CN113471312B - 一种异质结电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种异质结电池及其制备方法,异质结电池包括:半导体衬底层;本征半导体复合层,所述本征半导体复合层位于所述半导体衬底层的至少一侧表面,所述本征半导体复合层包括:底层本征层;位于所述底层本征层背向所述半导体衬底层一侧表面的宽带隙本征层,所述宽带隙本征层的带隙大于所述底层本征层的带隙。宽带隙本征层的带隙较大,当太阳光照射异质结电池时,能量小于宽带隙本征层的带隙的光子不能被寄生吸收,减小了本征半导体复合层对太阳光的寄生吸收,从而使得半导体衬底层对太阳光的吸收增多,半导体衬底层产生的光生载流子增多,进而能提高异质结电池的短路电流,能提高异质结电池的转换效率。

Description

一种异质结电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域,具体涉及一种异质结电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池是一种清洁能源电池,太阳能电池广泛的应用在生活和生产中。异质结电池是一种重要的太阳能电池,异质结(HeteroJunction with intrinsic Thin layer,简称HJT)结构就是以N型单晶硅衬底为中心,N型单晶硅衬底的两侧分别设置P型非晶硅层和N型非晶硅层,在P型非晶硅层和N型非晶硅层与N型单晶硅衬底之间增加一层本征非晶硅层,采取该工艺措施后,改变了衬底硅片的钝化特性,因而使异质结电池的转换效率提高,使得异质结电池成为非常具有市场竞争力的太阳能电池技术。
但是,由于本征非晶硅层本身对太阳光存在寄生吸收,会影响异质结电池的转换效率,异质结电池的转换效率有待进一步提高。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中异质结电池的转换效率有待进一步提高的问题,从而提供一种异质结电池及其制备方法。
本发明提供一种异质结电池,包括:半导体衬底层;本征半导体复合层,所述本征半导体复合层位于所述半导体衬底层的至少一侧表面,所述本征半导体复合层包括:底层本征层;位于所述底层本征层背向所述半导体衬底层一侧表面的宽带隙本征层,所述宽带隙本征层的带隙大于所述底层本征层的带隙。
可选的,所述本征半导体复合层仅位于所述半导体衬底层的正面一侧;或者,所述本征半导体复合层仅位于所述半导体衬底层的背面一侧;或者,所述本征半导体复合层位于所述半导体衬底层的两侧表面。
可选的,所述宽带隙本征层包括第一子宽带隙本征层至第N子宽带隙本征层,N为大于等于1的整数。
可选的,第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅、掺碳非晶硅、掺氧纳米晶硅或者掺碳纳米晶硅;n为大于等于1且小于等于N的整数。
可选的,所述底层本征层包括:第一子底层本征层;位于所述第一子底层本征层背向所述半导体衬底层一侧表面的第二子底层本征层;所述第二子底层本征层的缺陷态密度小于所述第一子底层本征层的缺陷态密度。
可选的,所述第一子底层本征层的厚度与所述第二子底层本征层的厚度的比值为0.15:1~0.35:1。
可选的,所述第一子底层本征层的厚度为0.3nm~0.8nm,所述第二子底层本征层的厚度为1nm~2.5nm。
可选的,位于所述半导体衬底层单侧的所述本征半导体复合层的总厚度为2nm~10nm。
可选的,N为大于等于2的整数,第k子宽带隙本征层位于第k+1子宽带隙本征层和所述半导体衬底层之间;k为大于等于1且小于等于N-1的整数。
可选的,N等于2。
可选的,所述第一子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅或掺氧纳米晶硅,第二子宽带隙本征层的材料包括掺碳非晶硅或掺碳纳米晶硅,所述第一子宽带隙本征层中的氧与硅的摩尔比为1:1~1:5,所述第二子宽带隙本征层中的碳与硅的摩尔比为1:1~1:5;优选的,所述第一子宽带隙本征层的带隙为2.0eV~9eV,第二子宽带隙本征层的带隙为2.0eV~9eV。
可选的,所述第一子宽带隙本征层的材料包括掺碳非晶硅或掺碳纳米晶硅,所述第二子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅或掺氧纳米晶硅,所述第一子宽带隙本征层中的碳与硅的摩尔比为1:1~1:5,所述第二子宽带隙本征层中的氧与硅的摩尔比为1:1~1:5;优选的,所述第一子宽带隙本征层的带隙为2.0eV~9eV,所述第二子宽带隙本征层的带隙为2.0eV~9eV。
可选的,所述第二子宽带隙本征层的厚度与所述第一子宽带隙本征层的厚度的比值为0.5:1~1.5:1;所述第一子宽带隙本征层的厚度与所述底层本征层的厚度的比值为0.5:1~1.5:1。
可选的,所述第二子宽带隙本征层的厚度为1.5nm~4nm;所述第一子宽带隙本征层的厚度为1.5nm~4nm,所述底层本征层的厚度为1.3nm~3.3nm。
可选的,对于位于所述半导体衬底层的正面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层中的所述第k+1子宽带隙本征层的折射率小于所述第k子宽带隙本征层的折射率。
可选的,对于位于所述半导体衬底层的背面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层与所述半导体衬底层之间的价带差为0.6eV~1.2eV。
可选的,N等于1,所述宽带隙本征层的带隙为2.0eV~9eV。
可选的,所述宽带隙本征层的厚度与所述底层本征层的厚度的比值为1:1~3:1。
可选的,所述宽带隙本征层的厚度为2nm~8nm,所述底层本征层的厚度为1.3nm~3.3nm。
本发明还提供一种异质结电池的制备方法,包括如下步骤:提供半导体衬底层;在所述半导体衬底层的至少一侧表面形成本征半导体复合层,形成所述本征半导体复合层的步骤包括:在所述半导体衬底层的至少一侧表面形成底层本征层;在所述底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面形成宽带隙本征层,所述宽带隙本征层的带隙大于所述底层本征层的带隙。
可选的,仅在所述半导体衬底层的正面一侧形成所述本征半导体复合层;或者,仅在所述半导体衬底层的背面一侧形成所述本征半导体复合层;或者,在所述半导体衬底层的两侧表面均形成所述本征半导体复合层。
可选的,在所述底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面形成所述宽带隙本征层的步骤包括:在所述底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面依次形成第一子宽带隙本征层至第N子宽带隙本征层;N为大于等于1的整数。
