CN112018208A - 一种太阳能电池及制备方法 - Google Patents

一种太阳能电池及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112018208A
CN112018208A CN202010785299.1A CN202010785299A CN112018208A CN 112018208 A CN112018208 A CN 112018208A CN 202010785299 A CN202010785299 A CN 202010785299A CN 112018208 A CN112018208 A CN 112018208A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
silicon oxide
oxide layer
type silicon
type
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
Application number
CN202010785299.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112018208B (zh
Inventor
徐琛
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.)
Longi Green Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Longi Green Energy Technology 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 Longi Green Energy Technology Co Ltd filed Critical Longi Green Energy Technology Co Ltd
Priority to CN202010785299.1A priority Critical patent/CN112018208B/zh
Publication of CN112018208A publication Critical patent/CN112018208A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112018208B publication Critical patent/CN112018208B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H01L31/0747—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer or HIT® solar cells; 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
    • H01L31/02—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
    • H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes 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
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic System
    • 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

Abstract

本发明提供了太阳能电池及制备方法，涉及太阳能光伏技术领域。其中，太阳能电池包括硅基底、和位于所述硅基底的向光侧的前表面场层；前表面场层包括在所述硅基底上依次层叠的第一本征非晶硅层、第一N型硅氧层、第二N型硅氧层和第一透明导电层；第一N型硅氧层的含氧量小于第二N型硅氧层，且第一透明导电层通过第二N型硅氧层的镂空结构与第一N型硅氧层相接触。本申请中通过不同含氧量的薄膜调节折射率的梯度渐变，从而起到明显的减反效果，增加电池的短路电流，同时第一透明导电层可以与第一N型硅氧层直接相接触，使得第一透明导电层可以通过低氧的第一N型硅氧层进行载流子的高效传输，有效提升电池的光电转换效率。

Description

一种太阳能电池及制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别是涉及一种太阳能电池及制备方法。
背景技术
硅异质结太阳能电池是一种高转化效率、可双面发电的太阳能电池，在光伏产业中表现出广阔的应用前景。硅异质结太阳能电池通过在掺杂非晶硅与硅基底之间，沉积一层本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)，从而钝化硅基底表面大量的悬挂键，减少表面复合，提升电池效率。
由于掺杂非晶硅层的对光有较强的寄生吸收，影响电池的转化效率，因此，在硅异质结电池中常采用一层n型硅氧薄膜(nc-SiOx:H)代替前表面的掺杂非晶硅层，以增加电池的电流。
但是，采用nc-SiOx:H的电池，其电池的转化效率有待进一步提高。
发明内容
