CN112234106A - 金属tco叠层薄膜及其制备方法和hit太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种金属TCO叠层薄膜，用于HIT太阳能电池，包括：TCO基底层，以及依次设置在TCO基底层上的非晶TCO浸润层、金属膜层和TCO面层；其中非晶TCO浸润层的厚度小于等于10nm，金属膜层的厚度大于等于1nm且小于等于30nm，金属TCO叠层薄膜的总厚度小于等于150nm，通过提供包括非晶TCO浸润层、使金属膜层的在较薄厚度情况下连续生长，降低了金属膜层的粗糙度，使TCO面层、金属膜层和非晶TCO浸润层之间由于高折射率对比导致表面等离子体激元高效耦合，形成表面等离子体产生共振效应，降低了TCO面层、非晶TCO浸润层和TCO基底层对光的散射和对光子的吸收，进而提高了金属TCO叠层薄膜的光谱透过率，提高了HIT电池的电学性能。

Description

金属TCO叠层薄膜及其制备方法和HIT太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种金属TCO叠层薄膜及其制备方法和HIT太阳能电池。
背景技术
太阳能电池，是通过光生伏特效应直接把入射太阳光能转化成电能的装置。开发利用太阳能已经成为世界各国能源可持续发展的战略决策。降低太阳能电池成本和提升太阳能电池效率一直是光伏电池的发展方向。目前晶硅太阳能电池占据着90％左右的光伏市场，偏高的制备成本制约其进一步发展。相对于晶硅太阳能电池，HIT(Heterojunctionwith intrinsic Thin-layer)电池具有低温制备工艺、高稳定性、高效率和低成本的特点，是光伏领域的研究热点。相比与晶硅太阳能电池，HIT太阳能电池的最大特点就是要制备透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，简称，TCO)薄膜，由于HIT太阳能电池发射极是用非晶硅制备的，该层的横向导电性能比较差，所以必须在发射极的上面制备一侧TCO。TCO层主要作用就是将载流子输送到电池电极，同时也可以保护底下PN结，并且，通过控制TCO层的厚度使其成为减反层来减少HIT太阳能电池的光学损失。TCO薄膜性能的好坏直接影响HIT太阳能电池转换效率，而现有的TCO薄膜的有效透过率还较差，还存在可提升的空间，没有达到较高的有效透过率。
发明内容
为了解决现有技术中HIT太阳能电池TCO薄膜的有效透过率较差的技术问题，而导致太阳能电池组件或产品发电效率低，本发明目的一方面是提供了一种金属TCO叠层薄膜，具体的技术方案如下：
一种金属TCO叠层薄膜，用于HIT太阳能电池，包括：TCO基底层，以及依次设置在TCO基底层上的非晶TCO浸润层、金属膜层和TCO面层；
其中所述非晶TCO浸润层的厚度小于等于10nm，所述金属膜层的厚度大于等于1nm且小于等于30nm，所述金属TCO叠层薄膜的总厚度小于等于150nm。
另一方面，本发明实施例提供了一种金属TCO叠层薄膜的制备方法，包括以下步骤：
提供具有掺杂非晶硅膜层表面的单晶硅片；
在所述单晶硅片的掺杂非晶硅膜层的表面形成TCO基底层；
在所述TCO基底层上形成非晶TCO浸润层；
在所述非晶TCO浸润层上形成金属膜层；
在所述金属膜层上形成TCO面层。
再一方面，本发明实施例还提供了一种金属TCO叠层薄膜的HIT太阳能电池，包括单晶硅片，在所述单晶硅片的正面依次包括：第一本征非晶硅层、N型非晶硅层、所述金属TCO叠层薄膜和栅电极层；
在所述单晶硅片的背面依次包括：第二本征非晶硅层、P型非晶硅层、所述TCO面层、栅电极层。
本发明实施例通过提供包括TCO基底层，以及依次设置在TCO基底层上的非晶TCO浸润层、金属膜层和TCO面层的这种三明治结构的TCO薄膜，使金属膜层的在较薄厚度情况下连续生长，降低了金属膜层的粗糙度，使TCO面层、金属膜层和非晶TCO浸润层之间由于高折射率对比导致表面等离子体激元高效耦合，形成表面等离子体产生共振效应，降低了TCO面层、非晶TCO浸润层和TCO基底层对光的散射和对光子的吸收，进而提高了金属TCO叠层薄膜的光谱透过率，降低了金属TCO叠层薄膜对于光的散射与吸收，提高了HIT电池的电学性能。