可选的,第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅、掺碳非晶硅、掺碳纳米晶硅或者掺氧纳米晶硅;n为大于等于1且小于等于N的整数。
可选的,N为大于等于2的整数,第k子宽带隙本征层位于第k+1子宽带隙本征层和所述半导体衬底层之间;k为大于等于1且小于等于N-1的整数。
可选的,对于位于所述半导体衬底层的正面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层中的所述第k+1子宽带隙本征层的折射率小于所述第k子宽带隙本征层的折射率。
可选的,对于位于所述半导体衬底层的背面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层与所述半导体衬底层之间的价带差为0.6eV~7.9eV。
可选的,通过化学气相沉积工艺形成所述第n子宽带隙本征层。
可选的,当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和二氧化碳,其中,硅烷与氢气的体积比为1:1~1:10,二氧化碳与硅烷的体积比为1:1~1:5,腔室压强为0.2mBar~1mBar,沉积温度为180℃~240℃,源射频功率密度为150W/m2~600W/m2
可选的,当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧纳米晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和二氧化碳,其中,硅烷与氢气的体积比为1:20~1:80,二氧化碳与硅烷的体积比为1:1~1:5,腔室压强为0.5mBar~5mBar,沉积温度为180℃~240℃,源射频功率密度为500W/m2~2250W/m2
可选的,当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺碳非晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和甲烷,其中,硅烷与氢气的体积比为1:1~1:10,甲烷与硅烷的体积比为1:1~1:5,腔室压强为0.2mBar~1mBar,沉积温度为180℃~240℃,源射频功率密度为150W/m2~600W/m2
可选的,当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺碳纳米晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和甲烷,其中,硅烷与氢气的体积比为1:20~1:80,甲烷与硅烷的体积比为1:1~1:5,腔室压强为0.5mBar~5mBar,沉积温度为180℃~240℃,源射频功率密度为500W/m2~2250W/m2
可选的,形成所述底层本征层的步骤包括:在所述半导体衬底层的至少一侧表面形成第一子底层本征层;在所述第一子底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面形成第二子底层本征层,所述第二子底层本征层的缺陷态密度小于所述第一子底层本征层的缺陷态密度。
本发明的技术方案具有以下有益效果:
1.本发明提供的异质结电池,宽带隙本征层的带隙大于底层本征层的带隙,宽带隙本征层的带隙较大,当太阳光照射异质结电池时,能量小于宽带隙本征层的带隙的光子不能被寄生吸收,减小了本征半导体复合层对太阳光的寄生吸收,从而使得半导体衬底层对太阳光的吸收增多,半导体衬底层产生的光生载流子增多,进而能提高异质结电池的短路电流,能提高异质结电池的转换效率。
2.进一步,第一子底层本征层的缺陷态密度较大,主要起到防止半导体衬底层外延生长的作用,第一子底层本征层的厚度较薄,避免了光生载流子在第一子底层本征层中复合过多;第二子底层本征层的缺陷态密度较小且相对较厚,主要起到钝化半导体衬底层的作用,光生载流子在第二子底层本征层中的复合较少,能提高异质结电池的短路电流,同时第二子底层本征层作为第一子底层本征层和宽带隙本征层之间的过渡层,能提高宽带隙本征层和第一底层本征层之间的接触性能。
3.进一步,半导体衬底层的正面一侧的第k+1子宽带隙本征层的折射率小于所述第k子宽带隙本征层的折射率,使得异质结电池正面的本征半导体复合层的折射率具有渐变效果,异质结电池正面的本征半导体复合层具有更好的减反射性能,更多的太阳光进入半导体衬底层而被半导体衬底层吸收,能提高异质结电池的开路电压。
4.进一步,在半导体衬底层的背面一侧的宽带隙本征层中掺入氧原子或者碳原子能够提高半导体衬底层的背面一侧的本征半导体复合层与半导体衬底层之间的价带差,高的价带差对光生载流子中的空穴载流子的累积效应增强,使异质结电池的开路电压更大,能提高半导体衬底层中空穴载流子直接隧穿半导体衬底层的背面一侧的本征半导体复合层的几率,能提高空穴载流子在半导体衬底层的背面一侧的本征半导体复合层内的传输效率,会降低异质结电池的电阻,能提高异质结电池的转换效率。
5.本发明提供的异质结电池的制备方法,宽带隙本征层的带隙较大,当太阳光照射异质结电池时,能量小于宽带隙本征层的带隙的光子不能被寄生吸收,减小了本征半导体复合层对太阳光的寄生吸收,从而使得半导体衬底层对太阳光的吸收增多,半导体衬底层产生的光生载流子增多,进而能提高异质结电池的短路电流,能提高异质结电池的转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的异质结电池的结构示意图;
图2为本发明实施例2提供的异质结电池的结构示意图;
图3为本发明实施例3提供的异质结电池的结构示意图;
图4为本发明实施例4提供的异质结电池的结构示意图;
图5为本发明一实施例提供的异质结电池的制备方法的流程图;
图6为本发明以实施例4提供的异质结电池为例的制备方法的流程图;
附图标记:
1-半导体衬底层;2-本征半导体复合层;21-底层本征层;211-第一子底层本征层;212-第二子底层本征层;22-宽带隙本征层;2A-正面本征半导体复合层;21A-正面底层本征层;211A-第一子正面底层本征层;212A-第二子正面底层本征层;22A-正面宽带隙本征层;221A-第一子正面宽带隙本征层;222A-第二子正面宽带隙本征层;3-背面本征层;3a-正面本征层;3A-背面本征半导体复合层;31A-背面底层本征层;311A-第一子背面底层本征层;312A-第二子背面底层本征层;32A-背面宽带隙本征层;321A-第一子背面宽带隙本征层;322A-第二子背面宽带隙本征层;4-第一掺杂层;5-第二掺杂层;6-第一透明导电膜;7-第二透明导电膜;8-第一栅线电极;9-第二栅线电极。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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做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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电学连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明提供一种异质结电池,包括:半导体衬底层;本征半导体复合层,所述本征半导体复合层位于所述半导体衬底层的至少一侧表面,所述本征半导体复合层包括:底层本征层;位于所述底层本征层背向所述半导体衬底层一侧表面的宽带隙本征层,所述宽带隙本征层的带隙大于所述底层本征层的带隙。
