CN111370521A - 硅异质结太阳能电池及其发射极和发射极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种硅异质结太阳能电池发射极。所述发射极包括：n型硅基底，所述n型硅基底具有发射极面；形成在所述发射极面上的第一本征钝化层；形成在所述第一本征钝化层上的p型硅掺杂层；以及形成在所述p型硅掺杂层上的吸附原子层；所述吸附原子层包括沉积在所述p型硅掺杂层的表面且与所述p型硅掺杂层的表面的硅原子形成正偶极矩势场的吸附原子。本申请还公开了所述硅异质结太阳能电池发射极的制备方法和一种硅异质结太阳能电池。本申请的发射极的p型硅掺杂层和TCO界面对n型硅基底的空穴的的肖特基势垒的高度较低，硅异质结太阳能电池的填充因子和转换效率较高。
Description
技术领域
本申请涉及但不限于光伏技术领域，尤其涉及但不限于一种硅异质结太阳能电池及其发射极和发射极的制备方法。
背景技术
硅异质结(Silicon Heterojunction，SHJ)太阳能电池因其开路电压高、转换效率高、温度系数低、工艺流程简单、无光致衰减等突出优点，近年来受到了光伏学术界及工业界的广泛关注，成为高效太阳能电池技术的热门发展方向。
目前，n型硅异质结太阳能电池的基本结构为：n型硅基底的两面沉积有本征钝化层，其中一面的本征钝化层上沉积有p型硅掺杂层，另外一面的本征钝化层上沉积有n型掺杂层，而在p型硅掺杂层和n型掺杂层上分设有透明导电氧化层(Transparent ConductiveOxide，TCO)和电极。其中，p型硅掺杂层、本征钝化层和n型硅基底形成具有p-i-n结构的SHJ太阳能电池的发射极，其产生的内建电场可以将扩散至发射极区的多数光生载流子(即n型硅基底中的电子)和少数光生载流子(即n型硅基底中的空穴)分离。发射极可收集少数光生载流子。与此同时，n型硅基底另一面的本征钝化层上沉积的n型掺杂层可作为光生载流子收集和传输层。而最终SHJ太阳能电池的电流将分别由上述两面的TCO层和电极引出。
现有n型硅异质结太阳能电池的发射极在TCO层与p型硅掺杂层界面对空穴具有较高的肖特基势垒，导致n型硅基底中的空穴需要越过肖特基势垒才能被太阳能电池收集，降低了太阳能电池对空穴的收集效率。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提供了一种能够降低p型硅掺杂层和TCO层接触界面对n型硅基底中的空穴的肖特基势垒高度的硅异质结太阳能电池发射极及其制备方法和采用该发射极形成的硅异质结太阳能电池。
具体地，本申请提供了一种硅异质结太阳能电池发射极，包括：
n型硅基底，所述n型硅基底具有发射极面；
形成在所述发射极面上的第一本征钝化层；
形成在所述第一本征钝化层上的p型硅掺杂层；以及
形成在所述p型硅掺杂层上的吸附原子层；
其中，所述吸附原子层包括沉积在所述p型硅掺杂层的表面且与所述p型硅掺杂层的表面的硅原子形成正偶极矩势场的吸附原子。
在本申请实施例中，所述n型硅基底可以为n型晶硅基底，所述第一本征钝化层可以为本征硅基薄膜，所述p型硅掺杂层可以为p型硅基薄膜。
在本申请实施例中，所述吸附原子层的厚度可以为0.5nm至1.5nm。
在本申请实施例中，所述吸附原子的泡林电负性可以小于硅的泡林电负性，所述吸附原子的共价半径可以大于硅的共价半径。
在本申请实施例中，所述吸附原子可以为非过渡金属的原子。
在本申请实施例中，所述吸附原子可以选自元素周期表中I、II、III和IV主族元素的原子中的任意一种或更多种。
在本申请实施例中，所述吸附原子可以选自钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、铝、镓、铟和锗的原子中的任意一种或更多种。
本申请还提供了一种制备硅异质结太阳能电池发射极的方法，包括：
提供n型硅基底，所述n型硅基底具有发射极面；
在所述发射极面上形成第一本征钝化层；
在所述第一本征钝化层上形成p型硅掺杂层；以及