本发明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显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明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发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明实施例一HIT太阳能电池的结构示意图；
图2是本发明实施例一金属TCO叠层薄膜的结构示意图；
图3是本发明实施例一包括金属TCO叠层薄膜的HIT太阳能电池的结构示意图。
1-栅电极层；2-TCO面层；3-N型非晶硅层；4-第一本征非晶硅层；5-晶硅衬底；6-第二本征非晶硅层；7-P型非晶硅层，8-TCO基底层；9-非晶TCO浸润层；10-金属膜层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
通过研究实验，透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，简称，TCO)薄膜应用在HIT太阳能电池能够弥补HIT电池非晶硅发射极横向导电性差的性能，将载流子运输到电池电极，同时也可以保护底下PN结，并且通过控制TCO层的厚度使其成为减反层来减少HIT太阳能电池的光学损失。如图1所示，一种HIT太阳能电池的结构示意图，为双面透光发电的太阳能电池，在HIT太阳能电池的晶硅衬底5的正面依次形成第一本征非晶硅膜层4，N型非晶硅层3，TCO面层2，栅电极层1，在HIT太阳能电池的晶硅衬底5的反面依次形成第二本征非晶硅层6，P型非晶硅层7，TCO面层2，栅电极层1。HIT电池在双面发电和光电转换率上相比晶硅具有优势，但是由于工艺复杂在成本方面比晶硅电池更高，因此技术发展上，只有通过不断的提升HIT的电性能，尤其是提高TCO薄膜的性能，才能超过晶硅电池实现规模化的应用，通过分析TCO薄膜性能存在的缺陷和壁垒包括：提升太阳能电池光谱范围内透明，提高导电性，化学性质稳定，且与环境因素影响不大，功函数匹配，获得良好的电学性能，与发射极、BSF层、金属电极形成良好的电学接触。下面是本发明提供的实施例，能够进一步提高HIT太阳能电池的性能，克服现有技术中存在的缺陷和壁垒。
在本发明实施例中提供一种金属TCO叠层薄膜，用于HIT太阳能电池，包括：TCO基底层，以及依次设置在TCO基底层上的非晶TCO浸润层、金属膜层和TCO面层；其中所述非晶TCO浸润层的厚度小于等于10nm，所述金属膜层的厚度大于等于1nm且小于等于30nm，所述金属TCO叠层薄膜的总厚度小于等于150nm。
具体的，如图2所示，在HIT太阳能电池11的正面设置有金属TCO叠层薄膜，包括TCO基底层8，以及依次设置在TCO基底层8上的非晶TCO浸润层9、金属膜层10和TCO面层2；其中非晶TCO浸润层9的厚度小于等于10nm，金属膜层10的厚度大于等于1nm且小于等于30nm，金属TCO叠层薄膜的总厚度小于等于150nm，金属TCO叠层薄膜的总厚度也就是TCO基底层8、非晶TCO浸润层9、金属膜层10和TCO面层2的厚度的总和。通过设置非晶TCO浸润层9，在TCO基底层8表面形成厚度小于等于10nm的均匀连续的薄膜，而由于非晶TCO浸润层9的存在，使得金属膜层10在较薄的厚度下连续成核生长，保证了金属膜层10的厚度和表面粗糙度，形成了厚度大于等于1nm且小于等于30nm的金属膜层。金属膜层10的厚度对于金属TCO叠层薄膜性能有很大影响。金属膜层10的厚度＜1nm时，大量金属颗粒以孤岛形式存在，孤岛之间的沟道和空穴较多，光在其间传输时受到金属颗粒以及金属TCO叠层薄膜内的缺陷空隙等微观结构的散射作用强烈，导致透过率较低；而金属膜层10层厚度＞30nm时，膜层致密性和载流子浓度都会增大，虽然金属TCO叠层薄膜的导电性能获得进一步提高，但是厚的金属膜层10反射率非常高，透过率随之降低。