，所述第二本征非晶层5上设置有第二掺杂层6，所述第一掺杂层3上设置有第一保护膜层10，所述第一保护膜层10上设置有第一透明导电层4，所述第二掺杂层6上设置有第二保护膜层11，所述第二保护膜层11上设置有第二透明导电层7，所述第一透明导电层4和第二透明导电层7上设置有栅电极9，栅电极9上设置有汇流条电极8，将栅电极9的电流汇流在一起。
进一步的，可以在第二透明导电层7上设置有一叠层结构（图中未示出），所述叠层结构包括依次叠层的第一金属氮化物膜层、金属膜层和第二金属氮化物膜层，所述第一金属氮化物膜层与第二透明导电层7直接接触，栅电极9设置在第二金属氮化物膜层上，栅电极9上设置有汇流条电极8，将栅电极9的电流汇流在一起。
具体的，所述第一金属氮化物膜层和/或第二金属氮化物膜层为锆氮化物膜层、钛氮化物膜层、铪氮化物膜层、镍氮化物膜层、铬氮化物膜层、钒氮化物膜层、铌氮化物膜层、钽氮化物膜层、钼氮化物膜层、钪氮化物膜层或它们的任一组合的氮化物膜层；所述金属膜层为银膜层、铝膜层、铜膜层、金膜层、铬膜层、钛膜层、铂膜层、镍膜层或它们的任一组合中的一种。
当然，在其它实施例中，也可以只在第一掺杂层3与第一透明导电层4之间设置有第一保护膜层层10，或只在第二掺杂层6与第二透明导电层7之间设置有第二保护膜层11，如图4所示。
其制备方法包括：准备晶硅基片1；在所述晶硅基片1的受光面沉积第一本征非晶层2；在所述晶硅基片1的背面沉积第二本征非晶层5；在所述第一本征非晶层2上沉积第一掺杂层3；在所述第二本征非晶层5上沉积第二掺杂层6；在所述第一掺杂层3上沉积第一保护膜层10；在所述第二掺杂层6上沉积第二保护膜层11；在所述第一保护膜层10上沉积第一透明导电层4；在所述第二保护膜层11上沉积第二透明导电层7；在所述第一透明导电层4和第二透明导电层7上形成栅电极9和汇流条电极8。
图3A和图3B所示为另一种硅基异质结太阳能电池，包括晶硅基片1，所述晶硅基片1的受光面设置有第一本征非晶层2，所述第一本征非晶层2上设置有一减反射层12，所述晶硅基片1的背面设置有第二本征非晶层5，所述第二本征非晶层5的表面区域内交错设置有第一掺杂层3和第二掺杂层6，所述第一掺杂层3上设置有第一保护膜层10，所述第一保护膜层10上设置有第一透明导电层4，所述第二掺杂层6上设置有第二保护膜层11，所述第二保护膜层11上设置有第二透明导电层7，所述第一透明导电层4和第二透明导电层7上设置有栅电极9，栅电极9上设置有汇流条电极8，将栅电极9的电流汇流在一起。。
进一步的，可以在第一透明导电层4和第二透明导电层7上分别设置有一叠层结构，所述叠层结构包括依次叠层的第一金属氮化物膜层、金属膜层和第二金属氮化物膜层，所述第一金属氮化物膜层分别与第一透明导电层4和第二透明导电层7直接接触，栅电极9设置在第二金属氮化物膜层上，栅电极9上设置有汇流条电极8，将栅电极9的电流汇流在一起。
当然，在其它实施例中，也可以只在第一掺杂层3与第一透明导电层4之间设置有第一保护膜层10，如图5所示，或只在第二掺杂层6与第二透明导电层7之间设置有第二保护膜层11。
其制备方法包括：准备晶硅基片1；在所述晶硅基片1的受光面沉积第一本征非晶层2；在所述第一本征非晶层2上沉积一减反射层12；在所述晶硅基片1的背面沉积第二本征非晶层5；在所述第二本征非晶层5的表面区域内交错沉积形成第一掺杂层3和第二掺杂层6；在所述第一掺杂层3上沉积第一保护膜层10；在所述第二掺杂层6上沉积第二保护膜层11；在所述第一保护膜层10上沉积第一透明导电层4；在所述第二保护膜层11上沉积第二透明导电层7；在所述第一透明导电层4和第二透明导电层7上形成栅电极9和汇流条电极8。栅电极9和汇流条电极8为现有技术的栅电极结构，此不再细说。
具体的，本发明中，所述第一本征非晶层2和第二本征非晶层5为本征非晶硅膜层，所述晶硅基片1为N型单晶硅片、P型单晶硅片、N型多晶硅片、P型多晶硅片，所述第一掺杂层3和第二掺杂层6分别为p型非晶硅膜层和n型非晶硅膜层，或所述第一掺杂层3和第二掺杂层6分别为n型非晶硅膜层和p型非晶硅膜层。所述第一透明导电层4和/或第二透明导电层7为ITO、AZO、IWO、BZO、GZO、IGZO、IZO、IMO、氧化锡基透明导电材料或它们的任一组合中的一种。所述第一透明导电层4和/或第二透明导电层7为一层或多层结构。