宽带隙本征层的带隙较大,当太阳光照射异质结电池时,能量小于宽带隙本征层的带隙的光子不能被寄生吸收,减小了本征半导体复合层对太阳光的寄生吸收,从而使得半导体衬底层对太阳光的吸收增多,半导体衬底层产生的光生载流子增多,进而能提高异质结电池的短路电流,能提高异质结电池的转换效率。
在一个实施例中,所述本征半导体复合层仅位于所述半导体衬底层的正面一侧。在另一个实施例中,所述本征半导体复合层仅位于所述半导体衬底层的背面一侧。在又一个实施例中,所述本征半导体复合层位于所述半导体衬底层的两侧表面。
半导体衬底层包括N型单晶硅衬底,N型单晶硅具有较窄的带隙,带隙通常为1.0eV~1.2eV。
所述宽带隙本征层包括第一子宽带隙本征层至第N子宽带隙本征层,N为大于等于1的整数。
第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅、掺碳非晶硅、掺氧纳米晶硅或者掺碳纳米晶硅;n为大于等于1且小于等于N的整数。
实施例1
请参考图1,图1中箭头指向表示太阳光的照射方向,本实施例以本征半导体复合层2仅位于所述半导体衬底层1的正面一侧为例进行说明。
在此情况下,优选的,所述宽带隙本征层22的带隙为2.0eV~9eV,例如,2.0eV、2.4eV、2.8eV、3.2eV和9eV。优选的,宽带隙本征层22的厚度与所述底层本征层21的厚度的比值为1:1~3:1,例如,1:1、2:1或者3:1。优选的,所述宽带隙本征层22的厚度为2nm~8nm,例如,2nm、5nm、7nm或者8nm,所述底层本征层21的厚度为1.3nm~3.3nm,例如,1.3nm、2nm、3nm或者3.3nm。
所述底层本征层21包括:第一子底层本征层211;位于所述第一子底层本征层211背向所述半导体衬底层1一侧表面的第二子底层本征层212;所述第二子底层本征层212的缺陷态密度小于所述第一子底层本征层211的缺陷态密度,也就是第二子底层本征层212中的亚甲硅烷基(-SiH2-)的占比小于第一子底层本征层211中的亚甲硅烷基(-SiH2-)的占比。第一子底层本征层211的缺陷态密度较大,主要起到防止半导体衬底层1外延生长的作用,第一子底层本征层211的厚度较薄,避免了光生载流子在第一子底层本征层211中复合过多;第二子底层本征层212的缺陷态密度较小且相对较厚,主要起到钝化半导体衬底层1的作用,光生载流子在第二子底层本征层212中的复合较少,能提高异质结电池的短路电流,同时第二子底层本征层212作为第一子底层本征层211和宽带隙本征层22之间的过渡层,能提高宽带隙本征层22和底层本征层21之间的接触性能。
在本实施例中,所述第一子底层本征层211的厚度与所述第二子底层本征层212的厚度之比为0.15:1~0.35:1,例如,0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1或者0.35:1。
在本实施例中,所述第一子底层本征层211的厚度为0.3nm~0.8nm,例如,0.3nm、0.5nm、0.7nm或者0.8nm,第一子底层本征层211的缺陷态密度较大,第一子底层本征层211主要起到防止半导体衬底层1外延生长的作用,如果第一子底层本征层211太薄,难以达到防止半导体衬底层1外延生长的作用,如果第一子底层本征层211太厚,光生载流子在第一子底层本征层211中的复合过多,会降低了异质结电池的转换效率。所述第二子底层本征层212的厚度为1nm~2.5nm,例如,1nm、1.5nm、2nm或者2.5nm,第二子底层本征层212主要起到钝化半导体衬底层1以及载流子传输的作用,如果第二子底层本征层212太薄,会降低第二子底层本征层212对半导体衬底层1的钝化效果,如果第二子底层本征层212太厚,第二子底层本征层212对太阳光的寄生吸收较多,自身的体电阻较大,载流子在第二子底层本征层212中的传输效率较差,会降低了异质结电池的短路电流。
优选的,第一子底层本征层211的厚度为0.5nm,第二子底层本征层212的厚度为2nm,宽带隙本征层22的厚度为5nm,在此情况下,本征半导体复合层2对半导体衬底层1具有较好的钝化性能,能够降低半导体衬底层1表面的光生载流子的复合,本征半导体复合层2的体电阻较小,本征半导体复合层2对太阳光的寄生吸收较少,同时第二子底层本征层212作为第一子底层本征层211和宽带隙本征层22之间的过渡层,提高了能提高宽带隙本征层22和底层本征层21之间的接触性能。
位于所述半导体衬底层1单侧的所述本征半导体复合层2的总厚度为2nm~10nm,例如,2nm、5nm、7nm、9nm或者10nm。本征半导体复合层2的厚度较薄,对太阳光的寄生吸收少,提高了能提高异质结电池的短路电流,提高了能提高异质结电池的转换效率。
所述宽带隙本征层22包括第一子宽带隙本征层至第N子宽带隙本征层,N为大于等于1的整数。
在一种情况下,如图1所示,宽带隙本征层22为单层结构,也就是N等于1。
在另一种情况下,宽带隙本征层22为多层结构,N为大于等于2的整数,第k子宽带隙本征层位于第k+1子宽带隙本征层和所述半导体衬底层之间;k为大于等于1且小于等于N-1的整数。
第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅、掺碳非晶硅、掺氧纳米晶硅或者掺碳纳米晶硅;n为大于等于1且小于等于N的整数。
在一种具体的实施例中,N等于2,宽带隙本征层22包括第一子宽带隙本征层和第二子宽带隙本征层,第二子宽带隙本征层位于第一子宽带隙背向半导体衬底层1的一侧表面。