只有当金属膜层10厚度达到临界厚度区间时，孤岛之间的沟道和空穴被后沉积的金属原子填充，形成连续薄膜，金属TCO叠层薄膜的导电性能得到提高。在形成金属膜层10的过程中，由于非晶TCO浸润层9的存在，使得金属膜层10中的金属原子与非晶TCO浸润层9中的氧化物分子能够相互键合，有利于形成连续薄膜，同时表面粗糙度也得到改善。另外，TCO面层2与金属膜层10之间由于高折射率对比导致表面等离子体激元高效耦合，形成表面等离子体共振效应，降低了金属TCO叠层薄膜对光的散射和对光子的吸收，进而提高复合膜透过率。
上述非晶TCO浸润层9的厚度、金属膜层10的厚度，为本层薄膜的上表面到相邻的被覆盖层的上表面之间的距离，金属TCO叠层薄膜的总厚度，为TCO面层2的上表面到N型非晶硅层3的上表面之间的距离，其中非晶TCO浸润层9的厚度小于等于10nm，金属膜层10的厚度大于等于1nm，且小于等于30nm，金属TCO叠层薄膜的总厚度≤150nm，具体的测试检测仪器可选择原子力显微镜、表面台阶仪、椭圆偏振仪、干涉显微镜。通过提供可控厚度范围内的非晶TCO浸润层、金属膜层，以及可控厚度范围内的金属TCO叠层薄膜的总厚度，降低了TCO面层、非晶TCO浸润层和TCO基底层对光的散射和对光子的吸收，同时金属膜层的在较薄厚度情况下连续生长，降低了金属膜层的粗糙度，使TCO面层、金属膜层和非晶TCO浸润层之间由于高折射率对比导致表面等离子体激元高效耦合，形成表面等离子体产生共振效应，进而提高了金属TCO叠层薄膜的透过率，降低了金属TCO叠层薄膜对于光的散射与吸收。从而应用在HIT太阳能电池上能够提升HIT太阳能电池的光电转换效率。
在一些实施例中，提供一种金属TCO叠层薄膜，用于HIT太阳能电池，包括：TCO基底层，以及依次设置在TCO基底层上的非晶TCO浸润层、金属膜层，以及继续依次设置的非晶TCO浸润层、金属膜层，最后设置TCO面层；其中所述非晶TCO浸润层的厚度小于等于10nm，所述金属膜层的厚度大于等于1nm且小于等于30nm，所述金属TCO叠层薄膜的总厚度≤150nm。可以理解的，在一些实施例中，提供一种金属TCO叠层薄膜，包括：TCO基底层，以及依次设置在TCO基底层上的非晶TCO浸润层、金属膜层，以及继续非晶TCO浸润层、金属膜层进行循环设置多次，最后设置TCO面层；其中所述非晶TCO浸润层的厚度小于等于10nm，所述金属膜层的厚度大于等于1nm，且小于等于30nm，所述金属TCO叠层薄膜的总厚度≤150nm。
在一些实施例中，所述金属膜层包括Ag、Au、Mo、W、Cr、Nb、Ta、V、Sc、Zr、Hf中的一种金属所形成的膜层。具体的，在包含多层金属膜层的所述金属TCO叠层薄膜中，不同层的金属膜层的金属元素可以是一种，也可以是不同的元素，例如，包含第一金属膜层和第二金属膜层，第一金属膜层的金属元素为Ag，第二金属膜层的金属元素可以为Ag，或者第二金属膜层的技术元素为Au。可以理解的，不同的金属膜层的金属元素可以是相同的金属元素，也可以是不同的金属元素。在一些实施例中，所述TCO基底层包括氧化铟锡层(ITO)、掺铝氧化锌层(AZO)、掺钨氧化铟层(IWO)、掺铈氧化铟层层(ICO)、掺镓氧化锌层(GZO)、掺镓氧化铟层(GIO)、铟镓锌氧化物层(IGZO)、铟锌氧化物层(IZO)、掺氟氧化锌层(FTO)中的一种材料膜层；所述非晶TCO浸润层包括氧化铟锡层(ITO)、掺铝氧化锌层(AZO)、掺钨氧化铟层(IWO)、掺铈氧化铟层层(ICO)、掺镓氧化锌层(GZO)、掺镓氧化铟层(GIO)、铟镓锌氧化物层(IGZO)、铟锌氧化物层(IZO)、掺氟氧化锌层(FTO)中的一种材料膜层，所述TCO面层包括氧化铟锡层(ITO)、掺铝氧化锌层(AZO)、掺钨氧化铟层(IWO)、掺铈氧化铟层层(ICO)、掺镓氧化锌层(GZO)、掺镓氧化铟层(GIO)、铟镓锌氧化物层(IGZO)、铟锌氧化物层(IZO)、掺氟氧化锌层(FTO)中的一种材料膜层。