具体的，本发明中，采用PECVD（等离子增强化学气相沉积）来沉积第一本征非晶层2、第二本征非晶层5、第一掺杂层3和第二掺杂层6。选用CVD（化学气相沉积法）、RPD（反应等离子沉积法）、ALD（原子层沉积法）、PVD（物理气相沉积法）等方法来沉积第一透明导电层4和/或第二透明导电层7。
在本发明的一些实施例中，可以在晶硅基片1的受光面与第一本征非晶层2之间设置有第二金属硫族化合物膜层和/或在晶硅基片1的背面与第二本征非晶层5之间设置有第三金属硫族化合物膜层。
在本发明的一些实施例中，可以在形成第一透明导电层4之前可先形成一层掺杂氧化钛膜层，和/或在形成第二透明导电层7之前可先形成一层掺杂氧化钛膜层，所述掺杂氧化钛膜层为TiO2掺杂有Ta、W、Nb、Mo、Sb、Sc、Sn、Y、Zr、Hf、Ce和Al中的一种或两种以上，可选用CVD（化学气相沉积法）、RPD（反应等离子沉积法）、ALD（原子层沉积法）、PVD（物理气相沉积法）等方法来沉积掺杂氧化钛膜层。
具体的，所述第一保护膜层10和第二保护膜层11可以为In、Zn或Sn的氧化物或者该些氧化物的复合多元氧化物，其避免了在沉积透明导电层时，高能粒子对掺杂层的轰击，导致掺杂层性能下降，下面以实施例1来详细说明。
以下实施例中，均是在制绒后干净的晶硅基片表面上依次沉积上各膜层。
实施例1
准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着在N型单晶硅片1的受光面上采用PECVD法依次沉积10nm的本征非晶硅膜层作为第一本征非晶层2和15nm的p型非晶硅膜层作为第一掺杂层3；接着在p型非晶硅膜层3上采用CVD法沉积7nm的掺硼氧化锌膜层（BZO）作为第一保护膜层10；接着在N型单晶硅片1的背面上采用PECVD法依次沉积10nm的本征非晶硅膜层作为第二本征非晶层5和20nm的n型非晶硅膜层作为第二掺杂层6；接着在n型非晶硅膜层6上采用CVD法沉积7nm的掺硼氧化锌（BZO）作为第二保护膜层11；接着采用磁控溅射法在第一保护膜层10上沉积80nm的ITO膜层作为第一透明导电层4；接着采用磁控溅射法在第二保护膜层11上沉积80nm的ITO膜层作为第二透明导电层7；接着采用丝网印刷法在第一透明导电层4和第二透明导电层7上印刷栅电极9和汇流条电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极9和汇流条电极8进行退火处理，在第一透明导电层4上的栅电极9的间距为2mm，在第二透明导电层7上的栅电极9的间距为1mm，由此制得硅基异质结太阳能电池。最后对异质结太阳能电池进行测试，测得其开路电压为716mV，短路电流为32.2mA/cm2。
从实施例1可以看出，采用了掺硼氧化锌（当然，也可是其它的In、Zn或Sn的氧化物或者该些氧化物的复合多元氧化物）作为保护膜层，确实避免在沉积透明导电层时，高能粒子对掺杂层的轰击，导致掺杂层性能下降。但是发明人经过大量实验和锐意研究后发现，该实施例还有较大的改善空间，例如，电池的短路电流特性和光生载流子运动特性还有待提高（下文会附上相关实验数据辅助说明）。于是，本发明还提出以下改进：
采用金属硫族化合物膜层作为第一保护膜层10和第二保护膜层11，所述金属硫族化合物膜层为硫化锌、硒化锌、硫硒化锌、硫化铟、硒化铟、硫硒化铟、硫化镉、硫化镉锌中的一种或两种以上，所述金属硫族化合物膜层中可含有氧，所述金属硫族化合物膜层的厚度为1-100nm，优选金属硫族化合物膜层的厚度为2-50nm，更优选金属硫族化合物膜层的厚度为5-30nm。可选用CVD（化学气相沉积法）、RPD（反应等离子沉积法）、ALD（原子层沉积法）、CBD（化学水浴沉积法）、PVD（物理气相沉积法）等方法来沉积金属硫族化合物膜层。
采用金属硫族化合物膜层作为第一保护膜层10和第二保护膜层11，可以同时提高电池的开路电压和短路电流，这是因为金属硫族化合物膜层在此起到如下作用：1、阻挡高能粒子对掺杂层的轰击；2、对掺杂层起到很好的钝化作用，从而提高电池的开路电压；3、其禁带宽度和功函数与掺杂层、透明导电层相匹配，因此能够实现良好的欧姆接触，有利于光生载流子运动到透明导电层而被收集；4、其折射率与透明导电层相匹配，增加入射光的量，从而增加电池的短路电流。下面将以实施例2-9来进行详细说明。