在一种情况下,所述第一子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅或掺氧纳米晶硅,第二子宽带隙本征层的材料包括掺碳非晶硅或掺碳纳米晶硅;第一子宽带隙本征层中的氧与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5,第二子宽带隙本征层中的碳与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5。由于第一子宽带隙本征层中掺有氧原子,第一子宽带隙本征层的带隙较宽,第一子宽带隙本征层的带隙为2.0eV~9eV,例如,2.0eV、2.4eV、2.6eV、3.2eV或9eV;由于第二子宽带隙本征层中掺有碳原子,第二子宽带隙本征层的带隙较宽,第二子宽带隙本征层的带隙为2.0eV~9eV,例如,2.0eV、2.5eV、2.8eV、3.2eV或者9eV。
在另一种情况下,所述第一子宽带隙本征层的材料包括掺碳非晶硅或掺碳纳米晶硅,所述第二子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅或掺氧纳米晶硅;第一子宽带隙本征层中的碳与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5,第二子宽带隙本征层中氧与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5。在此情况下,所述第一子宽带隙本征层的带隙为2.3eV~2.8eV,例如,2.3eV、2.5eV、2.7eV或者2.8eV,所述第二子宽带隙本征层的带隙为2.0eV~2.6eV,例如,2.0eV、2.2eV、2.6eV、3.2eV或者9eV。
所述第二子宽带隙本征层的厚度与所述第一子宽带隙本征层的厚度的比值为0.5:1~1.5:1,例如,0.5:1、0.8:1、1:1、1.2:1或者1.5:1;所述第一子宽带隙本征层的厚度与所述底层本征层的厚度的比值为0.5:1~1.5:1,例如0.5:1、0.8:1、1:1、1.2:1、1.5:1或者1.5:1。
所述第二子宽带隙本征层的厚度为1.5nm~4nm,例如,1.5nm、2nm、3nm或者4nm;所述第一子宽带隙本征层的厚度为1.5nm~4nm,例如,1.5nm、2nm、3nm或者4nm;所述底层本征层的厚度为1.3nm~3.3nm,例如,1.3nm、2nm、3nm或者3.3nm。
对于位于所述半导体衬底层的正面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层中的所述第k+1子宽带隙本征层的折射率小于所述第k子宽带隙本征层的折射率。具体的,第二子宽带隙本征层的折射率小于第一子宽带隙本征层的折射率,使得异质结电池正面的本征半导体复合层的折射率具有渐变效果,异质结电池正面的本征半导体复合层具有更好的减反射性能,更多的太阳光进入半导体衬底层而被半导体衬底层吸收,能提高异质结电池的开路电压。
请继续参考图1,异质结电池还包括:位于所述半导体衬底层1背向所述本征半导体复合层2一侧表面的背面本征层3。
所述背面本征层3可以是单层结构也可以是多层结构,对此不做限定。
请继续参考图1,异质结电池还包括:位于所述本征半导体复合层2背向半导体衬底层1一侧表面的第一掺杂层4;位于第一掺杂层4背向本征半导体复合层2一侧表面的第一透明导电膜6;位于第一透明导电膜6背向本征半导体复合层2一侧表面的第一栅线电极8;位于背面本征层3背向半导体衬底层1一侧表面的第二掺杂层5;位于第二掺杂层5背向背面本征层3一侧表面的第二透明导电膜7;位于第二透明导电膜7背向第二掺杂层5一侧表面的第二栅线电极9,需要说明的是,第一掺杂层4的导电类型与第二掺杂层5的导电类型相反。
实施例2
请参考图2,本实施例以本征半导体复合层2仅位于所述半导体衬底层1的背面一侧为例进行说明。
对于位于所述半导体衬底层1的背面一侧的本征半导体复合层2,所述本征半导体复合层2与所述半导体衬底层1之间的价带差为0.6eV~7.9eV,例如0.6eV、1.0eV、2.1eV或者7.9eV。
在宽带隙本征层22中掺入氧原子或者碳原子能够提高半导体衬底层1的背面一侧的本征半导体复合层2与半导体衬底层1之间的价带差,高的价带差对光生载流子中的空穴载流子的累积效应增强,使异质结电池的开路电压更大,能提高半导体衬底层1中空穴载流子直接隧穿半导体衬底层1的背面一侧的本征半导体复合层2的几率,能提高空穴载流子在半导体衬底层1的背面一侧的本征半导体复合层2内的传输效率,会降低异质结电池的电阻,能提高异质结电池的转换效率。
所述宽带隙本征层22包括第一子宽带隙本征层至第N子宽带隙本征层,N为大于等于1的整数。
在一种情况下,如图2所示,宽带隙本征层22为单层结构,也就是N等于1。
在另一种情况下,宽带隙本征层22为多层结构,N为大于等于2的整数,第k子宽带隙本征层位于第k+1子宽带隙本征层和所述半导体衬底层之间;k为大于等于1且小于等于N-1的整数。
第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅、掺碳非晶硅、掺氧纳米晶硅或者掺碳纳米晶硅;n为大于等于1且小于等于N的整数。
在一种具体的实施例中,N等于2,宽带隙本征层22包括第一子宽带隙本征层和第二子宽带隙本征层,第二子宽带隙本征层位于第一子宽带隙背向半导体衬底层1的一侧。
请继续参考图2,异质结电池还包括:位于所述半导体衬底层1背向所述本征半导体复合层2一侧表面的正面本征层3a。
所述正面本征层3a可以是单层结构也可以是多层结构。
本实施例与实施例1相同的结构部分,参照实施例1相关描述,此处不再详述。
实施例3
请参考图3,本实施例以本征半导体复合层位于所述半导体衬底层1的两侧表面、宽带隙本征层为单层结构(也就是N等于1)为例进行说明。
本征半导体复合层包括位于所述半导体衬底层1的正面一侧的正面本征半导体复合层2A以及位于所述半导体衬底层1的背面一侧的背面本征半导体复合层3A。
正面本征半导体复合层2A包括:正面底层本征层21A;位于所述正面底层本征层21A背向所述半导体衬底层1一侧表面的正面宽带隙本征层22A,所述正面宽带隙本征层22A的带隙大于所述正面底层本征层21A的带隙。
背面本征半导体复合层3A包括:背面底层本征层31A;位于所述背面底层本征层31A背向所述半导体衬底层1一侧表面的背面宽带隙本征层32A,所述背面宽带隙本征层32A的带隙大于所述背面底层本征层31A的带隙。
在本实施例中,底层本征层包括位于所述半导体衬底层1的正面一侧的正面底层本征层21A以及位于所述半导体衬底层1的背面一侧的背面底层本征层31A。正面底层本征层21A包括:位于半导体衬底层1的正面一侧的第一子正面底层本征层211A;位于所述第一子正面底层本征层211A背向所述半导体衬底层1一侧表面的第二子正面底层本征层212A,所述第二子正面底层本征层212A的缺陷态密度小于所述第一子正面底层本征层211A的缺陷态密度。背面底层本征层31A包括:位于半导体衬底层1的背面一侧的第一子背面底层本征层311A;位于所述第一子背面底层本征层311A背向所述半导体衬底层1一侧表面的第二子背面底层本征层312A,所述第二子背面底层本征层312A的缺陷态密度小于所述第一子背面底层本征层311A的缺陷态密度。