所述金属TCO叠层薄膜具有大于等于4.5eV的功函数。在金属TCO叠层薄膜的原料选择方面，所述金属膜层的选择包括Ag、Au、Mo、W、Cr、Nb、Ta、V、Sc、Zr、Hf中的一种金属元素，在所述TCO基底层，所述非晶TCO浸润层和所述TCO面层原料的选择上包括氧化铟锡层(ITO)、掺铝氧化锌层(AZO)、掺钨氧化铟层(IWO)、掺铈氧化铟层层(ICO)、掺镓氧化锌层(GZO)、掺镓氧化铟层(GIO)、铟镓锌氧化物层(IGZO)、铟锌氧化物层(IZO)、掺氟氧化锌层(FTO)等透明导电氧化物等材料，所述金属膜层材料、所述TCO基底层材料、所述非晶TCO浸润层和所述TCO面层材料的选择和搭配都不受限制，能够较好的实现金属膜层中金属原子和非晶TCO浸润层的中氧化物分子之间的键合，并能够实现金属膜层和TCO面层之前的等离子体激元高效耦合，达到实现提高金属TCO叠层薄膜的光谱透过率，降低了金属TCO叠层薄膜对于光的散射与吸收的效果。
在一些实施例中，提供了一种所述的金属TCO叠层薄膜的制备方法，包括以下步骤，如图3所示：
S1：提供具有掺杂非晶硅膜层表面的单晶硅片；
S2：在所述单晶硅片的掺杂非晶硅膜层的表面形成TCO基底层；
S3：在所述TCO基底层上形成非晶TCO浸润层；
S4：在所述非晶TCO浸润层上形成金属膜层；
S5：在所述金属膜层上形成TCO面层。
具体的所述具有掺杂非晶硅膜层的单晶硅片，包括单晶硅片表面设置有N型非晶硅层或P型非晶硅层的硅片，或是在单晶硅片的两侧分别设置N型非晶硅层、P型非晶硅层的单晶硅片。
具体的所述TCO基底层为在N型非晶硅层或P型非晶硅层上的TCO薄膜层，然后在形成后的所述TCO基底层上形成所述非晶硅TCO浸润层，接着形成所述金属膜层，并在最后形成所述TCO面层。上述工艺中，各个层的形成方法为物理法和化学法，物理法包括真空蒸发法、磁控溅射法、脉冲激光沉积法；化学法包括化学气相沉积法、喷雾热解法、溶胶凝胶法。其中磁控溅射法还包括射频磁控溅射、直流磁控溅射和反应磁控溅射。
在一些实施例中，在所述单晶硅片的掺杂非晶硅膜层的表面形成TCO基底层，所述在所述TCO基底层上形成所述非晶TCO浸润层，所述在所述非晶TCO浸润层上形成所述金属膜层，在所述金属膜层上形成TCO面层均为通过磁控溅射工艺形成。具体步骤包括：
1)氮气吹扫所述单晶硅片的掺杂非晶硅膜层的表面；
2)磁控溅射腔室抽真空，腔室气压抽真空至小于5Pa；
3)起辉并进行预溅射，溅射功率60w～140w，预溅射时间3min～5min；
4)将所述单晶硅片进行预加热，加热温度至60℃～200℃；
5)溅射镀膜，溅射功率60w～140w，溅射压强为0.1Pa～1.0Pa；首先进行所述TCO基底层溅射镀膜，溅射溅射时间3min～5min，退火处理；然后进行所述非晶TCO浸润层进行溅射镀膜，溅射时间1min～3min，再进行金属膜层溅射镀膜，溅射时间1min～3min，最后进行TCO面层溅射镀膜，溅射时间3min-5min，退火处理。
6)腔室充气后取样。
在一些实施例中，提供一种包括金属TCO叠层薄膜的HIT太阳能电池，包括单晶硅片，在所述晶单晶硅片的正面依次包括：第一本征非晶硅层、N型非晶硅层、所述金属TCO叠层薄膜和栅电极层；
在所述单晶硅片的背面依次包括：第二本征非晶硅层、P型非晶硅层、所述TCO面层、栅电极层。
在一些实施例中，提供一种包括金属TCO叠层薄膜的HIT太阳能电池，包括单晶硅片，在所述晶单晶硅片的正面依次包括：第一本征非晶硅层、N型非晶硅层、所述金属TCO叠层薄膜和栅电极层；
在所述单晶硅片的背面依次包括：第二本征非晶硅层、P型非晶硅层、所述金属TCO叠层薄膜和栅电极层。
在一些实施例中，提供一种包括金属TCO叠层薄膜的HIT太阳能电池，包括单晶硅片，在所述晶单晶硅片的正面依次包括：第一本征非晶硅层、N型非晶硅层、所述TCO面层和栅电极层；
在所述单晶硅片的背面依次包括：第二本征非晶硅层、P型非晶硅层、所述金属TCO叠层薄膜和栅电极层。