本发明提供一种太阳能电池及制备方法，旨在提升太阳能电池的转化效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括硅基底、和位于所述硅基底的向光侧的前表面场层；
所述前表面场层包括形成在所述硅基底上的第一本征非晶硅层，以及在所述第一本征非晶硅层上依次层叠的第一N型硅氧层、第二N型硅氧层和第一透明导电层；
所述第一N型硅氧层的含氧量小于所述第二N型硅氧层的含氧量，所述第二N型硅氧层具有镂空结构；所述第一透明导电层通过所述第二N型硅氧层的镂空结构与所述第一N型硅氧层相接触。
可选地，所述第一N型硅氧层的含氧量不大于35％。
可选地，所述第二N型硅氧层的含氧量大于或等于10％，且小于或等于60％。
可选地，所述第一N型硅氧层与所述第一透明导电层接触区域的面积，占所述第一N型硅氧层总面积的2％～30％。
可选地，所述第一N型硅氧层的厚度为5nm-15nm。
可选地，所述第二N型硅氧层的厚度为5nm-15nm。
可选地，所述太阳能电池还包括位于所述硅基底的背光侧的背表面场层；所述背表面场层包括在所述硅基底的背光侧依次层叠的第二本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和第二透明导电层。
可选地，所述硅基底为N型硅基底；所述第一N型硅氧层与所述第二N型硅氧层为微晶层或纳晶层。
第二方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池的制备方法，所述方法包括：
提供硅基底；
在所述硅基底的向光侧形成第一本征非晶硅层；
在所述第一本征非晶硅层上形成第一N型硅氧层；
在所述第一N型硅氧层上形成第二N型硅氧层；所述第二N型硅氧层具有镂空结构；所述第一N型硅氧层的含氧量小于所述第二N型硅氧层的含氧量；
在所述第二N型硅氧层上形成第一透明导电层。
可选地，所述第二N型硅氧层通过掩膜方式沉积。
可选地，形成所述第一N型硅氧层与形成所述第二N型硅氧层的反应气体包括硅烷、二氧化碳、氢气以及磷化氢。
本发明实施例中，太阳能电池包括第一N型硅氧层和第二N型硅氧层的双层薄膜，该双层薄膜的高含氧量一侧与折射率约为2.0的第一透明导电层相接，低含氧量一侧与折射率约为3.5的第一本征非晶硅层相接，由于氧含量越高，硅氧层折射率越低，对光的寄生吸收越弱，因此，从高含氧量到低含氧量实现了从第一透明导电层到第一本征非晶硅层之间折射率的梯度渐变，从而起到明显的减反效果，增加电池的短路电流，同时第一透明导电层可以通过第二N型硅氧层的镂空结构与第一N型硅氧层直接相接触，从而使得第一透明导电层可以通过低氧的第一N型硅氧层进行载流子的传输，有效提升电池的光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例中提供的第一种太阳能电池的结构示意图；
图2示出了本发明实施例中提供的第二种太阳能电池的结构示意图；
图3示出了本发明实施例中提供的第三种太阳能电池的结构示意图；
图4示出了本发明实施例提供的一种太阳能制备方法的步骤流程图。
附图标记说明：
图1：101-硅基底；102-前表面场层；103-背表面场层；1021-第一本征非晶硅层；1022-第一N型硅氧层；1023-第二N型硅氧层；1024-第一透明导电层；10231-镂空结构；
图2：201-硅基底；202-前表面场层；203-背表面场层；2021-第一本征非晶硅层；2022-第一N型硅氧层；2023-第二N型硅氧层；2024-第一透明导电层；20231-镂空结构；2031-第二本征非晶硅层；2031-掺杂非晶硅层；2033-第二透明导电层；
图3:301-硅基底；302-前表面场层；303-背表面场层；3021-第一本征非晶硅层；3022-第一N型硅氧层；3023-第二N型硅氧层；3024-第一透明导电层；30231-镂空结构；3031-第二本征非晶硅层；3031-掺杂非晶硅层；3033-第二透明导电层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例中提供的第一种太阳能电池10的结构示意图，如图1所示，所述太阳能电池10包括硅基底101、和位于所述硅基底101的向光侧的前表面场层102；
所述前表面场层102包括形成在所述硅基底101上的第一本征非晶硅层1021，以及在所述第一本征非晶硅层1021上依次层叠的第一N型硅氧层1022、第二N型硅氧层1023和第一透明导电层1024；
所述第一N型硅氧层1022的含氧量小于所述第二N型硅氧层1023的含氧量，所述第二N型硅氧层1023具有镂空结构10231；所述第一透明导电层1024通过所述第二N型硅氧层1023的镂空结构10231与所述第一N型硅氧层1022相接。
本发明实施例中，前表面场层102包括第一本征非晶硅层1021，以及在所述第一本征非晶硅层1021上依次层叠的第一N型硅氧层1022、第二N型硅氧层1023和第一透明导电层1024，即第一本征非晶硅层1021的一侧与第一N型硅氧层1022的一侧相接，第一N型硅氧层1022的另一侧与第二N型硅氧层1023的一侧相接，第二N型硅氧层1023的另一侧与第一透明导电层1024的一侧相接，第一本征非晶硅层1021的另一侧与硅基底101相接。可选地，第一透明导电层1024可以由可导电、高透光的透明导电薄膜(TCO，Transparent ConductiveOxide)组成，TCO可以选用掺锡氧化铟、掺钨氧化铟、掺钛氧化铟和掺氢氧化铟中的任意一种。当然，可以理解的是，一般在透明导电薄膜上设有金属电极(图1中未示出)，以便电流的导出。金属电极可以选用银电极或铜电极，本发明实施例对透明导电薄膜和金属电极的种类不作具体限制。