第一子正面底层本征层211A的厚度与所述第二子正面底层本征层212A的厚度之比为0.15:1~0.35:1,例如,0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1或者0.35:1。在本实施例中,所述第一子正面底层本征层211A的厚度为0.3nm~0.8nm,例如,0.3nm、0.5nm、0.7nm或者0.8nm,所述第二子正面底层本征层212A的厚度为1nm~2.5nm,例如,1nm、1.5nm、2nm或者2.5nm。
正面本征半导体复合层2A的总厚度为2nm~10nm,例如,2nm、5nm、7nm、9nm或者10nm。背面本征半导体复合层3A。的总厚度为5nm~10nm,例如,5nm、7nm、9nm或者10nm。
正面宽带隙本征层22A的材料包括掺氧非晶硅、掺碳非晶硅、掺氧纳米晶硅或者掺碳纳米晶硅。背面宽带隙本征层32A的材料包括掺氧非晶硅、掺碳非晶硅、掺氧纳米晶硅或者掺碳纳米晶硅。
在一个具体的实施例中,所述正面宽带隙本征层22A的材料包括掺氧非晶硅或掺氧纳米晶硅,正面宽带隙本征层22A中的氧与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5。由于正面宽带隙本征层22A中掺有氧原子,正面宽带隙本征层22A的带隙较宽,正面宽带隙本征层22A的带隙为2.0eV~2.6eV,例如,2.0eV、2.2eV、2.4eV或者2.6eV。
在另一个具体的实施例中,正面宽带隙本征层22A的材料包括掺碳非晶硅或掺碳纳米晶硅。正面宽带隙本征层22A中的碳与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5。由于正面宽带隙本征层22A中掺有碳原子,正面宽带隙本征层22A的带隙较宽,正面宽带隙本征层22A的带隙为2.3eV~2.8eV,例如,2.3eV、2.5eV、2.7eV或者2.8eV。
在一个具体的实施例中,背面宽带隙本征层32A的材料包括掺碳非晶硅或掺碳纳米晶硅,背面宽带隙本征层32A中的碳与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5。背面宽带隙本征层32A的带隙为2.3eV~2.8eV,例如,2.3eV、2.5eV、2.7eV或者2.8eV。
在另一个具体的实施例中,背面宽带隙本征层32A的材料包括掺氧非晶硅或掺氧纳米晶硅。背面宽带隙本征层32A中氧与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5。所述背面宽带隙本征层32A的带隙为2.0eV~9eV,例如,2.0eV、2.4eV、2.6eV、3.2eV或者9eV。
所述正面宽带隙本征层22A的厚度与所述正面底层本征层的厚度的比值为1:1~3:1。所述正面宽带隙本征层22A的厚度为2nm~8nm,所述正面底层本征层的厚度为1.3nm~3.3nm。
所述背面宽带隙本征层32A的厚度与所述背面底层本征层的厚度的比值为1:1~3:1。所述背面宽带隙本征层32A的厚度为2nm~8nm,所述背面底层本征层的厚度为1.3nm~3.3nm。
本实施例中,还包括:位于正面本征半导体复合层2A背向半导体衬底层1一侧表面的第一掺杂层4;位于第一掺杂层4背向半导体衬底层1一侧表面的第一透明导电膜6;位于第一透明导电膜6背向半导体衬底层1一侧表面的第一栅线电极8;位于背面本征半导体复合层3A背向半导体衬底层1一侧表面的第二掺杂层5;位于第二掺杂层5背向半导体衬底层1一侧表面的第二透明导电膜7;位于第二透明导电膜7背向半导体衬底层1一侧表面的第二栅线电极9,需要说明的是,第一掺杂层4的导电类型与第二掺杂层5的导电类型相反。
本实施例与实施例1相同的结构部分,参照实施例1相关描述,此处不再详述。
实施例4
本实施例中本征半导体复合层位于所述半导体衬底层1的两侧表面,宽带隙本征层为叠层结构,宽带隙本征层包括第一子宽带隙本征层至第N子宽带隙本征层,N为大于等于2的整数,第k子宽带隙本征层位于第k+1子宽带隙本征层和所述半导体衬底层1之间;k为大于等于1且小于等于N-1的整数。
对于位于所述半导体衬底层1的正面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层中的所述第k+1子宽带隙本征层的折射率小于所述第k子宽带隙本征层的折射率,使得异质结电池正面的本征半导体复合层的折射率具有渐变效果,异质结电池正面的本征半导体复合层具有更好的减反射性能,更多的太阳光进入半导体衬底层1而被半导体衬底层1吸收,能提高异质结电池的开路电压。
对于位于所述半导体衬底层的背面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层与所述半导体衬底层之间的价带差为0.6eV~7.9eV。
请参考图4,图4中以N等于2为例进行说明。本征半导体复合层包括位于所述半导体衬底层1的正面一侧的正面本征半导体复合层2A以及位于所述半导体衬底层1的背面一侧的背面本征半导体复合层3A。
正面本征半导体复合层2A包括:正面底层本征层21A;位于所述正面底层本征层21A背向所述半导体衬底层1一侧表面的正面宽带隙本征层22A,正面宽带隙本征层22A的带隙大于所述正面底层本征层21A的带隙。关于正面底层本征层21A的描述请参照实施例3对应的内容,此处不再详述。
所述正面宽带隙本征层22A包括第一子正面宽带隙本征层221A以及位于第一子正面宽带隙本征层221A背向正面底层本征层21A一侧的第二子正面宽带隙本征层222A。
背面本征半导体复合层3A包括:背面底层本征层31A;位于所述背面底层本征层31A背向所述半导体衬底层1一侧表面的背面宽带隙本征层32A,背面宽带隙本征层32A的带隙大于所述背面底层本征层31A的带隙。关于背面底层本征层31A的描述请参照实施例3对应的内容,此处不再详述。
所述背面宽带隙本征层32A包括第一子背面宽带隙本征层321A以及位于第一子背面宽带隙本征层321A背向背面底层本征层31A一侧的第二子背面宽带隙本征层322A。
在本实施例中,所述第一子正面宽带隙本征层221A的材料包括掺氧非晶硅或掺氧纳米晶硅,第二子正面宽带隙本征层222A的材料包括掺碳非晶硅或掺碳纳米晶硅;第一子正面宽带隙本征层221A中的氧与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5,第二子正面宽带隙本征层222A中的碳与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5。由于第一子正面宽带隙本征层221A中掺有氧原子,第一子正面宽带隙本征层221A的带隙较宽,第一子正面宽带隙本征层221A的带隙为2.0eV~9eV,例如,2.0eV、2.4eV、2.6eV、3.2eV或者9eV;由于第二子正面宽带隙本征层222A中掺有碳原子,第二子正面宽带隙本征层222A的带隙较宽,第二子正面宽带隙本征层222A的带隙为2.0eV~9eV,例如,2.0eV、2.5eV、2.8eV、3.2eV或者9eV。