具体的，如图2所示，所述第一本征非晶硅层4和第二本征非晶硅层6为本征非晶硅薄膜层，例如可以是a-Si:H(i)薄膜、a-SiOx:H(i)薄膜和a-SiC:H(i)薄膜的单层或者多层结构。采用等离子体增强化学气相沉积或热丝化学气相沉积形成所述第一本征非晶硅层、所述N型非晶硅层、所述第二本征非晶硅层、所述P型非晶硅层。
所述单晶硅片，其厚度为1μm-150μm，例如可以为20μm、40μm、70μm、100μm、130μm。此外，所述硅衬底的电阻率为0.1-10Ω·cm，例如可以为0.5Ω·cm、3Ω·cm、5Ω·cm、8Ω·cm。
实施例1
S1：提供具有N型掺杂非晶硅膜层表面的单晶硅片，单晶硅片厚度150μm，电阻率10Ω·cm；氮气吹扫单晶硅片的N型掺杂非晶硅膜层的表面；
S2：磁控溅射腔室抽真空，腔室气压抽真空至5Pa；起辉并进行预溅射，预溅射功率140w，预溅射时间5min；将单晶硅片进行预加热，加热温度至200℃；溅射镀膜TCO基底层，溅射功率140w，溅射压强为1.0Pa；溅射溅射时间5min，退火处理，在单晶硅片的N型掺杂非晶硅膜层的表面形成TCO基底层；
S3：继续溅射非晶TCO浸润层，保持相同的溅射条件，溅射时间1min，在所述TCO基底层上形成厚度为2nm的非晶TCO浸润层；
S4：更换金属靶材，溅射镀膜金属膜层，保持相同的溅射条件，溅射时间1min，在非晶TCO浸润层上形成厚度为1nm的金属膜层；
S5：更换TCO靶材，保持相同的溅射条件，溅射时间5min，然后进行退火处理，在金属膜层上形成TCO面层，最终形成金属TCO叠层薄膜的总厚度为120nm。
S6：腔室充气后取样，蒸镀栅电极，完成电池封装形成电池A。
实施例2
S1：提供具有N型掺杂非晶硅膜层表面的单晶硅片，单晶硅片厚度130μm，电阻率5Ω·cm；氮气吹扫单晶硅片的N型掺杂非晶硅膜层的表面；
S2：磁控溅射腔室抽真空，腔室气压抽真空至3Pa；起辉并进行预溅射，预溅射功率100w，预溅射时间4min；将单晶硅片进行预加热，加热温度至180℃；溅射镀膜TCO基底层，溅射功率100w，溅射压强为1.0Pa；溅射溅射时间4min，退火处理，在单晶硅片的N型掺杂非晶硅膜层的表面形成TCO基底层；
S3：继续溅射非晶TCO浸润层，保持相同的溅射条件，溅射时间1.5min，在所述TCO基底层上形成厚度为10nm的非晶TCO浸润层；
S4：更换金属靶材，溅射镀膜金属膜层，保持相同的溅射条件，溅射时间1.5min，在非晶TCO浸润层上形成厚度为30nm的金属膜层；
S5：更换TCO靶材，保持相同的溅射条件，溅射时间5min，然后进行退火处理，在金属膜层上形成TCO面层，最终形成金属TCO叠层薄膜的总厚度为140nm。
S6：腔室充气后取样，蒸镀栅电极，完成电池封装形成电池B。
实施例3
S1：提供具有N型掺杂非晶硅膜层表面的单晶硅片，单晶硅片厚度100μm，电阻率0.5Ω·cm；氮气吹扫单晶硅片的N型掺杂非晶硅膜层的表面；
S2：磁控溅射腔室抽真空，腔室气压抽真空至3Pa；起辉并进行预溅射，预溅射功率60w，预溅射时间3min；将单晶硅片进行预加热，加热温度至60℃；溅射镀膜TCO基底层，溅射功率60w，溅射压强为0.1Pa；溅射溅射时间3min，退火处理，在单晶硅片的N型掺杂非晶硅膜层的表面形成TCO基底层；
S3：继续溅射非晶TCO浸润层，保持相同的溅射条件，溅射时间1min，在所述TCO基底层上形成厚度为5nm非晶TCO浸润层；
S4：更换金属靶材，溅射镀膜金属膜层，保持相同的溅射条件，溅射时间1min，在非晶TCO浸润层上形成厚度为15nm金属膜层；
S5：更换TCO靶材，保持相同的溅射条件，溅射时间5min，然后进行退火处理，在金属膜层上形成TCO面层，最终形成厚度为140nm的金属TCO叠层薄膜。
S6：腔室充气后取样，蒸镀栅电极，完成电池封装形成电池C。
对比例1
S1：提供具有N型掺杂非晶硅膜层表面的单晶硅片，单晶硅片厚度130μm，电阻率5Ω·cm；氮气吹扫单晶硅片的N型掺杂非晶硅膜层的表面；