在所述p型硅掺杂层上沉积可与所述p型硅掺杂层的表面的硅原子形成正偶极矩势场的吸附原子，以在所述p型硅掺杂层上形成吸附原子层。
在本申请实施例中，在所述p型硅掺杂层上沉积可与所述p型硅掺杂层的表面的硅原子形成正偶极矩势场的吸附原子，以在所述p型硅掺杂层上形成吸附原子层的步骤可以包括：
采用真空蒸镀法、电子束蒸发法、分子束外延法或离子束辅助蒸发法在所述p型硅掺杂层上沉积吸附原子。
在本申请实施例中，所述方法还可以包括：在所述p型硅掺杂层上沉积所述吸附原子之后，对所述吸附原子层进行低温热处理。
在本申请实施例中，采用真空蒸镀法在所述p型硅掺杂层上形成所述吸附原子层的步骤可以包括：在真空条件下，将单质热蒸发源加热至气化或将化合物热蒸发源加热至分解出待沉积吸附原子对应的气态的单质，从而在所述p型硅掺杂层上沉积所述吸附原子，形成所述吸附原子层。
在本申请实施例中，采用真空蒸镀法在所述p型硅掺杂层上形成所述吸附原子层时的真空度可以为1×10-8Pa至1×10-5Pa。
在本申请实施例中，所述低温热处理的温度可以为150℃至200℃。
在本申请实施例中，所述低温热处理的处理时间可以为1分钟至5分钟。
本申请还提供了一种硅异质结太阳能电池，所述硅异质结太阳能电池包括如上所述的硅异质结太阳能电池发射极或通过如上所述的方法制备得到的硅异质结太阳能电池发射极。
在本申请实施例中，所述n型硅基底上与所述发射极面相背的一面被配置为背场面，所述硅异质结太阳能电池还可以包括：
形成在所述背场面上的第二本征钝化层；
形成在所述第二本征钝化层上的n型掺杂层；
形成在所述n型掺杂层上的第一透明导电氧化层和形成在所述吸附原子层上的第二透明导电氧化层；以及
形成在所述第一透明导电氧化层上的第一电极和形成在所述第二透明导电氧化层上的第二电极。
在本申请实施例中，所述硅异质结太阳能电池可以为前结硅异质结太阳能电池、背结硅异质结太阳能电池或全背面接触异质结太阳能电池。
本申请的技术方案能够获得以下有益效果：
正偶极矩势场的形成降低了p型硅掺杂层的电子亲和势，从而降低了p型硅掺杂层与TCO界面对n型硅基底中的空穴的肖特基势垒的高度，有利于空穴的收集，进而提高了硅异质结太阳能电池的填充因子和转换效率；
在形成正偶极矩势场的过程中，吸附原子与硅原子形成极性共价键，降低了p型硅掺杂层与TCO层直接接触时的相互作用，从而进一步降低了p型硅掺杂层与TCO界面对n型硅基底中的空穴的肖特基势垒高度，提高了硅异质结太阳能电池的填充因子和转换效率；
同时，p型硅掺杂层与TCO界面上的对n型硅基底中的空穴的肖特基势垒高度降低，相应地会使对n型硅基底中的电子的肖特基势垒高度提高，增加了电子扩散至发射极区的难度，有利于背场收集电子，进一步提高了硅异质结太阳能电池的填充因子和转换效率；
此外，引入的吸附原子层仍可以保证太阳能电池具有较高的载流子传输速度以及较高的光透过率，从而进一步提高太阳能电池的转换效率。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得更加清楚，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在本申请以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例的硅异质结太阳能电池发射极的结构示意图。
图2为现有硅异质结太阳能电池发射极区附近的能带结构图。
图3为本申请实施例的硅异质结太阳能电池发射极区附近的能带结构图；
图4为本申请实施例的制备硅异质结太阳能电池发射极的工艺流程图；
图5为本申请实施例的硅异质结太阳能电池的结构示意图。
附图中标号的含义为：
1：n型硅基底 2：第一本征钝化层
2’：第二本征钝化层 3：p型硅掺杂层
4：n型掺杂层 5：第一透明导电氧化层
5’：第二透明导电氧化层 6：第一电极
6’：第二电极 7：吸附原子层
EC：导带 EV：价带
EF：准费米面