实施例2
准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着在N型单晶硅片1的受光面上采用PECVD法依次沉积10nm的本征非晶硅膜层作为第一本征非晶层2和15nm的p型非晶硅膜层作为第一掺杂层3；接着在p型非晶硅膜层3上采用CVD法沉积15nm的硫化锌膜层作为第一保护膜层10；接着在N型单晶硅片1的背面上采用PECVD法依次沉积10nm的本征非晶硅膜层作为第二本征非晶层5和20nm的n型非晶硅膜层作为第二掺杂层6；接着在n型非晶硅膜层6上采用CVD法沉积15nm的硫化锌作为第二保护膜层11；接着采用磁控溅射法在第一保护膜层10上沉积80nm的ITO膜层作为第一透明导电层4；接着采用磁控溅射法在第二保护膜层11上沉积80nm的ITO膜层作为第二透明导电层7；接着采用丝网印刷法在第一透明导电层4和第二透明导电层7上印刷栅电极9和汇流条电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极9和汇流条电极8进行退火处理，在第一透明导电层4上的栅电极9的间距为2mm，在第二透明导电层7上的栅电极9的间距为1mm，由此制得硅基异质结太阳能电池。最后对异质结太阳能电池进行测试，测得其开路电压为728mV，短路电流为35.8mA/cm2。
实施例3
准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着采用PECVD法在N型单晶硅片1的受光面上依次沉积10nm的本征非晶硅膜层作为第一本征非晶层2和80nm的氮化硅膜层作为减反射层12；接着在N型单晶硅片1的背面采用PECVD法沉积10nm的本征非晶硅膜层作为第二本征非晶层5；接着在第二本征非晶层5的一部分上覆盖掩膜，接着在没有覆盖掩膜的区域上采用PECVD法沉积20nm的n型非晶硅膜层作为第二掺杂层6，接着采用CVD法在n型非晶硅膜层6上沉积15nm的硫化锌膜层作为第二保护膜层11，接着再去除掩膜；接着在第二保护膜层11的表面覆盖掩膜，接着在没有覆盖掩膜的区域上采用PECVD法沉积20nm的p型非晶硅膜层作为第一掺杂层3，接着采用CVD法在p型非晶硅膜层3上沉积15nm的硫化锌膜层作为第一保护膜层10，接着再去除掩膜；接着采用磁控溅射法在第二保护膜层11上沉积70nm的IWO膜层作为第二透明导电层7；接着采用磁控溅射法在第一保护膜层10上沉积70nm的IWO膜层作为第一透明导电层4；接着采用丝网印刷法在第一透明导电层4和第二透明导电层7上印刷栅电极9和汇流条电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极9和汇流条电极8进行退火处理，由此制得硅基异质结太阳能电池。最后对异质结太阳能电池进行测试，测得其开路电压为731mV，短路电流为36.2mA/cm2。
实施例4
准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着在N型单晶硅片1的受光面上采用CVD法沉积6nm的硫化锌膜层作为第二金属硫族化合物膜层；接着在第二金属硫族化合物膜层上采用PECVD法依次沉积5nm的本征非晶硅膜层作为第一本征非晶层2和12nm的p型非晶硅膜层作为第一掺杂层3；接着在p型非晶硅膜层3上采用CVD法沉积10nm的硫化锌膜层作为第一保护膜层10；接着在N型单晶硅片1的背面上采用CVD法沉积6nm的硫化锌膜层作为第三金属硫族化合物膜层；接着在第三金属硫族化合物膜层上采用PECVD法依次沉积8nm的本征非晶硅膜层作为第二本征非晶层5和15nm的n型非晶硅膜层作为第二掺杂层6；接着在n型非晶硅膜层6上采用CVD法沉积10nm的硫化锌作为第二保护膜层11；接着采用磁控溅射法在第一保护膜层10上沉积80nm的ITO膜层作为第一透明导电层4；接着采用磁控溅射法在第二保护膜层11上沉积80nm的ITO膜层作为第二透明导电层7；接着采用丝网印刷法在第一透明导电层4和第二透明导电层7上印刷栅电极9和汇流条电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极9和汇流条电极8进行退火处理，在第一透明导电层4上的栅电极9的间距为2mm，在第二透明导电层7上的栅电极9的间距为1mm，由此制得硅基异质结太阳能电池。最后对异质结太阳能电池进行测试，测得其开路电压为729mV，短路电流为36.8mA/cm2。