S2：磁控溅射腔室抽真空，腔室气压抽真空至3Pa；起辉并进行预溅射，预溅射功率100w，预溅射时间4min；将单晶硅片进行预加热，加热温度至180℃；溅射镀膜TCO层，溅射功率100w，溅射压强为1.0Pa；溅射溅射时间4min，退火处理，在单晶硅片的N型掺杂非晶硅膜层的表面形成厚度140nm的TCO层；
S3：腔室充气后取样，蒸镀栅电极，完成电池封装形成电池D。
表1，对比例和实施例中的HIT电池性能数据表，辐照强度1000w/cm2
TCO工艺 Eff[％] Voc[V] Isc[A] FF[％]
电池A 22.35 0.73 9.18 80.39
电池B 22.30 0.73 9.18 80.32
电池C 22.17 0.72 9.16 80.20
电池D 22.01 0.72 9.01 79.60
通过实施例1、实施例2和实施例3与对比例1的HIT太阳能电池的电性能进行对比，可以看出，通过本申请提供的技术方案制成的HIT太阳能电池具有更高的光电转换效率Eff[％]、开路电压Voc[V]、短路电流Isc[A]以及填充因子FF[％]。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种金属TCO叠层薄膜，用于HIT太阳能电池，其特征在于：包括：TCO基底层，以及依次设置在TCO基底层上的非晶TCO浸润层、金属膜层和TCO面层；
其中所述非晶TCO浸润层的厚度小于等于10nm，所述金属膜层的厚度大于等于1nm且小于等于30nm，所述金属TCO叠层薄膜的总厚度小于等于150nm。
2.根据权利要求1所述的金属TCO叠层薄膜，其特征在于：所述金属膜层包括Ag、Au、Mo、W、Cr、Nb、Ta、V、Sc、Zr、Hf中的一种。
3.根据权利要求1所述的金属TCO叠层薄膜，其特征在于：所述TCO基底层包括氧化铟锡层、掺铝氧化锌层、掺钨氧化铟层、掺铈氧化铟层层、掺镓氧化锌层、掺镓氧化铟层、铟镓锌氧化物层、铟锌氧化物层、掺氟氧化锌层中的一种；
所述非晶TCO浸润层包括氧化铟锡层、掺铝氧化锌层、掺钨氧化铟层、掺铈氧化铟层层、掺镓氧化锌层、掺镓氧化铟层、铟镓锌氧化物层、铟锌氧化物层、掺氟氧化锌层中的一种，
所述TCO面层包括氧化铟锡层、掺铝氧化锌层、掺钨氧化铟层、掺铈氧化铟层层、掺镓氧化锌层、掺镓氧化铟层、铟镓锌氧化物层、铟锌氧化物层、掺氟氧化锌层中的一种。
4.根据权利要求1所述的金属TCO叠层薄膜，其特征在于：所述金属TCO叠层薄膜具有大于等于4.5eV的功函数。
5.一种如权利要求1至4任意一项所述的金属TCO叠层薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
提供具有掺杂非晶硅膜层表面的单晶硅片；
在所述单晶硅片的掺杂非晶硅膜层的表面形成TCO基底层；
在所述TCO基底层上形成非晶TCO浸润层；
在所述非晶TCO浸润层上形成金属膜层；
在所述金属膜层上形成TCO面层。
6.根据权利要求5所述的金属TCO叠层薄膜的制备方法，其特征在于：所述在所述TCO基底层上形成所述非晶TCO浸润层为通过磁控溅射工艺形成。
7.根据权利要求6所述的金属TCO叠层薄膜的制备方法，其特征在于：所述磁控溅射的溅射压强为0.1～1.0Pa，溅射功率为60w～140w。
8.根据权利要求6所述的金属TCO叠层薄膜的制备方法，其特征在于：在所述磁控溅射工艺中，所述TCO基底层的温度为60℃～200℃。
9.根据权利要求5所述的金属TCO叠层薄膜的制备方法，其特征在于：所述在所述非晶TCO浸润层上形成所述金属膜层为通过磁控溅射工艺形成，所述磁控溅射的溅射压强为0.1～1.0Pa，溅射功率为60w～140w，所述TCO基底层的温度为60℃～200℃。
10.一种包括权利要求1至4任意一项所述的金属TCO叠层薄膜的HIT太阳能电池，其特征在于，包括单晶硅片，在所述单晶硅片的正面依次包括：第一本征非晶硅层、N型非晶硅层、所述金属TCO叠层薄膜和栅电极层；