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在本申请中，“更多层”的含义是两层或两层以上，“更多种”的含义是两种或两种以上，除非另有明确具体的限定。
本申请实施例提供了一种硅异质结太阳能电池发射极，如图1所示，所述发射极包括：
n型硅基底1，所述n型硅基底1具有发射极面；
形成在所述发射极面上的第一本征钝化层2；
形成在所述第一本征钝化层2上的p型硅掺杂层3；以及
形成在所述p型硅掺杂层3上的吸附原子层7；
其中，所述吸附原子层7包括沉积在所述p型硅掺杂层3的表面且与所述p型硅掺杂层3的表面的硅原子形成正偶极矩势场的吸附原子。
上述硅异质结太阳能电池发射极通过使沉积于p型硅掺杂层3的表面的吸附原子与该p型硅掺杂层3的表面的硅原子形成正偶极矩势场(即，使p型硅掺杂层的表面的硅原子带负电，而沉积于p型硅掺杂层的表面的吸附原子带正电)。该正偶极矩势场的形成可以改变p型硅掺杂层3的表面能级与真空能级的相对位置，降低p型硅掺杂层3表面的电子亲和势。
而根据肖特基势垒的高度计算公式(以p型硅掺杂层为p型非晶硅薄膜的情况为例进行说明)：
ΦB,p＝Eg-φTCO+χa-Si:H(p)+eΔinteraction
其中，ΦB,p表示对空穴的肖特基势垒的高度，Eg为p型硅掺杂层的带隙，φTCO表示TCO的功函数，χa-Si:H(p)表示p型非晶硅薄膜表面的的电子亲和势，Δinteraction表示p型硅掺杂层与TCO层直接接触时的相互作用，e表示电子的电量，为1.6×10-9库伦。
可知，p型硅掺杂层3表面的电子亲和势的降低，可降低p型硅掺杂层3与TCO层接触界面对n型硅基底中的空穴的肖特基势垒的高度。
与此同时，在形成正偶极矩势场的过程中，吸附原子层7的吸附原子沉积在所述p型硅掺杂层3的表面，可以取代所述p型硅掺杂层3的氢原子或终结p型硅掺杂层3表面的悬挂键，从而与所述p型硅掺杂层3的表面的硅原子形成极性共价键，使所有原子都具备闭合的电子壳层结构，以降低所述p型硅掺杂层3与TCO层直接接触时的相互作用。根据上述的肖特基势垒的高度计算公式可知，其也可以降低肖特基势垒的高度。并且当该相互作用很小甚至可以忽略时，肖特基势垒的高度将更趋近于Schottky-Mott(肖特基-莫特)模型的描述，即：
ΦB,p＝Eg-φTCO+χa-Si:H(p)+eΔinteraction≈Eg-φTCO+χa-Si:H(p)
从而与正偶极矩势场的形成所带来的p型硅掺杂层3表面电子亲和势降低相配合，整体上显著降低p型硅掺杂层3和TCO层接触界面对n型硅基底中的空穴的肖特基势垒的高度。
随着p型硅掺杂层3(即p区)和TCO层接触界面对n型硅基底中的空穴的肖特基势垒的高度降低，通过对比图2和图3(其中，图2为现有硅异质结太阳能电池发射极区附近的能带结构图，图3为本申请实施例的硅异质结太阳能电池发射极区附近的能带结构图)可以看出，p区耗尽层的厚度明显减小，能带弯曲度明显降低，而相应的，p区所收集的空穴越过该势垒的几率大幅度提高，即p区所收集的大部分空穴可以从p区的价带顶越过能带进入TCO层的内部，从而提高太阳能电池收集载流子的能力(宏观表现于太阳能电池的填充因子)，以提升硅异质结太阳能电池的填充因子和转换效率。
发射极收集少数光生载流子(即n型硅基底中的空穴)，背场收集多数光生载流子(即n型硅基底中的电子)，但电子可能会扩散至发射极区。然而，某一种材料与n型半导体材料的肖特基势垒的高度和p型半导体材料的肖特基势垒的高度之和是一定的，等于半导体材料的带隙。也就是说，在本申请中，p型硅掺杂层与TCO界面上的对n型硅基底中的空穴和电子的肖特基势垒的高度之和是一定的。因此，对n型硅基底中的空穴的肖特基势垒的高度降低，会使对n型硅基底中的电子的肖特基势垒的高度提高，也就增加了电子扩散至发射极区的难度，有利于背场收集电子，进一步提高了硅异质结太阳能电池的填充因子和转换效率。
此外，引入的吸附原子层仍可以保证太阳能电池具有较高的载流子传输速度以及较高的光透过率，从而进一步提高太阳能电池的转换效率。