可选地，本发明实施例中，第一N型硅氧层1022的含氧量小于第二N型硅氧层1023的含氧量，且第一透明导电层1024通过第二N型硅氧层1023的镂空结构10231与第一N型硅氧层1022相接触，由于含氧量可以影响硅氧层的折射率，含氧量越高折射率越低，寄生吸收越低；含氧量越低，导电性越好，载流子传输效率越高，在此基础上，通过高含氧量-低含氧量的第一N型硅氧层1022-第二N型硅氧层1023结构，能够形成折射率梯度，达到减反射效果，降低对光的寄生吸收，同时由于第一透明导电层1024可以通过第二N型硅氧层1023的镂空结构10231直接与第一N型硅氧层1022相接触，从而第一透明导电层1024能够通过低含氧量的第一N型硅氧层1022进行载流子传输，保证电池的转换效率。
本发明实施例中，硅氧层可以理解为含有氧原子的硅层。可选地，可以通过调整硅氧层中氧含量，从而调整硅氧层的折射率，使得第一N型硅氧层1022的折射率低于第一本征非晶硅层1021的折射率，第二N型硅氧层1023的折射率低于第一N型硅氧层1022的折射率，第一透明导电层1024的折射率低于第二N型硅氧层1023的折射率，在实际应用中，可以根据第一本征非晶硅层1021和第一透明导电层1024的折射率，调整第一N型硅氧层1022和第二N型硅氧层1023的含氧量。如，当第一本征非晶硅层1021的折射率约为3.5，第一透明导电层1024的折射率约为2.0的情况下，第一N型硅氧层1022的含氧量可以不大于35％，第二N型硅氧层1023的含氧量可以大于或等于10％，且小于或等于60％。
本发明实施例中，第一N型硅氧层1022的含氧量可以取不大于35％的值，例如，第一N型硅氧层1022的含氧量可以是0.5％、1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％等。第二N型硅氧层1023的含氧量可以是取大于或等于10％，小于或等于60％，且大于第一N型硅氧层1022的含氧量的任意数值，例如，当第一N型硅氧层1022的含氧量为5％时，第二N型硅氧层1023的含氧量可以是大于或等于10％，小于或等于60％的10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％等；当第一N型硅氧层1022的含氧量为20％时，第二N型硅氧层1023的含氧量可以是大于20％，小于或等于60％的21％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％等，本发明实施例对此不作具体限制。
可选地，所述第一N型硅氧层1022与所述第一透明导电层1024接触区域的面积，占所述第一N型硅氧层1022总面积的2％～30％。
本发明实施例中，第二N型硅氧层1023含氧量高，导电性较差，此时，第一透明导电层1024可以通过第二N型硅氧层1023的镂空结构10231，与第一N型硅氧层1022的部分区域接触，从而使得载流子通过含氧量低、导电性好的第一N型硅氧层1022进行传输，保证电池的转换效率，此时，第一透明导电层1024与第一N型硅氧层1022接触区域的面积越大，电池的转换效率也越高。在通过第二N型硅氧层1023达到降低对光寄生吸收的情况下，可以使得第二N型硅氧层1023的镂空结构10231的面积在第一N型硅氧层1022上所占的区域面积，为第一N型硅氧层1022的总面积的2％至30％。在此基础上，第一透明导电层1024与第一N型硅氧层1022接触区域的面积可以为总面积的2％至30％，从而在接触区域的界面进行高效的载流子传输，保证电池的转换效率。其中，第一透明导电层1024与第一N型硅氧层1022接触区域的面积可以占总面积的2％、10％、20％、30％等2％至30％间任意数值，本发明实施例对此不作具体限制。
可选地，所述第一N型硅氧层1022的厚度为5nm-15nm。
可选地，所述第二N型硅氧层1023的厚度为5nm-15nm。
本发明实施例中，第一N型硅氧层1022和第二N型硅氧层1023的厚度可以根据制备工艺条件，实际应用环境等进行调整，可选地，可以是5nm至15nm间的任意数值，如可以是5nm、7nm、9nm、11nm、13nm和15nm等，其中，第一N型硅氧层1022和第二N型硅氧层1023的厚度可以相同，也可以不相同，本发明实施例对此不作限制。
可选地，所述太阳能电池还包括位于所述硅基底101的背光侧的背表面场层103。
本发明实施例中，硅基底101背光侧的背表面场层103是异质结场，可以是与硅基底导电类型相同的同型异质结，作为加强场，也可以是导电类型不同的反型异质结，作为发射场，本领域技术人员可以根据实际需求选择半导体材料，本发明实施例对此不作具体限制。
同样可以理解的是，依据不同的硅基底导电类型，前表面场层亦可以是发射场或加强场；当前表面场为发射场时，则背表面场为加强场；当背表面场为发射场时，则前表面场为加强场。
图2是本发明实施例提供的第二种太阳能电池20的结构示意图，如图2所示，该太阳能电池20包括硅基底201、和位于所述硅基底201的向光侧的前表面场层202；
所述前表面场层202包括形成在所述硅基底201上的第一本征非晶硅层2021，以及在所述第一本征非晶硅层2021上依次层叠的第一N型硅氧层2022、第二N型硅氧层2023和第一透明导电层2024；