在其他实施例中,所述第一子正面宽带隙本征层221A的材料包括掺碳非晶硅或掺碳纳米晶硅,所述第二子正面宽带隙本征层222A的材料包括掺氧非晶硅或掺氧纳米晶硅;第一子正面宽带隙本征层221A中的碳与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5,第二子正面宽带隙本征层222A中氧与硅的摩尔比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5。在此情况下,所述第一子正面宽带隙本征层221A的带隙为2.0eV~9eV,例如,2.0eV、2.5eV、2.8eV、3.2eV或者9eV,所述第二子正面宽带隙本征层222A的带隙为2.0eV~9eV,例如,2.0eV、2.4eV、2.6eV、3.2eV或者9eV。
所述第二子正面宽带隙本征层222A的厚度与所述第一子正面宽带隙本征层221A的厚度的比值为0.5:1~1.5:1,例如,0.5:1、0.8:1、1:1、1.2:1或者1.5:1;所述第一子正面宽带隙本征层221A的厚度与所述正面底层本征层21A的厚度的比值为0.5:1~1.5:1,例如0.5:1、0.8:1、1:1、1.2:1、1.5:1或者1.5:1。
所述第二子正面宽带隙本征层222A的厚度为1.5nm~4nm,例如,1.5nm、2nm、3nm或者4nm;所述第一子正面宽带隙本征层221A的厚度为1.5nm~4nm,例如,1.5nm、2nm、3nm或者4nm;所述正面底层本征层21A的厚度为1.3nm~3.3nm,例如,1.3nm、2nm、3nm或者3.3nm。
第一子背面宽带隙本征层321A的材料、厚度、带隙参照第一子正面宽带隙本征层221A;第二子背面宽带隙本征层322A的材料、厚度、带隙参照第二子正面宽带隙本征层222A,此处不再详述。
需要说明的是,在其他实施例中,还可以是:正面宽带隙本征层22A为单层结构、第二宽带隙本征层32A为叠层结构或者正面宽带隙本征层22A为叠层结构、第二宽带隙本征层32A为单层结构。
本实施例与实施例3相同的结构部分,参照实施例3相关描述,此处不再详述。
实施例5
本实施例提供一种异质结电池的制备方法,请参考图5,包括如下步骤:
步骤S1:提供半导体衬底层。
步骤S2:在所述半导体衬底层的至少一侧表面形成本征半导体复合层,形成所述本征半导体复合层的步骤包括:在所述半导体衬底层的至少一侧表面形成底层本征层;在所述底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面形成宽带隙本征层,所述宽带隙本征层的带隙大于所述底层本征层的带隙。
形成所述本征半导体复合层的位置包括:仅在所述半导体衬底层的正面一侧形成所述本征半导体复合层;或者,仅在所述半导体衬底层的背面一侧形成所述本征半导体复合层;或者,在所述半导体衬底层的两侧表面均形成所述本征半导体复合层。
在所述底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面形成所述宽带隙本征层的步骤包括:在所述底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面依次形成第一子宽带隙本征层至第N子宽带隙本征层;N为大于等于1的整数。
优选的,第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅、掺碳非晶硅、掺碳纳米晶硅或者掺氧纳米晶硅;n为大于等于1且小于等于N的整数。
优选的,N为大于等于2的整数,第k子宽带隙本征层位于第k+1子宽带隙本征层和所述半导体衬底层之间;k为大于等于1且小于等于N-1的整数;
优选的,对于位于所述半导体衬底层的正面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层中的所述第k+1子宽带隙本征层的折射率小于所述第k子宽带隙本征层的折射率。
优选的,对于位于所述半导体衬底层的背面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层与所述半导体衬底层之间的价带差为0.6eV~7.9eV,例如0.6eV、1.0eV、1.2eV、2.1eV或者7.9eV。
当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和二氧化碳,其中,硅烷与氢气的体积比为1:1~1:10,例如,1:2、1:4、1:6、1:8或者1:10;二氧化碳与硅烷的体积比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5;腔室压强为0.2mBar~1mBar,例如,0.2mBar、0.4mBar、0.6mBar、0.8mBar或者1mBar;沉积温度为180℃~240℃,例如,180℃、200℃、220℃或者240℃;源射频功率密度为150W/m2~600W/m2,例如,150W/m2、250W/m2、350W/m2、450W/m2、550W/m2或者600W/m2
当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧纳米晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和二氧化碳,其中,硅烷与氢气的体积比为1:20~1:80,例如,1:20、1:40、1:60或者1:80;二氧化碳与硅烷的体积比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5;腔室压强为0.5mBar~5mBar,例如,0.5mBar、1mBar、3mBar、4mBar或者5mBar;沉积温度为180℃~240℃,例如,180℃、200℃、220℃或者240℃;源射频功率密度为500W/m2~2250W/m2,例如,500W/m2、1000W/m2、1500W/m2、2000W/m2或者2250W/m2
当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺碳非晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和甲烷,其中,硅烷与氢气的体积比为1:1~1:10,例如,1:2、1:4、1:6、1:8或者1:10;甲烷与硅烷的体积比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5;腔室压强为0.2mBar~1mBar,例如,0.2mBar、0.4mBar、0.6mBar、0.8mBar或者1mBar;沉积温度为180℃~240℃,例如,180℃、200℃、220℃或者240℃;源射频功率密度为150W/m2~600W/m2,例如,150W/m2、250W/m2、350W/m2、450W/m2、550W/m2或者600W/m2