实施例5
准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着采用PECVD法在N型单晶硅片1的受光面上依次沉积5nm的本征非晶硅膜层作为第一本征非晶层2；接着采用CVD法在第一本征非晶层2上沉积100nm硫化锌膜层作为第一金属硫族化合物膜层，和70nm的氮化硅膜层作为减反射层12；接着在N型单晶硅片1的背面采用PECVD法沉积10nm的本征非晶硅膜层作为第二本征非晶层5；接着在第二本征非晶层5的一部分上覆盖掩膜，接着在没有覆盖掩膜的区域上采用PECVD法沉积15nm的n型非晶硅膜层作为第二掺杂层6，接着采用CVD法在n型非晶硅膜层6上沉积15nm的硫化锌膜层作为第二保护膜层11，接着再去除掩膜；接着在第二保护膜层11的表面覆盖掩膜，接着在没有覆盖掩膜的区域上采用PECVD法沉积15nm的p型非晶硅膜层作为第一掺杂层3，接着采用CVD法在p型非晶硅膜层3上沉积15nm的硫化锌膜层作为第一保护膜层10，接着再去除掩膜；接着采用磁控溅射法在第二保护膜层11上沉积120nm的IWO膜层作为第二透明导电层7；接着采用磁控溅射法在第一保护膜层10上沉积120nm的IWO膜层作为第一透明导电层4；接着采用丝网印刷法在第一透明导电层4和第二透明导电层7上印刷栅电极9和汇流条电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极9和汇流条电极8进行退火处理，由此制得硅基异质结太阳能电池。最后对异质结太阳能电池进行测试，测得其开路电压为735mV，短路电流为37.1mA/cm2。
实施例6
准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着采用PECVD法在N型单晶硅片1的受光面上依次沉积5nm的本征非晶硅膜层作为第一本征非晶层2；接着在第一本征非晶层2上依次沉积10nm的n型非晶硅膜层作为掺杂层、50nm硫化锌膜层作为第一金属硫族化合物膜层、和70nm的氮化硅膜层作为减反射层12；接着在N型单晶硅片1的背面采用PECVD法沉积8nm的本征非晶硅膜层作为第二本征非晶层5；接着在第二本征非晶层5的一部分上覆盖掩膜，接着在没有覆盖掩膜的区域上采用PECVD法沉积15nm的n型非晶硅膜层作为第二掺杂层6，接着再去除掩膜；接着在n型非晶硅膜层6的表面覆盖掩膜，接着在没有覆盖掩膜的区域上采用PECVD法沉积15nm的p型非晶硅膜层作为第一掺杂层3，接着再去除掩膜；接着采用RPD法在n型非晶硅膜层6上沉积100nm的IWO膜层作为第二透明导电层7；接着采用RPD法在p型非晶硅膜层3上沉积100nm的IWO膜层作为第一透明导电层4；接着采用丝网印刷法在第一透明导电层4和第二透明导电层7上印刷栅电极9和汇流条电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极9和汇流条电极8进行退火处理，由此制得硅基异质结太阳能电池。最后对异质结太阳能电池进行测试，测得其开路电压为734mV，短路电流为37.3mA/cm2。
实施例7
准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着在N型单晶硅片1的受光面上采用PECVD法在依次沉积8nm的本征非晶硅膜层作为第一本征非晶层2和12nm的p型非晶硅膜层作为第一掺杂层3，接着在N型单晶硅片1的背面上采用PECVD法依次沉积12nm的本征非晶硅膜层作为第二本征非晶层5和20nm的n型非晶硅膜层作为第二掺杂层6；接着采用CVD法在p型非晶硅膜层3上沉积10nm的硫化锌膜层作为第一保护膜层10；接着采用磁控溅射法在第一保护膜层10上沉积80nm的ITO膜层作为第一透明导电层4；接着采用磁控溅射法在n型非晶硅膜层6上沉积80nm的ITO膜层作为第二透明导电层7；接着采用丝网印刷法在第一透明导电层4和第二透明导电层7上印刷栅电极9和汇流条电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极9和汇流条电极8进行退火处理，在第一透明导电层4上的栅电极9的间距为2mm，在第二透明导电层7上的栅电极9的间距为1mm，由此制得硅基异质结太阳能电池。最后对异质结太阳能电池进行测试，测得其开路电压为730mV，短路电流为36.4mA/cm2。