所述第一N型硅氧层2022的含氧量小于所述第二N型硅氧层2023的含氧量，所述第二N型硅氧层2023具有镂空结构20231；所述第一透明导电层2024通过所述第二N型硅氧层2023的镂空结构20231与所述第一N型硅氧层2022相接触。
可选地，所述太阳能电池20还包括位于所述硅基底201的背光侧的背表面场层203；所述背表面场层203包括在所述硅基底201的背光侧依次层叠的第二本征非晶硅层2031、掺杂非晶硅层2032和第二透明导电层2033。
本发明实施例中，背表面场层203包括在硅基底201的一侧上沉积第二本征非晶硅层2031、掺杂非晶硅层2032和第二透明导电层2033异质结，其中，掺杂非晶硅层2032的导电类型与硅基底201的导电类型不同或相同，从而获得背表面场层203，若是不同，则背表面场层为反射场；若是相同，则为加强场。
其中，第二透明导电层2033可对应参照前述第一透明导电层1024的相关描述，为避免重复，在此不再赘述。另外，第一本征非晶硅层2021的一侧依次层叠第一N型硅氧层2022、第二N型硅氧层2023和第一透明导电层2024，另一侧与硅基底201的另一侧相接，使得表面场202位于太阳能电池20的前表面位置，从而作为增效结构，起到改善电池电学性能的作用。
可选地，所述硅基底201为N型硅基底；所述第一N型硅氧层2022与所述第二N型硅氧层2023为微晶硅氧层或纳晶硅氧层。
本发明实施例中，硅基底201可以是N型硅基底，此时，掺杂非晶硅层2032可以为P型掺杂非晶硅层，从而形成反型异质结的结构，可选地，第一N型硅氧层2022和第二N型硅氧层2023可以选用纳米晶硅氧层、微晶硅氧层等，本发明实施例对此不作具体限制。
图3是本发明实施例提供的第三种太阳能电池30的结构示意图，如图3所示，该太阳能电池30包括硅基底301、和位于所述硅基底301的向光侧的前表面场层302；
所述前表面场层302包括形成在所述硅基底301上的第一本征非晶硅层3021，以及在所述第一本征非晶硅层3021上依次层叠的第一N型硅氧层3022、第二N型硅氧层3023和第一透明导电层3024；
所述第一N型硅氧层3022的含氧量小于所述第二N型硅氧层3023的含氧量，所述第二N型硅氧层3023具有镂空结构30231；所述第一透明导电层3024通过所述第二N型硅氧层3023的镂空结构30231与所述第一N型硅氧层3022相接触。
可选地，所述太阳能电池30还包括位于所述硅基底301的背光侧的背表面场层303；所述背表面场层303包括在所述硅基底301的背光侧依次层叠的第二本征非晶硅层3031、掺杂非晶硅层3032和第二透明导电层3033。
本发明实施例中，异质结层301中硅基底301可以是P型硅基底，此时，通过在P型的硅基底301的背光侧上沉积第二本征非晶硅层3031、N型的掺杂非晶硅层3032和第二透明导电层3033形成P-N异质结，从而获得背表面场层303。此时，P型的硅基底301的向光侧与第一本征非晶硅层3021相接，从而通过前表面场302起到改善电池性能的作用，具体可参照图2所示太阳能电池20的相关描述，为避免重复，在此不再赘述。
本发明实施例中，太阳能电池包括第一N型硅氧层和第二N型硅氧层的双层薄膜，该双层薄膜的高含氧量一侧与折射率约为2.0的第一透明导电层相接，低含氧量一侧与折射率约为3.5的第一本征非晶硅层相接，由于氧含量越高，硅氧层折射率越低，对光的寄生吸收越弱，因此，从高含氧量到低含氧量实现了从第一透明导电层到第一本征非晶硅层之间折射率的梯度渐变，从而起到明显的减反效果，增加电池的短路电流，同时第一透明导电层可以通过第二N型硅氧层的镂空结构与第一N型硅氧层直接相接触，从而使得第一透明导电层可以通过低氧的第一N型硅氧层进行载流子的传输，有效提升电池的光电转换效率。
图4是本发明实施例提供的一种太阳能制备方法的步骤流程图，如图4所示，该方法可以包括：
步骤401：提供硅基底。
步骤402：在所述硅基底的向光侧形成第一本征非晶硅层。
步骤403：在所述第一本征非晶硅层上形成第一N型硅氧层；
步骤404：在所述第一N型硅氧层上形成第二N型硅氧层；所述第二N型硅氧层具有镂空结构；所述第一N型硅氧层的含氧量小于所述第二N型硅氧层的含氧量；
步骤405：在所述第二N型硅氧层上形成第一透明导电层。
本发明实施例中，硅基底可以是N型硅基底，也可以是P型硅基底，在硅基底的向光侧形成前表面场，选择性地在背光侧形成背表面场层。其中，前表面场层中包括第一本征非晶硅层、第一N型硅氧层、第二N型硅氧层和第一透明导电层，根据不同层的组成，可以选用不同的工艺按照次序形成在硅基底的向光侧，使得第一N型硅氧层的含氧量小于第二N型硅氧层，且第二N型硅氧层具有镂空结构即可。可选地，沉积得到的表面场层可参照图1的相关描述，为避免重复，在此不再赘述。
可选地，所述第二N型硅氧层通过掩膜方式沉积。
本发明实施例中，为了使第二N型硅氧层形成镂空结构，可以通过掩膜方式形成第二N型硅氧层，可选地，掩膜方式可以是在第一N型硅氧层上，通过镂空的掩膜版沉积第二N型硅氧层，在掩膜版的镂空区域可以沉积得到与第一N型硅氧层相接的第二N型硅氧层，在掩膜版的非镂空区域由于掩膜版的作用无法沉积在第一N型硅氧层上，从而使得形成的第二N型硅氧层具有与掩膜版的非镂空区域对应的镂空结构，之后再形成第一透明导电层时，可以使得第一透明导电层通过镂空结构与第一N型硅氧层相接。可选地，第一透明导电层通过镂空结构与第一N型硅氧层的接触区域占第一N型硅氧层总面积的2％至30％时，可以选用镂空区域的面积占总面积70％至98％的掩膜版，其中，掩膜版镂空区域的位置和形状不作限定。