当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺碳纳米晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和甲烷,其中,硅烷与氢气的体积比为1:20~1:80,例如,1:20、1:40、1:60或者1:80;甲烷与硅烷的体积比为1:1~1:5,例如,1:1、1:2、1:3、1:4或者1:5;腔室压强为0.5mBar~5mBar,例如,0.5mBar、1mBar、3mBar、4mBar或者5mBar;沉积温度为180℃~240℃,例如,180℃、200℃、220℃或者240℃;源射频功率密度为500W/m2~2250W/m2,,例如,500W/m2、1000W/m2、1500W/m2、2000W/m2或者2250W/m2
形成底层本征层的步骤包括:在所述半导体衬底层的至少一侧表面形成第一子底层本征层;在所述第一子底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面形成第二子底层本征层,所述第二子底层本征层的缺陷态密度小于所述第一子底层本征层的缺陷态密度。
请参考图6,以实施例4提供的异质结电池为例,也就是以正面本征半导体复合层中包含了第一子正面宽带隙本征层和第二子正面宽带隙本征层的叠层结构、背面本征半导体复合层中包含了第一子背面宽带隙本征层和第二子背面宽带隙本征层的叠层结构作为示例,对异质结电池的制备方法做详细的说明:
步骤A1:提供半导体衬底层。
半导体衬底层包括N型单晶硅衬底。
步骤A2:对半导体衬底层进行制绒和清洗处理。
对半导体衬底层进行制绒以在半导体衬底层的表面形成陷光结构,减少太阳光的反射,制绒处理之后,对半导体衬底层进行清洗以去除半导体衬底层的表面的氧化层和杂质。
步骤A3:在半导体衬底层的一侧表面通过化学气相沉积工艺依次形成第一子正面底层本征层、第二子正面底层本征层、第一子正面宽带隙本征层、第二子正面宽带隙本征层和第一掺杂层。
形成第一子正面宽带隙本征层和第二子正面宽带隙本征层的工艺参数参照前述描述。
步骤A4:在半导体衬底层的另一侧表面通过化学气相沉积工艺依次形成第一子背面底层本征层、第二子背面底层本征层、第一子背面宽带隙本征层、第二子背面宽带隙本征层和第二掺杂层。
形成第一子背面宽带隙本征层和第二子背面宽带隙本征层的工艺参数参照前述描述。
需要说明的是,在其他实施例中,也可以是形成第二子正面宽带隙本征层和第二子背面宽带隙本征层之后,再形成第一掺杂层和第二掺杂层。
步骤A5:通过物理气相沉积工艺在第一掺杂层的表面形成第一透明导电膜、在第二掺杂层的表面形成第二透明导电膜。
非晶硅结构呈无序结构,电子与空穴迁徙率较低,且横向导电性较差,不利于光生载流子的收集,第一透明导电膜和第二透明导电膜用于收集载流子并向电极传输。
步骤A6:通过丝网印刷工艺在第一透明导电膜的表面形成第一栅线电极、在第二透明导电膜的表面形成第二栅线电极。
第一栅线电极用于收集由第一透明导电膜传输过来的电流,第二栅线电极用于收集由第二透明导电膜传输过来的电流。
步骤A7:对第一栅线电极和第二栅线电极进行固化和光注入退火处理。
在一定的温度下,对异质结电池的表面进行一定时间的强光照射,以提高异质结电池的转换效率。
本实施例提供的异质结电池的制备方法,宽带隙本征层的带隙较大,当太阳光照射异质结电池时,能量小于宽带隙本征层的带隙的光子不能被寄生吸收,减小了本征半导体复合层对太阳光的寄生吸收,从而使得半导体衬底层对太阳光的吸收增多,半导体衬底层产生的光生载流子增多,进而能提高异质结电池的短路电流,能提高异质结电池的转换效率。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (24)

1.一种异质结电池,其特征在于,包括:
半导体衬底层;
本征半导体复合层,所述本征半导体复合层位于所述半导体衬底层的至少一侧表面,所述本征半导体复合层包括:底层本征层;位于所述底层本征层背向所述半导体衬底层一侧表面的宽带隙本征层,所述宽带隙本征层的带隙大于所述底层本征层的带隙;
所述宽带隙本征层包括第一子宽带隙本征层至第N子宽带隙本征层,N为大于等于2的整数;第k子宽带隙本征层位于第k+1子宽带隙本征层和所述半导体衬底层之间;k为大于等于1且小于等于N-1的整数;对于位于所述半导体衬底层的正面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层中的所述第k+1子宽带隙本征层的折射率小于所述第k子宽带隙本征层的折射率。
2.根据权利要求1所述的异质结电池,其特征在于,所述本征半导体复合层仅位于所述半导体衬底层的正面一侧;或者,所述本征半导体复合层位于所述半导体衬底层的两侧表面。
3.根据权利要求2所述的异质结电池,其特征在于,
第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅、掺碳非晶硅、掺氧纳米晶硅或者掺碳纳米晶硅;n为大于等于1且小于等于N的整数。
4.根据权利要求2所述的异质结电池,其特征在于,
所述底层本征层包括:第一子底层本征层;位于所述第一子底层本征层背向所述半导体衬底层一侧表面的第二子底层本征层;所述第二子底层本征层的缺陷态密度小于所述第一子底层本征层的缺陷态密度。
5.根据权利要求4所述的异质结电池,其特征在于,
所述第一子底层本征层的厚度与所述第二子底层本征层的厚度的比值为0.15:1~0.35:1。
6.根据权利要求5所述的异质结电池,其特征在于,
所述第一子底层本征层的厚度为0.3nm~0.8nm,所述第二子底层本征层的厚度为1nm~2.5nm。
7.根据权利要求2所述的异质结电池,其特征在于,
位于所述半导体衬底层单侧的所述本征半导体复合层的总厚度为2nm~10nm。
8.根据权利要求3至7任意一项所述的异质结电池,其特征在于,
N等于2。
9.根据权利要求3至7任意一项所述的异质结电池,其特征在于,
所述第一子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅或掺氧纳米晶硅,第二子宽带隙本征层的材料包括掺碳非晶硅或掺碳纳米晶硅,所述第一子宽带隙本征层中的氧与硅的摩尔比为1:1~1:5,所述第二子宽带隙本征层中的碳与硅的摩尔比为1:1~1:5。
10.根据权利要求3至7任意一项所述的异质结电池,其特征在于,