在所述单晶硅片的背面依次包括：第二本征非晶硅层、P型非晶硅层、所述TCO面层、栅电极层。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114242805A (zh) * 2021-11-29 2022-03-25 国家电投集团科学技术研究院有限公司 一种叠层tco薄膜、硅异质结电池及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003073860A (ja) * 2001-08-30 2003-03-12 Ulvac Japan Ltd 積層型の透明導電膜、及びその透明導電膜のパターニング方法
JP2007250430A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 透明導電膜、およびこれを用いた透明導電性フィルム
CN101622721A (zh) * 2007-02-28 2010-01-06 东进世美肯株式会社 太阳能电池用透明电极及其制造方法
US20110247685A1 (en) * 2010-03-16 2011-10-13 Fuji Electric Holdings Co., Ltd. Thin-film solar cell and method for manufacturing the same
CN104969362A (zh) * 2012-12-04 2015-10-07 住友金属矿山株式会社 带表面电极的透明导电玻璃基板及其制造方法、以及薄膜太阳能电池及其制造方法
CN106784041A (zh) * 2017-02-04 2017-05-31 江苏神科新能源有限公司 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法
KR20190007925A (ko) * 2017-07-14 2019-01-23 청주대학교 산학협력단 다층 비정질 실리콘 산화인듐아연막 구조를 이용한 플렉시블 열 방사 방지막

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003073860A (ja) * 2001-08-30 2003-03-12 Ulvac Japan Ltd 積層型の透明導電膜、及びその透明導電膜のパターニング方法
JP2007250430A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 透明導電膜、およびこれを用いた透明導電性フィルム
CN101622721A (zh) * 2007-02-28 2010-01-06 东进世美肯株式会社 太阳能电池用透明电极及其制造方法
US20110247685A1 (en) * 2010-03-16 2011-10-13 Fuji Electric Holdings Co., Ltd. Thin-film solar cell and method for manufacturing the same
CN104969362A (zh) * 2012-12-04 2015-10-07 住友金属矿山株式会社 带表面电极的透明导电玻璃基板及其制造方法、以及薄膜太阳能电池及其制造方法
CN106784041A (zh) * 2017-02-04 2017-05-31 江苏神科新能源有限公司 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法
KR20190007925A (ko) * 2017-07-14 2019-01-23 청주대학교 산학협력단 다층 비정질 실리콘 산화인듐아연막 구조를 이용한 플렉시블 열 방사 방지막

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114242805A (zh) * 2021-11-29 2022-03-25 国家电投集团科学技术研究院有限公司 一种叠层tco薄膜、硅异质结电池及其制备方法

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