在本申请实施例中，所述吸附原子层7可以包括一层或更多层吸附原子。吸附原子层7的引入会形成势垒或势阱，当吸附原子层7较厚时，势垒或势阱的宽度较大，会阻碍载流子的传输；当吸附原子层7较薄时，势垒或势阱的宽度较小，量子隧穿效应会显著降低势垒或势阱对载流子传输的阻碍。例如，当所述吸附原子层7仅有一层吸附原子时，其厚度非常小(约为0.5nm)，不会对载流子的传输造成阻碍；又因为该吸附原子层7上没有大量自由电子存在，故不会对入射光产生自由载流子吸收，从而可以实现对载流子和入射光的“透明”；例如，当所述吸附原子层7为3层(厚度约为1.5nm)吸附原子时，太阳能电池仍然具有较高的传输和收集载流子的能力。因此，所述吸附原子层7的厚度可以为0.5nm至1.5nm。
为了使所述吸附原子与所述p型硅掺杂层3的表面的硅原子顺利形成正偶极矩势场，示例性的，可以使所述吸附原子的泡林电负性小于硅的泡林电负性，并且所述吸附原子的共价半径大于硅的共价半径。
具体地：当吸附原子的泡林电负性小于硅的泡林电负性时，吸附原子可以与p型硅掺杂层3的表面的硅原子形成极性共价键并且成键后带正电，从而形成偶极矩势场；同时，当所述吸附原子的共价半径大于硅的共价半径时，所述吸附原子与硅原子成键后位于p型硅掺杂层3的表面，而不容易扩散至p型硅掺杂层3内，使得形成的吸附原子层7位于p型硅掺杂层3表面的第一层硅原子上方，进而使得形成的偶极矩势场为正偶极矩势场。
在本申请的示例性实施例中，所述吸附原子可以选自元素周期表中I、II、III和IV主族元素的原子中的任意一种或更多种，在该范围内选择可以得到泡林电负性小于硅的泡林电负性并且共价半径大于硅的共价半径的吸附原子。
由于过渡金属元素的原子轨道内含有大量未成对电子或空电极，当这些元素原子与硅接触或扩散至硅材料体内时，在硅材料的禁带内产生大量深能级缺陷，因此，为了避免吸附原子与p型硅掺杂层3的表面的硅原子形成正偶极矩势场时对太阳能电池带来潜在的不利影响，尤其是深能级缺陷所形成的载流子的复合中心，进一步地，所述吸附原子可以采用非过渡金属元素的原子，以进一步提高硅异质结太阳能电池的性能。
在本申请的示例性实施例中，所述吸附原子可以选自钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、铝、镓、铟和锗的原子中的任意一种或更多种。当所述吸附原子选自钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、铝、镓、铟和锗的原子中的任意一种或更多种时，所述吸附原子可以与所述p型硅掺杂层3的表面的硅原子形成正偶极矩势场，而且所述吸附原子的泡林电负性小于硅的泡林电负性，所述吸附原子的共价半径大于硅的共价半径。
在本申请实施例的硅异质结太阳能电池发射极中，
所述n型硅基底1可以为n型晶硅基底，例如，可以为n型单晶硅片、n型多晶硅片或n型非晶硅片；
所述第一本征钝化层2可以为本征硅基薄膜，例如，可以为本征非晶硅钝化层或本征微晶硅钝化层，所述本征非晶硅钝化层可以选自本征非晶硅薄膜、本征非晶硅氧合金薄膜和本征非晶硅碳合金薄膜中的任意一种或更多种，所述本征微晶硅钝化层可以选自本征微晶硅薄膜、本征微晶硅氧合金薄膜换热本征微晶硅碳合金薄膜中的任意一种或更多种；
所述p型硅掺杂层3可以为p型硅基薄膜，所述p型硅基薄膜可以选自p型非晶硅薄膜、p型非晶硅氧合金薄膜、p型非晶硅碳合金薄膜、p型微晶硅薄膜、p型微晶硅氧合金薄膜和p型微晶硅碳合金薄膜的任意一种或更多种。
本申请实施例还提供了一种制备硅异质结太阳能电池发射极的方法，如图4所示，所述方法包括：
100：提供n型硅基底1，所述n型硅基底1具有发射极面；
200：在所述发射极面上形成第一本征钝化层2；
300：在所述第一本征钝化层2上形成p型硅掺杂层3；以及
400：在所述p型硅掺杂层3上沉积可与所述p型硅掺杂层3的表面的硅原子形成正偶极矩势场的吸附原子，以在所述p型硅掺杂层3上形成吸附原子层7。
在本申请实施例中，步骤400可以包括：