所述第一子宽带隙本征层的带隙为2.0eV~9eV,第二子宽带隙本征层的带隙为2.0eV~9eV。
11.根据权利要求3至7任意一项所述的异质结电池,其特征在于,
所述第一子宽带隙本征层的材料包括掺碳非晶硅或掺碳纳米晶硅,第二子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅或掺氧纳米晶硅,所述第一子宽带隙本征层中的碳与硅的摩尔比为1:1~1:5,第二子宽带隙本征层中的氧与硅的摩尔比为1:1~1:5。
12.根据权利要求3至7任意一项所述的异质结电池,其特征在于,
第二子宽带隙本征层的厚度与所述第一子宽带隙本征层的厚度的比值为0.5:1~1.5:1;所述第一子宽带隙本征层的厚度与所述底层本征层的厚度的比值为0.5:1~1.5:1。
13.根据权利要求12所述的异质结电池,其特征在于,
所述第二子宽带隙本征层的厚度为1.5nm~4nm;所述第一子宽带隙本征层的厚度为1.5nm~4nm,所述底层本征层的厚度为1.3nm~3.3nm。
14.根据权利要求3至7任意一项所述的异质结电池,其特征在于,
对于位于所述半导体衬底层的背面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层与所述半导体衬底层之间的价带差为0.6eV~7.9eV。
15.一种异质结电池的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
提供半导体衬底层;
在所述半导体衬底层的至少一侧表面形成本征半导体复合层,形成所述本征半导体复合层的步骤包括:在所述半导体衬底层的至少一侧表面形成底层本征层;在所述底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面形成宽带隙本征层,所述宽带隙本征层的带隙大于所述底层本征层的带隙;
在所述底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面形成所述宽带隙本征层的步骤包括:在所述底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面依次形成第一子宽带隙本征层至第N子宽带隙本征层;N为大于等于2的整数;第k子宽带隙本征层位于第k+1子宽带隙本征层和所述半导体衬底层之间;k为大于等于1且小于等于N-1的整数;对于位于所述半导体衬底层的正面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层中的所述第k+1子宽带隙本征层的折射率小于所述第k子宽带隙本征层的折射率。
16.根据权利要求15所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,仅在所述半导体衬底层的正面一侧形成所述本征半导体复合层;或者,在所述半导体衬底层的两侧表面均形成所述本征半导体复合层。
17.根据权利要求16所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,
第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅、掺碳非晶硅、掺碳纳米晶硅或者掺氧纳米晶硅;n为大于等于1且小于等于N的整数。
18.根据权利要求16所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,
对于位于所述半导体衬底层的背面一侧的本征半导体复合层,所述本征半导体复合层与所述半导体衬底层之间的价带差为0.6eV~7.9eV。
19.根据权利要求17或18所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,通过化学气相沉积工艺形成所述第n子宽带隙本征层。
20.根据权利要求19所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,
当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧非晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和二氧化碳,其中,硅烷与氢气的体积比为1:1~1:10,二氧化碳与硅烷的体积比为1:1~1:5,腔室压强为0.2mBar~1mBar,沉积温度为180℃~240℃,源射频功率密度为150W/m2~600W/m2
21.根据权利要求19所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,
当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺氧纳米晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和二氧化碳,其中,硅烷与氢气的体积比为1:20~1:80,二氧化碳与硅烷的体积比为1:1~1:5,腔室压强为0.5mBar~5mBar,沉积温度为180℃~240℃,源射频功率密度为500W/m2~2250W/m2
22.根据权利要求19所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,
当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺碳非晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和甲烷,其中,硅烷与氢气的体积比为1:1~1:10,甲烷与硅烷的体积比为1:1~1:5,腔室压强为0.2mBar~1mBar,沉积温度为180℃~240℃,源射频功率密度为150W/m2~600W/m2
23.根据权利要求19所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,
当所述第n子宽带隙本征层的材料包括掺碳纳米晶硅时,形成所述第n子宽带隙本征层的工艺参数包括:采用的气体包括硅烷、氢气和甲烷,其中,硅烷与氢气的体积比为1:20~1:80,甲烷与硅烷的体积比为1:1~1:5,腔室压强为0.5mBar~5mBar,沉积温度为180℃~240℃,源射频功率密度为500W/m2~2250W/m2
24.根据权利要求15所述的异质结电池的制备方法,其特征在于,形成所述底层本征层的步骤包括:在所述半导体衬底层的至少一侧表面形成第一子底层本征层;在所述第一子底层本征层背向所述半导体衬底层的一侧表面形成第二子底层本征层,所述第二子底层本征层的缺陷态密度小于所述第一子底层本征层的缺陷态密度。
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