实施例8
准备P型单晶硅片1，厚度为180um，接着在P型单晶硅片1的受光面上采用PECVD法依次沉积10nm的本征非晶硅膜层作为第一本征非晶层2和15nm的n型非晶硅膜层作为第二掺杂层3；接着在P型单晶硅片1的背面上采用PECVD法依次沉积10nm的本征非晶硅膜层作为第二本征非晶层5和15nm的p型非晶硅膜层作为第二掺杂层6；接着在第一掺杂层3上采用CVD法沉积15nm的硫化锌膜层作为第一保护膜层10第；接着在第二掺杂层6上采用CVD法沉积15nm的硫化锌作为第二保护膜层11；接着采用磁控溅射法在第一保护膜层10上沉积100nm的ITO膜层作为第一透明导电层4；接着采用磁控溅射法在第二保护膜层11上沉积100nm的ITO膜层作为第二透明导电层7；接着采用丝网印刷法在第一透明导电层4和第二透明导电层7上印刷栅电极9和汇流条电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极9和汇流条电极8进行退火处理，在第一透明导电层4上的栅电极9的间距为2mm，在第二透明导电层7上的栅电极9的间距为1mm，由此制得硅基异质结太阳能电池。最后对异质结太阳能电池进行测试，测得其开路电压为724mV，短路电流为35.1mA/cm2。
实施例9
准备N型单晶硅片1，厚度为180um，接着在N型单晶硅片1的受光面上采用PECVD法依次沉积8nm的本征非晶硅膜层作为第一本征非晶层2和10nm的p型非晶硅膜层作为第一掺杂层3；接着在N型单晶硅片1的背面上采用PECVD法依次沉积8nm的本征非晶硅膜层作为第二本征非晶层5和15nm的n型非晶硅膜层作为第二掺杂层6；接着在第一掺杂层3上采用CVD法沉积15nm的硫化锌膜层作为第一保护膜层10；接着在第二掺杂层6上采用CVD法沉积15nm的硫化锌作为第二保护膜层11；接着采用磁控溅射法在第一保护膜层10上沉积10nm的TiO2：Nb膜层；接着采用磁控溅射法在TiO2：Nb膜层上沉积80nm的ITO膜层作为第一透明导电层4；接着采用磁控溅射法在第二保护膜层11上沉积10nm的TiO2：Nb膜层；接着采用磁控溅射法在TiO2：Nb膜层上沉积40nm的ITO膜层作为第二透明导电层7；接着采用磁控溅射法在第二透明导电层7上依次沉积10nm氮化锆膜层、30nm银膜层、15nm氮化锆膜层作为一叠层结构；接着采用丝网印刷法在第一透明导电层4和叠层结构上印刷栅电极9和汇流条电极8，印刷电极的材料采用的是银浆，接着将电池片置于200℃的环境下对印刷的栅电极9和汇流条电极8进行退火处理，在第一透明导电层4上的栅电极9的间距为2mm，在第二透明导电层7上的栅电极9的间距为1mm，由此制得硅基异质结太阳能电池。最后对异质结太阳能电池进行测试，测得其开路电压为733mV，短路电流为36.9mA/cm2。
综上所述，我们得知：本发明通过在掺杂层上形成一层保护膜层，可使掺杂层免受高能粒子的轰击，增强了对硅基异质结太阳能电池的表面钝化效果，从而提高了电池的开路电压，通过优选金属硫族化合物膜层作为保护膜层，金属硫族化合物膜层与透明导电层组合，可以使更多的太阳光入射到晶硅基片上面，从而提高了电池的短路电流，并有利于光生载流子运动到透明导电层后被收集，从而提高硅基异质结太阳能电池的性能。
本发明还公开了一种光伏发电系统，由上述的硅基异质结太阳能电池组成发电系统。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种硅基异质结太阳能电池，包括晶硅基片，所述晶硅基片的受光面和背面分别设置有第一本征非晶层和第二本征非晶层，所述第一本征非晶层上设置有第一掺杂层，所述第二本征非晶层上设置有第二掺杂层，所述第一掺杂层上设置有第一透明导电层，所述第二掺杂层上设置有第二透明导电层，其特征在于：所述第一掺杂层与第一透明导电层之间插入有第一保护膜层和/或所述第二掺杂层与第二透明导电层之间插入有第二保护膜层。