401：采用真空蒸镀法、电子束蒸发法、分子束外延法或离子束辅助蒸发法在所述p型硅掺杂层3上沉积所述吸附原子。
在本申请实施例中，采用真空蒸镀法在所述p型硅掺杂层3上形成所述吸附原子层7的步骤可以包括：在真空条件下，将单质热蒸发源加热至气化或将化合物热蒸发源加热至分解出待沉积吸附原子对应的气态的单质，从而在所述p型硅掺杂层3上形成所述吸附原子层7。
在本申请实施例中，采用真空蒸镀法在所述p型硅掺杂层3上形成所述吸附原子层7时的真空度可以为1×10-8Pa至1×10-5Pa。沉积所述吸附原子层的真空度越高，沉积环境越“干净”，吸附原子层受到的杂质污染越少。当真空度为1×10-5Pa时，形成的吸附原子层中的杂质污染可以满足使用要求。在示例性实施例中，采用真空蒸镀法在所述p型硅掺杂层3上形成所述吸附原子层7时的真空度可以为1×10-8Pa、1×10-7Pa、1×10-6Pa、0.1×10-5Pa、0.3×10-5Pa、0.5×10-5Pa、0.7×10-5Pa或0.9×10-5Pa。
在本申请实施例中，步骤400还可以包括：在步骤401之后，对所述吸附原子层进行低温热处理。
所述低温热处理的主要目的是蒸发掉多余的原子，仅留下形成吸附原子层的厚度适合的一层或几层与硅原子成键的原子(因结合力较强)。在本申请实施例中，所述低温热处理的温度可以为150℃至200℃。该温度可以降低第一本征钝化层2和p型硅掺杂层3的缺陷密度，从而提升电池性能。在示例性实施例中，所述低温热处理的温度可以为150℃、160℃、180℃或200℃。
所述低温热处理的时间取决于吸附原子之间的相互作用力，一般在较高真空度下热处理1分钟至5分钟即可。例如，当在1×10-8至1×10-5Pa的真空度下低温热处理时，处理时间可以为1分钟至5分钟。
在本申请实施例的制备硅异质结太阳能电池发射极的方法中，
所述n型硅基底1可以为n型晶硅基底，例如，可以为n型单晶硅片、n型多晶硅片或n型非晶硅片；
所述第一本征钝化层2可以为本征硅基薄膜，例如，可以为本征非晶硅钝化层或本征微晶硅钝化层，所述本征非晶硅钝化层可以选自本征非晶硅薄膜、本征非晶硅氧合金薄膜和本征非晶硅碳合金薄膜中的任意一种或更多种，所述本征微晶硅钝化层可以选自本征微晶硅薄膜、本征微晶硅氧合金薄膜、本征微晶硅碳合金薄膜的任意一种或更多种；
所述p型硅掺杂层3可以为p型硅基薄膜，所述p型硅基薄膜可以为p型非晶硅薄膜、p型非晶硅氧合金薄膜、p型非晶硅碳合金薄膜、p型微晶硅薄膜、p型微晶硅氧合金薄膜和p型微晶硅碳合金薄膜的任意一种或更多种。
本申请实施例还提供了一种硅异质结太阳能电池，所述硅异质结太阳能电池包括如上所述的硅异质结太阳能电池发射极或通过如上所述的方法制备得到的硅异质结太阳能电池发射极。
如图5所示，在本申请实施例中，所述硅异质结太阳能电池可以包括：
n型硅基底1，所述n型硅基底1的一面为发射极面，与所述发射极面相背的另一面被配置为背场面；
形成在所述发射极面上的第一本征钝化层2和形成在所述背场面上的第二本征钝化层2’；
形成在所述第一本征钝化层2上的p型硅掺杂层3和形成在所述第二本征钝化层2’上的n型掺杂层4；
形成在所述p型硅掺杂层3上的吸附原子层7；
形成在所述吸附原子层7上的第一透明导电氧化层5和形成在所述n型掺杂层4上的第二透明导电氧化层5’；以及
形成在所述第一透明导电氧化层5上的第一电极6和形成在所述第二透明导电氧化层5’上的第二电极6’。
在本申请实施例的硅异质结太阳能电池中，
所述n型硅基底1可以为n型晶硅基底，例如，可以为n型单晶硅片、n型多晶硅片或n型非晶硅片；
所述第一本征钝化层2和所述第二本征钝化层2’可以为本征硅基薄膜，例如，可以为本征非晶硅钝化层或本征微晶硅钝化层，所述本征非晶硅钝化层可以选自本征非晶硅薄膜、本征非晶硅氧合金薄膜和本征非晶硅碳合金薄膜中的任意一种或更多种，所述本征微晶硅钝化层可以选自本征微晶硅薄膜、本征微晶硅氧合金薄膜、本征微晶硅碳合金薄膜的任意一种或更多种；