可选地，形成所述第一N型硅氧层与形成所述第二N型硅氧层的反应气体包括硅烷、二氧化碳、氢气以及磷化氢。
本发明实施例中，第一N型硅氧层掺杂的杂质可以是磷，此时，可以通过硅烷、二氧化碳、氢气以及磷化氢制备第一N型硅氧层，本领域技术人员也可以根据工艺条件选择其他反应气体，本发明实施例对此不作具体限制。
可选地，该方法具体可以包括：
子步骤S11、对硅基底进行制绒。
本发明实施例中，硅基底根据导电类型可以是N型硅基底或P型硅基底，可以通过碱液和制绒剂对硅基底进行制绒，获得大小均匀、粗糙度较好、反射率较低的绒面，以提升太阳能电池的光电转换效率，可选地，在对硅基底进行制绒后可以对硅基底进行清洗，以去除污染杂质，以及氧化层。
子步骤S12、在硅基底的向光侧沉积第一本征非晶硅层。
可选地，第一本征非晶硅层的厚度可以为5nm至20nm间的任意数值。
子步骤S13、在第一本征非晶硅层上沉积第一N型硅氧层。
可选地，第一N型硅氧层的含氧量不小于35％。
子步骤S14、采用掩膜方式在第一N型硅氧层上沉积第二N型硅氧层，其中，掩膜版非镂空区域的面积占总面积的2％至30％。
可选地，第二N型硅氧层的含氧量为大于或等于10％，且小于或等于60；和，第一N型硅氧层的含氧量小于第二N型硅氧层的含氧量。
子步骤S15、在第二N型硅氧层上沉积透明导电薄膜，使得透明导电薄膜通过第二N型硅氧层的镂空结构，与第一N型硅氧层2％至30％相接触。
可选地，透明导电薄膜的厚度为70nm至100nm。
子步骤S16、在透明导电薄膜上形成金属电极。
可选地，该方法还可以包括：
子步骤S21、在硅基底的背光侧沉积第二本征非晶硅层；
可选地，第二本征非晶硅层的厚度可以为5nm至20nm间的任意数值。
子步骤S22、在第二本征非晶硅层上沉积掺杂非晶硅层，其中，掺杂非晶硅层的导电类型与硅基底不同。
本发明实施例中，在第二本征非晶硅层上，根据硅基底的导电类型可以沉积对应不同导电类型的掺杂非晶硅层，如在N型硅基底背光侧的第二本征非晶硅层上可以沉积P型非晶硅层；P型硅基底背光侧的第二本征非晶硅层上可以沉积N型非晶硅层。
子步骤S23、在掺杂非晶硅层上沉积透明导电薄膜，获得第一透明导电层。
可选地，透明导电薄膜的厚度为70nm至100nm。
子步骤S24、在第一透明导电层上形成金属电极。
本发明实施例中，第一透明导电层上的金属电极可以是银电极、铜电极等，在第一透明导电层上可以通过丝网印刷的方式形成金属电极，也可以通过蒸镀的方式形成金属电极，本发明实施例对此不做具体限制。
本发明实施例中，子步骤S11至子步骤S16可按照次序执行，子步骤S21至子步骤S24可按照次序执行，以使得前表面场层和背表面场层中各功能层按照次序依次覆盖在硅基底的向光侧和背光侧，但是，在执行子步骤S11后，可以先执行子步骤S12，再执行子步骤S21；也可以同时执行子步骤S12和子步骤S21；也可以执行子步骤S21至子步骤S24，再执行子步骤S12，本发明实施例对前表面场层和背表面场层的制备步骤顺序不作限制。
以下结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例
对n型硅基底(n-c-Si)，进行表面制绒清洗以形成金字塔结构，并除去其表面污染杂质。n型硅基底为双面抛光的直拉n型单晶硅片，厚度为180μm，电阻率为0.3Ω·cm，少子寿命1000μs，在n型硅基底上使用2％NaOH和IPA(iso-Propyl alcohol，异丙醇)混合溶液进行硅片制绒，温度为83℃。然后，采用RCA(化工标准工艺)标准清洗方法对硅片进行表面清洗，清除表面污染杂质，再用1％的氢氟酸溶液去除表面氧化层。
在n型硅基底两侧分别采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法)方法沉积10nm的第一本征非晶硅层和第二本征非晶硅层，反应气体为SiH4和H2，其中体积比H2/SiH4＝3/1，电源功率密度为0.02W/cm2，压力为70Pa，衬底温度为200℃。
在第二本征非晶硅层在其上沉积10nm的P型的掺杂非晶硅层，反应气体为SiH4、H2和B2H6，其中，体积比为H2/SiH4＝5，B2H6/SiH4＝0.02。电源功率密度为0.027W/cm2，压力为80Pa，衬底温度为200℃。
在第一本征非晶硅层上通过PECVD方法沉积10nm的n型纳米晶硅氧薄膜，作为第一N型硅氧层，反应气体为PH3、SiH4、CO2和H2，其中体积比为CO2/SiH4＝0.75，H2/SiH4＝250，PH3/SiH4＝0.03，电源功率密度为0.13W/cm2，压力为200Pa，衬底温度为200℃。经测定，制备得到的第一N型硅氧层2022的含氧量为4％，折射率为2.9。
采用掩膜方式在第一N型硅氧层上面的部分区域沉积高含氧量的n型纳米晶硅氧薄膜，作为第二N型硅氧层，反应气体为PH3、SiH4、CO2和H2，其中体积比为CO2/SiH4＝0.75，H2/SiH4＝250，PH3/SiH4＝0.03，电源功率密度为0.13W/cm2，压力为200Pa，衬底温度为200℃。第二N型硅氧层的厚度为10nm厚，经测定，制备得到的第二N型硅氧层的含氧量为15％，折射率为2.5。