2.一种硅基异质结太阳能电池，包括晶硅基片，所述晶硅基片的受光面设置有第一本征非晶层，所述第一本征非晶层上设置有一减反射层，所述晶硅基片的背面设置有第二本征非晶层，所述第二本征非晶层的表面区域内交错设置有第一掺杂层和第二掺杂层，所述第一掺杂层上设置有第一透明导电层，所述第二掺杂层上设置有第二透明导电层，其特征在于：所述第一掺杂层与第一透明导电层之间插入有第一保护膜层和/或所述第二掺杂层与第二透明导电层之间插入有第二保护膜层。
3.根据权利要求2所述的硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述第一本征非晶层上设置有第一金属硫族化合物膜层。
4.根据权利要求2所述的硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述第一本征非晶层与减反射层之间设置有一层掺杂层，所述掺杂层的导电类型与晶硅基片一致。
5.根据权利要求1和2所述的硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述第一保护膜层和第二保护膜层为金属硫族化合物膜层，所述金属硫族化合物膜层为硫化锌、硒化锌、硫硒化锌、硫化铟、硒化铟、硫硒化铟、硫化镉、硫化镉锌中的一种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述金属硫族化合物膜层的厚度为1-100nm。
7.根据权利要求1或2所述的硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述晶硅基片的受光面与第一本征非晶层之间设置有第二金属硫族化合物膜层和/或所述晶硅基片的背面与第二本征非晶层之间设置有第三金属硫族化合物膜层。
8.根据权利要求1或2所述的硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述第一本征非晶层和第二本征非晶层为本征非晶硅膜层。
9.根据权利要求1或2所述的硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述第一掺杂层和第二掺杂层分别为p型非晶硅膜层和n型非晶硅膜层，或所述第一掺杂层和第二掺杂层分别为n型非晶硅膜层和p型非晶硅膜层。
10.一种硅基异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括
准备晶硅基片；
在所述晶硅基片的受光面沉积第一本征非晶层；
在所述晶硅基片的背面沉积第二本征非晶层；
在所述第一本征非晶层上沉积第一掺杂层；
在所述第二本征非晶层上沉积第二掺杂层；
在所述第一掺杂层上沉积第一保护膜层；
在所述第二掺杂层上沉积第二保护膜层；
在所述第一保护膜层上沉积第一透明导电层；
在所述第二保护膜层上沉积第二透明导电层；
在所述第一透明导电层和第二透明导电层上形成栅电极。
11.一种硅基异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括
准备晶硅基片；
在所述晶硅基片的受光面沉积第一本征非晶层；
在所述第一本征非晶层上沉积一减反射层；
在所述晶硅基片的背面沉积第二本征非晶层；
在所述第二本征非晶层的表面区域内交错沉积形成第一掺杂层和第二掺杂层；
在所述第一掺杂层上沉积第一保护膜层；
在所述第二掺杂层上沉积第二保护膜层；
在所述第一保护膜层上沉积第一透明导电层；
在所述第二保护膜层上沉积第二透明导电层；
在所述第一透明导电层和第二透明导电层上形成栅电极。
12.根据权利要求10或11所述的硅基异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述第一保护膜层和第二保护膜层为金属硫族化合物膜层，所述金属硫族化合物膜层为硫化锌、硒化锌、硫硒化锌、硫化铟、硒化铟、硫硒化铟、硫化镉、硫化镉锌中的一种或两种以上。
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