所述p型硅掺杂层3可以为p型硅基薄膜，所述p型硅基薄膜可以选自p型非晶硅薄膜、p型非晶硅氧合金薄膜、p型非晶硅碳合金薄膜、p型微晶硅薄膜、p型微晶硅氧合金薄膜和p型微晶硅碳合金薄膜中的任意一种或更多种；
所述n型掺杂层4可以为n型硅基薄膜，所述n型硅基薄膜可以选自n型非晶硅薄膜、n型非晶硅氧合金薄膜、n型非晶硅碳合金薄膜、n型微晶硅薄膜、n型微晶硅氧合金薄膜和n型微晶硅碳合金薄膜中的任意一种或更多种；
所述第一透明导电氧化层5和所述第二透明导电氧化层5’为n型的，其可以选自掺铝氧化锌(AZO)、掺硼氧化锌(BZO)、氧化铟锡(ITO)、掺锆氧化铟(IZrO)、掺钛氧化铟(ITiO)、掺钨氧化铟(IWO)和掺铪氧化铟(IHfO)中的任意一种或更多种。例如，可以选择两种或两种以上不同材料的透明导电氧化层，层层叠加在一起形成复合的所述第一透明导电氧化层5或复合的所述第二透明导电氧化层5’。
根据受光面的不同，可将SHJ太阳能电池分为前结(发射极在受光面一侧)和背结(发射极在受光面对侧)两种类型。但受光面的选取只影响入射太阳光在电池内部被吸收的多少及分布，对太阳能电池器件本身的能带结构、内建电场强度、开路电压等性质并无实质性的影响。因此，本申请实施例的发射极不但适用于背结SHJ太阳能电池，也同样适用于前结SHJ太阳能电池。此外，由于本申请实施例的发射极只涉及SHJ太阳能电池p区结构的改变，因此本申请实施例的发射极对于全背面接触异质结(Heterojunction Interdigitatedback contact，HBC)太阳能电池也同样适用。
正偶极矩势场的形成降低了p型硅掺杂层3的电子亲和势，从而降低了p型硅掺杂层3与TCO界面对n型硅基底中的空穴的肖特基势垒的高度，有利于空穴的收集，进而提高了硅异质结太阳能电池的填充因子和转换效率；
在形成正偶极矩势场的过程中，吸附原子与硅原子形成极性共价键，降低了p型硅掺杂层3与TCO层直接接触时的相互作用，从而进一步降低了p型硅掺杂层3与TCO界面对n型硅基底中的空穴的肖特基势垒高度，提高了硅异质结太阳能电池的填充因子和转换效率；
同时，p型硅掺杂层与TCO界面上的对n型硅基底中的空穴的肖特基势垒高度降低，相应地会使对n型硅基底中的电子的肖特基势垒高度提高，增加了电子扩散至发射极区的难度，有利于背场收集电子，进一步提高了硅异质结太阳能电池的填充因子和转换效率；
引入吸附原子层后，太阳能电池仍然具有较高的传输、收集载流子的能力和较高的光透过率，保证了太阳能电池的转换效率。
以上公开内容规定为说明性的而不是穷尽性的。对于本领域技术人员来说，本说明书会暗示许多变化和可选择方案。所有这些可选择方案和变化旨在被包括在本权利要求的范围内，其中术语“包括”意思是“包括，但不限于”。在此完成了对本申请可选择的实施方案的描述。本领域技术人员可认识到此处所述的实施方案的其它等效变换，这些等效变换也为由附于本文的权利要求所包括。
Claims (17)
1.一种硅异质结太阳能电池发射极，包括：
n型硅基底，所述n型硅基底具有发射极面；
形成在所述发射极面上的第一本征钝化层；
形成在所述第一本征钝化层上的p型硅掺杂层；
其特征在于，进一步包括形成在所述p型硅掺杂层上的吸附原子层；
所述吸附原子层包括沉积在所述p型硅掺杂层的表面且与所述p型硅掺杂层的表面的硅原子形成正偶极矩势场的吸附原子。
2.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池发射极，其特征在于，所述n型硅基底为n型晶硅基底，所述第一本征钝化层为本征硅基薄膜，所述p型硅掺杂层为p型硅基薄膜。
3.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池发射极，其特征在于，所述吸附原子层的厚度为0.5nm至1.5nm。