在第二N型硅氧层上沉积75nm的ITO(Indium Tin Oxide，掺铟氧化锡)(In:Sn＝90:10)透明导电薄膜，获得第一透明导电层，充入Ar和O2，O2/Ar＝0.025，压力0.5Pa，衬底温度为室温，且保证ITO薄膜与第一N型硅氧层部分区域直接接触。
在P型非晶硅层上沉积75nm的ITO(In:Sn＝90:10)透明导电薄膜，获得第二透明导电层，充入Ar和O2，O2/Ar＝0.025，压力0.5Pa，衬底温度为制备过程中的室温。
在第一透明导电层上丝网印刷银电极；在第二透明导电层上丝网印刷银电极。
对比例
对n型硅基底(n-c-Si)，进行表面制绒清洗以形成金字塔结构，并除去其表面污染杂质。n型硅基底为双面抛光的直拉n型单晶硅片，厚度为180μm，电阻率为0.3Ω·cm，少子寿命1000μs，在n型硅基底上使用2％NaOH和IPA(iso-Propyl alcohol，异丙醇)混合溶液进行硅片制绒，温度为83℃。然后，采用RCA(化工标准工艺)标准清洗方法对硅片进行表面清洗，清除表面污染杂质，再用1％的氢氟酸溶液去除表面氧化层。
在n型硅基底两侧分别采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法)方法沉积10nm的第一本征非晶硅层和第二本征非晶硅层，反应气体为SiH4和H2，其中体积比H2/SiH4＝3/1，电源功率密度为0.02W/cm2，压力为70Pa，衬底温度为500℃。
在第二本征非晶硅层在其上沉积10nm的P型的掺杂非晶硅层，反应气体为SiH4、H2和B2H6，其中，体积比为H2/SiH4＝5，B2H6/SiH4＝0.02。电源功率密度为0.027W/cm2，压力为80Pa，衬底温度为500℃。
在第一本征非晶硅层上通过PECVD方法沉积10nm的n型纳米晶硅氧薄膜，作为第一N型硅氧层，反应气体为PH3、SiH4、CO2和H2，其中体积比为CO2/SiH4＝0.75，H2/SiH4＝250，PH3/SiH4＝0.03，电源功率密度为0.13W/cm2，压力为500Pa，衬底温度为500℃。经测定，制备得到的第一N型硅氧层的含氧量为4％，折射率为2.9。
在第一N型硅氧层上沉积75nm的ITO(Indium Tin Oxide，掺铟氧化锡)(In:Sn＝90:10)透明导电薄膜，作为第一透明导电层，充入Ar和O2，O2/Ar＝0.025，压力0.5Pa，衬底温度为室温。
在P型非晶硅层上沉积75nm的ITO(In:Sn＝90:10)透明导电薄膜，作为第二透明导电层，充入Ar和O2，O2/Ar＝0.025，压力0.5Pa，衬底温度为制备过程中的室温。
在第一透明导电层上丝网印刷银电极；在第二透明导电层上丝网印刷银电极。
性能测试：
对实施例制备得到的太阳能电池和对比例制备得到的太阳能电池进行了转换效率、开路电压、短路电流密度和填充因子等参数的测试，结果如下表1所示：
表1对照太阳能电池50与太阳能电池20电池参数
Figure BDA0002621734020000131
由上表1可知，实施例的太阳能电池具有更高的短路电流密度，且太阳能电池与对比例的太阳能电池的FF相差不大，相比于对比例的太阳能电池，实施例的太阳能电池提升电池效率从23.76％到23.98％，效率提升效果明显。因此，本发明实施例提供的太阳能电池的制备方法，可以提高太阳能电池的转换效率。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定都是本申请实施例所必须的。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括硅基底、和位于所述硅基底的向光侧的前表面场层；
所述前表面场层包括形成在所述硅基底上的第一本征非晶硅层，以及在所述第一本征非晶硅层上依次层叠的第一N型硅氧层、第二N型硅氧层和第一透明导电层；
所述第一N型硅氧层的含氧量小于所述第二N型硅氧层的含氧量，所述第二N型硅氧层具有镂空结构；所述第一透明导电层通过所述第二N型硅氧层的镂空结构与所述第一N型硅氧层相接触。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一N型硅氧层的含氧量不大于35％。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二N型硅氧层的含氧量大于或等于10％，且小于或等于60％。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一N型硅氧层与所述第一透明导电层接触区域的面积，占所述第一N型硅氧层总面积的2％～30％。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一N型硅氧层的厚度为5nm-15nm；所述第二N型硅氧层的厚度为5nm-15nm。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池还包括位于所述硅基底的背光侧的背表面场层；所述背表面场层包括在所述硅基底的背光侧依次层叠的第二本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和第二透明导电层。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述硅基底为N型硅基底；所述第一N型硅氧层与所述第二N型硅氧层为微晶硅氧层或纳晶硅氧层。
8.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
提供硅基底；
在所述硅基底的向光侧形成第一本征非晶硅层；
在所述第一本征非晶硅层上形成第一N型硅氧层；
在所述第一N型硅氧层上形成第二N型硅氧层；所述第二N型硅氧层具有镂空结构；所述第一N型硅氧层的含氧量小于所述第二N型硅氧层的含氧量；
在所述第二N型硅氧层上形成第一透明导电层。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第二N型硅氧层通过掩膜方式沉积。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，形成所述第一N型硅氧层与形成所述第二N型硅氧层的反应气体包括硅烷、二氧化碳、氢气以及磷化氢。
CN202010785299.1A 2020-08-06 2020-08-06 一种太阳能电池及制备方法 Active CN112018208B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010785299.1A CN112018208B (zh) 2020-08-06 2020-08-06 一种太阳能电池及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010785299.1A CN112018208B (zh) 2020-08-06 2020-08-06 一种太阳能电池及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112018208A true CN112018208A (zh) 2020-12-01
CN112018208B CN112018208B (zh) 2022-10-04

Family

ID=73499618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010785299.1A Active CN112018208B (zh) 2020-08-06 2020-08-06 一种太阳能电池及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112018208B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030168660A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic device and manufacturing method thereof
US20120024362A1 (en) * 2011-05-31 2012-02-02 Primestar Solar, Inc. Refractive index matching of thin film layers for photovoltaic devices and methods of their manufacture
CN102473750A (zh) * 2009-07-03 2012-05-23 株式会社钟化 晶体硅系太阳能电池及其制造方法
JP2012169382A (ja) * 2011-02-11 2012-09-06 Mitsubishi Materials Corp 太陽電池用複合膜およびその製造方法
DE102011001937A1 (de) * 2011-04-11 2012-10-11 Roth & Rau Ag Siliziumsolarzelle mit einem Heterojunction-pn-Übergang und Verfahren zu deren Herstellung
JP2012227281A (ja) * 2011-04-18 2012-11-15 Kaneka Corp 結晶シリコン系太陽電池
JP2013012622A (ja) * 2011-06-30 2013-01-17 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置
CN106024964A (zh) * 2016-07-13 2016-10-12 北京工业大学 一种n型背结双面太阳电池的制备方法
WO2018134269A1 (en) * 2017-01-18 2018-07-26 Enel Green Power S.P.A. Solar cell apparatus and method for forming the same for single, tandem and heterojunction systems
CN108701736A (zh) * 2016-02-22 2018-10-23 松下知识产权经营株式会社 太阳能单电池和太阳能单电池的制造方法
CN111029434A (zh) * 2018-10-09 2020-04-17 松下电器产业株式会社 太阳能单电池
CN111063757A (zh) * 2019-11-29 2020-04-24 晋能光伏技术有限责任公司 一种高效晶硅/非晶硅异质结太阳能电池及其制备方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030168660A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic device and manufacturing method thereof