4.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池发射极，其特征在于，所述吸附原子的泡林电负性小于硅的泡林电负性，并且所述吸附原子的共价半径大于硅的共价半径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的硅异质结太阳能电池发射极，其特征在于，所述吸附原子为非过渡金属的原子。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的硅异质结太阳能电池发射极，其特征在于，所述吸附原子选自元素周期表中I、II、III和IV主族元素的原子中的任意一种或更多种。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的硅异质结太阳能电池发射极，其特征在于，所述吸附原子选自钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、铝、镓、铟和锗的原子中的任意一种或更多种。
8.一种制备硅异质结太阳能电池发射极的方法，包括：
提供n型硅基底，所述n型硅基底具有发射极面；
在所述发射极面上形成第一本征钝化层；
在所述第一本征钝化层上形成p型硅掺杂层；
其特征在于，进一步包括：在所述p型硅掺杂层上沉积可与所述p型硅掺杂层的表面的硅原子形成正偶极矩势场的吸附原子，以在所述p型硅掺杂层上形成吸附原子层。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述p型硅掺杂层上沉积可与所述p型硅掺杂层的表面的硅原子形成正偶极矩势场的吸附原子，以在所述p型硅掺杂层上形成吸附原子层的步骤包括：
采用真空蒸镀法、电子束蒸发法、分子束外延法或离子束辅助蒸发法在所述p型硅掺杂层上沉积所述吸附原子。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述p型硅掺杂层上沉积所述吸附原子之后，对所述吸附原子层进行低温热处理。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，采用真空蒸镀法在所述p型硅掺杂层上形成所述吸附原子层的步骤包括：
在真空条件下，将单质热蒸发源加热至气化或将化合物热蒸发源加热至分解出待沉积吸附原子对应的气态的单质，从而在所述p型硅掺杂层上沉积所述吸附原子，形成所述吸附原子层。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，采用真空蒸镀法在所述p型硅掺杂层上形成所述吸附原子层时的真空度为1×10-8Pa至1×10-5Pa。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述低温热处理的温度为150℃至200℃。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述低温热处理的处理时间为1分钟至5分钟。
15.一种硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述硅异质结太阳能电池包括根据权利要求1至7中任一项所述的硅异质结太阳能电池发射极或通过根据权利要求8至14中任一项所述的方法制备得到的硅异质结太阳能电池发射极。
16.根据权利要求15所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述n型硅基底上与所述发射极面相背的一面被配置为背场面，所述硅异质结太阳能电池还包括：
形成在所述背场面上的第二本征钝化层；
形成在所述第二本征钝化层上的n型掺杂层；
形成在所述吸附原子层上的第一透明导电氧化层和形成在所述n型掺杂层上的第二透明导电氧化层；以及
形成在所述第一透明导电氧化层上的第一电极和形成在所述第二透明导电氧化层上的第二电极。
17.根据权利要求15或16所述的硅异质结太阳能电池，其中，所述硅异质结太阳能电池为前结硅异质结太阳能电池、背结硅异质结太阳能电池或全背面接触异质结太阳能电池。
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