CN102473750A (zh) * 2009-07-03 2012-05-23 株式会社钟化 晶体硅系太阳能电池及其制造方法
JP2012169382A (ja) * 2011-02-11 2012-09-06 Mitsubishi Materials Corp 太陽電池用複合膜およびその製造方法
DE102011001937A1 (de) * 2011-04-11 2012-10-11 Roth & Rau Ag Siliziumsolarzelle mit einem Heterojunction-pn-Übergang und Verfahren zu deren Herstellung
JP2012227281A (ja) * 2011-04-18 2012-11-15 Kaneka Corp 結晶シリコン系太陽電池
US20120024362A1 (en) * 2011-05-31 2012-02-02 Primestar Solar, Inc. Refractive index matching of thin film layers for photovoltaic devices and methods of their manufacture
JP2013012622A (ja) * 2011-06-30 2013-01-17 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置
CN108701736A (zh) * 2016-02-22 2018-10-23 松下知识产权经营株式会社 太阳能单电池和太阳能单电池的制造方法
CN106024964A (zh) * 2016-07-13 2016-10-12 北京工业大学 一种n型背结双面太阳电池的制备方法
WO2018134269A1 (en) * 2017-01-18 2018-07-26 Enel Green Power S.P.A. Solar cell apparatus and method for forming the same for single, tandem and heterojunction systems
CN111029434A (zh) * 2018-10-09 2020-04-17 松下电器产业株式会社 太阳能单电池
CN111063757A (zh) * 2019-11-29 2020-04-24 晋能光伏技术有限责任公司 一种高效晶硅/非晶硅异质结太阳能电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112018208B (zh) 2022-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109509807B (zh) 晶硅异质结太阳能电池的发射极结构及其制备方法
CN104733557B (zh) Hit太阳能电池及提高hit电池的短路电流密度的方法
CN112802910A (zh) 一种高效硅异质结太阳能电池及其制备方法
CN214043679U (zh) 太阳能电池
CN111063757A (zh) 一种高效晶硅/非晶硅异质结太阳能电池及其制备方法
CN113363356A (zh) 异质结太阳能电池及其制造方法
CN215220730U (zh) 一种高效硅异质结太阳能电池
CN114765235A (zh) 异质结太阳能电池及其制造方法
CN211238272U (zh) 一种晶硅/非晶硅异质结电池
CN112701181A (zh) 一种低电阻率异质结太阳能电池的制备方法
CN111564505A (zh) 一种双本征层钝化的异质结太阳能电池及其制备方法
CN218602440U (zh) 新型异质结电池
EP4220742A1 (en) Heterojunction solar cell and preparation method therefor, and power generation apparatus
AU2021426902B2 (en) HJT cell having high photoelectric conversion efficiency and preparation method therefor
CN112018208B (zh) 一种太阳能电池及制备方法
CN115985991A (zh) 太阳电池及其制备方法
CN115425115A (zh) 一种TOPCon电池及其制作方法
CN210156405U (zh) 具有氢退火tco导电膜的异质结电池结构
CN113451446A (zh) 切片硅异质结太阳能电池及制备方法、太阳能电池组件
CN114171631A (zh) 异质结太阳能电池及光伏组件
CN114203850A (zh) 异质结太阳能电池及制备其的方法
CN217606831U (zh) 一种高效异质结太阳能电池
CN213184319U (zh) 异质结太阳能电池及光伏组件
CN115000243B (zh) 一种晶硅异质结太阳电池的制备方法
CN114883424B (zh) 一种基于丝网印刷制备全背接触晶硅异质结太阳电池结构的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant