CN113745358A - 透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池 - Google Patents

透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN113745358A
CN113745358A CN202111080593.3A CN202111080593A CN113745358A CN 113745358 A CN113745358 A CN 113745358A CN 202111080593 A CN202111080593 A CN 202111080593A CN 113745358 A CN113745358 A CN 113745358A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
amorphous silicon
thin film
type doped
transparent conductive
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.)
Pending
Application number
CN202111080593.3A
Other languages
English (en)
Inventor
石建华
张海川
袁强
蒙春才
孟凡英
刘正新
程琼
周华
周丹
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.)
Tongwei Solar Chengdu Co Ltd
Original Assignee
Zhongwei New Energy Chengdu 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 Zhongwei New Energy Chengdu Co ltd filed Critical Zhongwei New Energy Chengdu Co ltd
Priority to CN202111080593.3A priority Critical patent/CN113745358A/zh
Publication of CN113745358A publication Critical patent/CN113745358A/zh
Priority to PCT/CN2021/142673 priority patent/WO2023040120A1/zh
Priority to AU2021385099A priority patent/AU2021385099A1/en
Priority to EP21893120.2A priority patent/EP4174958A4/en
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01L31/02—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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • 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
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022483—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of zinc oxide [ZnO]
    • 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
    • H01L31/074—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 heterojunction with an element of Group IV of the Periodic System, e.g. ITO/Si, GaAs/Si or CdTe/Si 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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本申请提供一种透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池，涉及太阳能电池技术领域领域。透明导电氧化物薄膜包括种子层、导电层和保护层，种子层包括氧化铟锡膜或镓/铝共掺杂氧化锌膜，导电层为镓/铝共掺杂氧化锌膜，保护层为氧化铟锡膜；透明导电氧化物薄膜中的氧化铟锡膜的厚度小于镓/铝共掺杂氧化锌膜的厚度。其能够保证电池效率和减少电池衰减，同时能够减少成本。

Description

透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池。
背景技术
透明导电氧化物(TCO)薄膜因其优异的光电性能在low-E玻璃、平板显示、发光二极管、光电探测、光电通信、太阳电池等泛光电半导体领域得到了广泛应用。
在异质结太阳电池(SHJ)应用中，TCO薄膜具有三大重要功能：1、充当光生载流子的有效收集和传输载体，需具备较好的导电性；2、充当表面减反射窗口层；3、充当表面保护层。此外，TCO薄膜除了必须具备满足电池性能所需要的光电性能外，还需严格控制TCO薄膜的物料及制备成本。
其中，氧化铟锡(ITO)薄膜是一种常用的TCO薄膜，但是目前铟的价格较高，导致氧化铟锡(ITO)薄膜的成本较高。而铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜是另外一种常用的TCO薄膜，因该薄膜主要成分是Zn和Al，其成本仅为ITO薄膜的1/10左右。现有技术中，为了减少成本，有通过使用低成本的AZO薄膜替代ITO薄膜，但是AZO薄膜作为TCO薄膜制备的SHJ电池效率较低，且具有严重的电池衰减问题，终端产品很难满足国标委IEC：61215的相关指标要求。
发明内容
本申请实施例提供一种透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池，其能够保证电池效率和减少电池衰减，同时能够减少成本。
本申请实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种透明导电氧化物薄膜，其包括种子层、导电层和保护层，种子层包括氧化铟锡膜或镓/铝共掺杂氧化锌膜，导电层为镓/铝共掺杂氧化锌膜，保护层为氧化铟锡膜；
透明导电氧化物薄膜中的氧化铟锡膜的厚度小于镓/铝共掺杂氧化锌膜的厚度。
第二方面，本申请实施例提供一种异质结太阳能电池，其包括：
硅片；
在所述硅片的两个表面的本征非晶硅薄膜；
在其中一个本征非晶硅薄膜表面的P型掺杂非晶硅薄膜，以及在另一个本征非晶硅薄膜表面的N型掺杂非晶硅薄膜；
第一方面实施例的透明导电氧化物薄膜，透明导电氧化物薄膜设于所述P型掺杂非晶硅薄膜和N型掺杂非晶硅薄膜的表面；种子层靠近P型掺杂非晶硅薄膜和N型掺杂非晶硅薄膜设置；以及
电极，电极设于透明导电氧化物薄膜的表面。
本申请实施例的透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池的有益效果包括：
透明导电氧化物薄膜中的种子层包括氧化铟锡膜或镓/铝共掺杂氧化锌膜，该种子层能够降低透明导电氧化物薄膜与P型掺杂非晶硅薄膜和N型掺杂非晶硅薄膜的接触势垒，获得较低的接触电阻；同时，由氧化铟锡膜作为保护层，能够提高透明导电氧化物薄膜的稳定性，保证电池效率和减少电池衰减。其中，导电层为镓/铝共掺杂氧化锌膜，且透明导电氧化物薄膜中的氧化铟锡膜的厚度小于镓/铝共掺杂氧化锌膜的厚度，则能够减少成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例的异质结太阳能电池的结构示意图；
图2为本申请实施例的透明导电氧化物薄膜的结构示意图。
图标：10-异质结太阳能电池；11-硅片；12-本征非晶硅薄膜；13-P型掺杂非晶硅薄膜；14-N型掺杂非晶硅薄膜；15-透明导电氧化物薄膜；151-种子层；152-导电层；153-保护层；16-电极。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下针对本申请实施例的透明导电氧化物薄膜15及异质结太阳能电池10进行具体说明：
第一方面，本申请实施例提供一种透明导电氧化物薄膜15，请参照图2，其包括种子层151、导电层152和保护层153，种子层151包括氧化铟锡(ITO)膜或镓/铝共掺杂氧化锌(GAZO)膜，导电层152为镓/铝共掺杂氧化锌膜，保护层153为氧化铟锡膜。
透明导电氧化物薄膜15中的种子层151包括氧化铟锡膜或镓/铝共掺杂氧化锌膜，该种子层151能够降低透明导电氧化物薄膜15与太阳能电池中的掺杂非晶硅薄膜的接触势垒，获得较低的接触电阻；同时，由氧化铟锡膜作为保护层153，能够提高透明导电氧化物薄膜15的稳定性，保证电池效率和减少电池衰减。由于镓/铝共掺杂氧化锌膜的成本低于氧化铟锡膜的成本，则当导电层152为镓/铝共掺杂氧化锌膜，且透明导电氧化物薄膜15中的氧化铟锡膜的厚度小于镓/铝共掺杂氧化锌膜的厚度时，能够有效减少成本。
本申请的发明人在研究中发现，如果以氧化铟锡膜作为导电层152，以镓/铝共掺杂氧化锌膜作为保护层153，则透明导电氧化物薄膜15的稳定性较低，会影响电池效率，造成比较严重的电池衰减。
需要说明的是，当种子层151包括氧化铟锡膜时，透明导电氧化物薄膜15中的氧化铟锡膜的厚度即为种子层151的厚度与保护层153的厚度的总和。当种子层151包括镓/铝共掺杂氧化锌膜时，则透明导电氧化物薄膜15中的镓/铝共掺杂氧化锌膜的厚度即为种子层151的厚度与导电层152的厚度的总和。
示例性地，ITO膜中的锡的掺杂比例不大于10wt％，例如为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。
需要说明的是，透明导电氧化物薄膜15中的氧化铟锡膜，可以是一种锡掺杂比例的氧化铟锡膜，也可以是多层不同的锡掺杂比例的氧化铟锡膜层叠而成。
示例性地，GAZO膜中的铝掺杂比例不大于3wt％，例如为0.5wt％、1wt％、0.5wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％或3wt％。示例性地，GAZO膜中的镓掺杂比例为0.5～3.5wt％，例如为0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、0.5wt％、2.5wt％、3wt％或3.5wt％。
需要说明的是，透明导电氧化物薄膜15中的GAZO膜，可以是一种掺杂比例的GAZO膜，也可以是多层不同的掺杂比例的GAZO膜层叠而成。
第二方面，本申请实施例提供一种异质结太阳能电池10，请参照图1，其包括：
硅片11；
在硅片11的两个表面的本征非晶硅薄膜12；
在其中一个本征非晶硅薄膜12表面的P型掺杂非晶硅薄膜13，以及在另一个本征非晶硅薄膜12表面的N型掺杂非晶硅薄膜14；
第一方面实施例的透明导电氧化物薄膜15，透明导电氧化物薄膜15设于P型掺杂非晶硅薄膜13和N型掺杂非晶硅薄膜14的表面；种子层151靠近P型掺杂非晶硅薄膜13和N型掺杂非晶硅薄膜14设置；以及
电极16，电极16设于透明导电氧化物薄膜15的表面。
由于透明导电氧化物薄膜15中的种子层151包括氧化铟锡膜或镓/铝共掺杂氧化锌膜，该种子层151能够降低透明导电氧化物薄膜15与P型掺杂非晶硅薄膜13和N型掺杂非晶硅薄膜14的接触势垒，获得较低的接触电阻；导电层152为镓/铝共掺杂氧化锌膜，则能够减少成本；同时，由氧化铟锡膜作为保护层153，能够提高透明导电氧化物薄膜15的稳定性，保证电池效率和减少电池衰减。
在一些实施方案中，P型掺杂非晶硅薄膜13和N型掺杂非晶硅薄膜14中均具有微晶硅。
P型掺杂非晶硅薄膜13和N型掺杂非晶硅薄膜14中均具有微晶硅使得P型掺杂非晶硅薄膜13和N型掺杂非晶硅薄膜14的导电性更好、激活能更小、轰击损伤更少、P型掺杂非晶硅薄膜13和N型掺杂非晶硅薄膜14与TCO膜的接触势垒更低，有利于降低接触电阻，提高电池效率。
示例性地，P型掺杂非晶硅薄膜13的晶化率>20％，例如为21％、22％、23％、24％、25％、26％、28％或30％。
示例性地，N型掺杂非晶硅薄膜14的晶化率>25％，例如为26％、28％、30％、32％、35％或40％。
可选地，硅片11为单晶硅片11。
进一步地，在一些实施方案中，N型掺杂非晶硅薄膜14表面的透明导电氧化物薄膜15中，种子层151的载流子浓度>6×1020，厚度<10nm。
由于种子层151包括氧化铟锡膜或镓/铝共掺杂氧化锌膜，且种子层151的载流子浓度>6×1020，厚度<10nm，能够建一步降低N型掺杂非晶硅薄膜14与透明导电氧化物薄膜15的接触势垒，从而获得更低的接触电阻，有利于进一步提高电池效率。
示例性地，种子层151的载流子浓度为6.2×1020、6.5×1020、7×1020、8×1020、9×1020或10×1020。示例性地，种子层151的厚度为1nm、3nm、5nm、7nm或9nm。
在一些实施方案中，N型掺杂非晶硅薄膜14表面的透明导电氧化物薄膜15中，导电层152的载流子浓度<2×1020，厚度>40nm。
由于导电层152为GAZO膜，且载流子浓度<2×1020，厚度>40nm，则能够降低透明导电氧化物薄膜15的寄生吸收，从而进一步提高异质结太阳能电池10的电池效率，减小电池的衰减。
示例性地，N型掺杂非晶硅薄膜14表面的透明导电氧化物薄膜15中，导电层152的载流子浓度为0.2×1020、0.5×1020、0.8×1020、1×1020、1×1020、1.2×1020、1.5×1020或1.8×1020。示例性地，导电层152的厚度为42nm、45nm、50nm、52nm或55nm。
在一些实施方案中，N型掺杂非晶硅薄膜14表面的透明导电氧化物薄膜15中，保护层153的厚度为10～40nm，例如为10nm、20nm、30nm或40nm。
可选地，本申请实施例的N型掺杂非晶硅薄膜14表面的透明导电氧化物薄膜15的厚度为60～150nm，例如为60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm或150nm。
进一步地，在一些实施方案中，P型掺杂非晶硅薄膜13表面的透明导电氧化物薄膜15中，种子层151的载流子浓度<1×1020，厚度<10nm。
由于种子层151包括氧化铟锡膜或镓/铝共掺杂氧化锌膜，且种子层151的载流子浓度<1×1020，厚度<10nm，能够提高界面功函数的适配度，建一步降低P型掺杂非晶硅薄膜13与透明导电氧化物薄膜15之间的接触势垒，从而获得更低的接触电阻，有利于进一步提高电池效率。
示例性地，P型掺杂非晶硅薄膜13表面的透明导电氧化物薄膜15中，种子层151的载流子浓度为0.2×1020、0.5×1020、0.8×1020或0.9×1020。示例性地，种子层151的厚度为1nm、3nm、5nm、7nm或9nm。
在一些实施方案中，P型掺杂非晶硅薄膜13表面的透明导电氧化物薄膜15中，导电层152的载流子浓度>3×1020，厚度>40nm。
由于导电层152为GAZO膜，且载流子浓度>3×1020，厚度>40nm，则能够确保透明导电氧化物薄膜15具有更好的导电性。
示例性地，P型掺杂非晶硅薄膜13表面的透明导电氧化物薄膜15中，导电层152的载流子浓度为3.2×1020、3.5×1020、4×1020、4.5×1020、5×1020或6×1020。示例性地，导电层152的厚度为42nm、45nm、50nm、52nm或55nm。
在一些实施方案中，P型掺杂非晶硅薄膜13表面的透明导电氧化物薄膜15中，保护层153的厚度为10～40nm，例如为10nm、20nm、30nm或40nm。
可选地，本申请实施例的P型掺杂非晶硅薄膜13表面的透明导电氧化物薄膜15的厚度为60～250nm，例如为60nm、80nm、100nm、120nm、150nm、180nm、200nm、220nm或250nm。
本申请实施例还提供一种异质结太阳能电池10的制备工艺，其包括：
对硅片11进行表面制绒和化学清洗，形成表面陷光结构；
在硅片11的两个表面沉积本征非晶硅薄膜12；
在其中一个本征非晶硅薄膜12表面沉积P型掺杂非晶硅薄膜13，在另一个本征非晶硅薄膜12表面沉积N型掺杂非晶硅薄膜14；
通过激光溅射镀膜的方式在P型掺杂非晶硅薄膜13和N型掺杂非晶硅薄膜14的表面形成透明导电氧化物薄膜15；
通过丝网印刷的方式在透明导电氧化物薄膜15表面形成电极16。
以下结合实施例对本申请的透明导电氧化物薄膜15及异质结太阳能电池10作进一步的详细描述。
实施例1
本实施提供一种异质结太阳能电池，其包括：
单晶硅片、在硅片的两个表面的本征非晶硅薄膜、在其中一个本征非晶硅薄膜表面的P型掺杂非晶硅薄膜、在另一个本征非晶硅薄膜表面的N型掺杂非晶硅薄膜、TCO薄膜以及设于TCO薄膜的表面的电极。
其中，P型掺杂非晶硅薄膜中含有微晶硅，其晶化率为20％，N型掺杂非晶硅薄膜中含有微晶硅，其晶化率为30％。
TCO薄膜设于P型掺杂非晶硅薄膜和N型掺杂非晶硅薄膜的表面。其中，N型掺杂非晶硅薄膜表面的TCO薄膜包括依次设置的厚度为10nm的种子层、厚度为60nm的导电层和厚度为20nm的保护层，该种子层为ITO薄膜，载流子浓度为8×1020；导电层为GAZO膜，载流子浓度为1×1020，保护层为ITO膜。其中，P型掺杂非晶硅薄膜表面的TCO薄膜包括依次设置的厚度为10nm的种子层、厚度为60nm的导电层和厚度为20nm的保护层，该种子层为ITO薄膜，载流子浓度为0.8×1020；导电层为GAZO膜，载流子浓度为4×1020，保护层为ITO膜。
TCO薄膜的种子层靠近P型掺杂非晶硅薄膜和N型掺杂非晶硅薄膜设置。
本实施还提供一种异质结太阳能电池的制备方法，其步骤包括：
(1)以单晶硅片为衬底，对单晶硅片进行表面制绒和化学清洗，形成表面陷光结构，再次经过化学清洗后形成清洁的表面；
(2)在单晶硅片的两个表面分别沉积本征非晶硅薄膜；
(3)在其中一个本征非晶硅薄膜表面沉积P型掺杂非晶硅薄膜、在另一个本征非晶硅薄膜表面沉积N型掺杂非晶硅薄膜，完成表面钝化和场钝化；
(4)通过磁控溅射镀膜的方式在P型掺杂非晶硅薄膜表面形成TCO薄膜，其中，该TCO薄膜的种子层的磁控溅射工艺条件包括：溅射靶材为ITO、溅射功率密度5KW/m、溅射压力0.45Pa、溅射温度为180℃、氧/氩的体积比的比值为1.0％；该TCO薄膜的导电层的磁控溅射工艺条件包括：溅射功率密度5KW/m、溅射压力0.45Pa、溅射温度为180℃、氧/氩的体积比的比值为2％；该TCO薄膜的保护层的磁控溅射工艺条件包括：溅射功率密度5KW/m、溅射压力0.35Pa、溅射温度为180℃、氧/氩比为3.0％。
(5)通过磁控溅射镀膜的方式在N型掺杂非晶硅薄膜表面形成TCO薄膜，该TCO薄膜的种子层的磁控溅射工艺条件包括：溅射靶材为ITO、溅射功率密度5KW/m、溅射压力0.45Pa、溅射温度为180℃、氧/氩的体积比的比值为3.0％；该TCO薄膜的导电层的磁控溅射工艺条件包括：溅射功率密度5KW/m、溅射压力0.45Pa、溅射温度为180℃、氧/氩的体积比的比值为2％；该TCO薄膜的保护层的磁控溅射工艺条件包括：溅射功率密度5KW/m、溅射压力0.35Pa、溅射温度为180℃、氧/氩比为3.0％。
(6)通过丝网印刷的方式在TCO薄膜表面形成金属电极。
实施例2
本实施例提供一种异质结太阳能电池，与实施例1相比，其不同之处仅在于本实施例的P型掺杂非晶硅薄膜和N型掺杂非晶硅薄膜的表面的TCO薄膜中，种子层为GAZO膜，保护层的厚度均为10nm。
本实施例还提供一种上述异质结太阳能电池的制备方法，与实施例1相比，其不同之处仅在于，将实施例1中步骤(5)和步骤(6)的种子层的磁控溅射工艺条件中的溅射靶材为ITO替换为溅射靶材为GAZO。
实施例3
本实施例提供一种异质结太阳能电池，与实施例2相比，其不同之处仅在于本实施例的P型掺杂非晶硅薄膜和N型掺杂非晶硅薄膜中均不含有微晶硅。
实施例4
本实施例提供一种异质结太阳能电池，与实施例2相比，其不同之处仅在于本实施例的TCO薄膜中种子层和导电层的载流子浓度、厚度与实施例2不同。本实施例中，N型掺杂非晶硅薄膜表面的TCO薄膜中，种子层的载流子浓度为5×1020、厚度为12nm。本实施例中，P型掺杂非晶硅薄膜表面的TCO薄膜中，种子层的载流子浓度为1.5×1020、厚度为12nm。
实施例5
本实施例提供一种异质结太阳能电池，与实施例2相比，其不同之处仅在于本实施例的TCO薄膜中种子层和导电层的载流子浓度、厚度与实施例2不同。本实施例中，N型掺杂非晶硅薄膜表面的TCO薄膜中，导电层的载流子浓度为3×1020、厚度为35nm。本实施例中，P型掺杂非晶硅薄膜表面的TCO薄膜中，导电层的载流子浓度为2.5×1020、厚度为35nm。
对比例1
本对比例提供一种异质结太阳能电池，与实施例2相比，其不同之处仅在于对比例1的TCO薄膜为ITO薄膜。
对比例2
本对比例提供一种异质结太阳能电池，与实施例2相比，其不同之处仅在于对比例2的导电层为ITO膜，保护层为GAZO膜。
对比例3
本对比例提供一种异质结太阳能电池，与实施例2相比，其不同之处仅在于对比例3的TCO薄膜为GAZO薄膜。
试验例1
选用halm在线I-V测试系统，在25℃、AM1.5、1个标准太阳的条件下测试实施例1～实施例5以及对比例1～对比例2的异质结太阳能电池的开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、填充因子(FF)和转换效率(Eff)其结果记录在表1中。
表1.异质结太阳能电池的性能测试结果
Figure BDA0003263844970000111
通过对比实施例2、对比例1～对比例3的实验结果可以发现，对比例1～对比例3的转换效率明显低于实施例2，说明了本申请实施例的TCO薄膜的组成能够减少成本的同时，保证电池效率。
通过对比实施例2、实施例4和实施例5的实验结果可以发现，实施例2的转换效率明显高于实施例4和实施例5，说明了实施例2的TCO薄膜中的种子层和导电层的载流子浓度、厚度更加有利于提高转换效率。
试验例2
对实施例1～实施例5以及对比例1～对比例3的异质结太阳能电池进行TC200、DH100和HF10测试，测试异质结太阳能电池在TC200、DH100和HF10测试过程中的老化衰减率，其结果记录在表2中。
TC200的测试条件是：异质结太阳能电池在-40～85℃之间循环200次，在温度超过25℃通入Ipm。
DH100的测试条件是：异质结太阳能电池在温度为85±2℃、湿度为85％±5％的条件下测试1000h。
HF10的测试条件是：异质结太阳能电池在-40～85℃之间循环10圈，85℃温度下保持稳定20h，-40℃保持0.5h一次循环，循环24h。
表2.异质结太阳能电池的老化衰减率测试结果
Figure BDA0003263844970000121
通过对比实施例2和对比例2、对比例3的实验结果可以发现，对比例3的老化衰减率明显高于实施例2，对比例2的DH100和HF10对应的老化衰减率明显高于实施例2，说明了本申请实施例的TCO薄膜的组成能够减少成本的同时，减少电池衰减。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透明导电氧化物薄膜，其特征在于，其包括种子层、导电层和保护层，所述种子层包括氧化铟锡膜或镓/铝共掺杂氧化锌膜，所述导电层为镓/铝共掺杂氧化锌膜，所述保护层为氧化铟锡膜；
所述透明导电氧化物薄膜中的所述氧化铟锡膜的厚度小于所述镓/铝共掺杂氧化锌膜的厚度。
2.一种异质结太阳能电池，其特征在于，其包括：
硅片；
在所述硅片的两个表面的本征非晶硅薄膜；
在其中一个所述本征非晶硅薄膜表面的P型掺杂非晶硅薄膜，以及在另一个所述本征非晶硅薄膜表面的N型掺杂非晶硅薄膜；
权利要求1所述的透明导电氧化物薄膜，所述透明导电氧化物薄膜设于所述P型掺杂非晶硅薄膜和N型掺杂非晶硅薄膜的表面；所述种子层靠近所述P型掺杂非晶硅薄膜和N型掺杂非晶硅薄膜设置；以及
电极，所述电极设于所述透明导电氧化物薄膜的表面。
3.根据权利要求2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述N型掺杂非晶硅薄膜表面的所述透明导电氧化物薄膜中，所述种子层的载流子浓度>6×1020，厚度<10nm。
4.根据权利要求2或3所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述N型掺杂非晶硅薄膜表面的所述透明导电氧化物薄膜中，所述导电层的载流子浓度<2×1020，厚度>40nm。
5.根据权利要求4所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述N型掺杂非晶硅薄膜表面的所述透明导电氧化物薄膜的厚度为60～150nm。
6.根据权利要求2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述P型掺杂非晶硅薄膜表面的所述透明导电氧化物薄膜中，所述种子层的载流子浓度<1×1020，厚度<10nm。
7.根据权利要求2或6所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述P型掺杂非晶硅薄膜表面的所述透明导电氧化物薄膜中，所述导电层的载流子浓度>3×1020，厚度>40nm。
8.根据权利要求7所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述P型掺杂非晶硅薄膜表面的所述透明导电氧化物薄膜为60～250nm。
9.根据权利要求2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述P型掺杂非晶硅薄膜和所述N型掺杂非晶硅薄膜中均具有微晶硅。
10.根据权利要求2所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述P型掺杂非晶硅薄膜的晶化率>20％；和/或，所述N型掺杂非晶硅薄膜的晶化率>25％。
CN202111080593.3A 2021-09-15 2021-09-15 透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池 Pending CN113745358A (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111080593.3A CN113745358A (zh) 2021-09-15 2021-09-15 透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池
PCT/CN2021/142673 WO2023040120A1 (zh) 2021-09-15 2021-12-29 透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池
AU2021385099A AU2021385099A1 (en) 2021-09-15 2021-12-29 Transparent conductive oxide film and heterojunction solar cell
EP21893120.2A EP4174958A4 (en) 2021-09-15 2021-12-29 TRANSPARENT CONDUCTIVE OXIDE THIN FILM AND HETEROJUNCTION SOLAR CELL

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111080593.3A CN113745358A (zh) 2021-09-15 2021-09-15 透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113745358A true CN113745358A (zh) 2021-12-03

Family

ID=78738998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111080593.3A Pending CN113745358A (zh) 2021-09-15 2021-09-15 透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4174958A4 (zh)
CN (1) CN113745358A (zh)
AU (1) AU2021385099A1 (zh)
WO (1) WO2023040120A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023040120A1 (zh) * 2021-09-15 2023-03-23 中威新能源(成都)有限公司 透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007163995A (ja) * 2005-12-15 2007-06-28 Geomatec Co Ltd 透明導電膜付き基板およびその製造方法
US20120318340A1 (en) * 2010-05-04 2012-12-20 Silevo, Inc. Back junction solar cell with tunnel oxide
JP5252066B2 (ja) * 2011-12-20 2013-07-31 住友金属鉱山株式会社 透明導電膜積層体及びその製造方法、並びに薄膜太陽電池及びその製造方法
CN102881357B (zh) * 2012-09-06 2014-12-17 广州新视界光电科技有限公司 一种复合透明导电薄膜
US20140261660A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Intermolecular , Inc. TCOs for Heterojunction Solar Cells
CN106887483A (zh) * 2015-12-15 2017-06-23 盐城金合盛光电科技有限公司 硅基异质接面太阳能电池及其制备方法
KR101867969B1 (ko) * 2017-01-18 2018-06-15 엘지전자 주식회사 이종 접합 태양전지
CN211828779U (zh) * 2019-12-20 2020-10-30 国家电投集团科学技术研究院有限公司 硅异质结太阳电池及叠层透明导电氧化物薄膜
CN113745358A (zh) * 2021-09-15 2021-12-03 中威新能源(成都)有限公司 透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023040120A1 (zh) * 2021-09-15 2023-03-23 中威新能源(成都)有限公司 透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池

Also Published As

Publication number Publication date
EP4174958A4 (en) 2023-08-02
EP4174958A1 (en) 2023-05-03
AU2021385099A1 (en) 2023-03-30
WO2023040120A1 (zh) 2023-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080223430A1 (en) Buffer layer for front electrode structure in photovoltaic device or the like
US8710357B2 (en) Transparent conductive structure
EP2284903A1 (en) Photovoltaic cell substrate and method of manufacturing the same
CN111739959A (zh) 一种高效碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法
CN114242809A (zh) 一种太阳电池及其制作方法
WO2022247570A1 (zh) 一种异质结太阳电池及其制备方法
WO2012013155A1 (en) Cdte solar battery and method of preparing the same
US20120042927A1 (en) Photovoltaic device front contact
CN113745358A (zh) 透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池
US8003431B2 (en) Method for antireflection treatment of a zinc oxide film and method for manufacturing solar cell using the same
CN216563148U (zh) 透明导电氧化物薄膜及异质结太阳能电池
Pern et al. Degradation of ZnO-based window layers for thin-film CIGS by accelerated stress exposures
CN112216747B (zh) 一种异质结太阳能电池及其制备方法与应用
KR101971398B1 (ko) 양면수광형 CdS/CdTe 박막태양전지 및 그 제조방법
JPH10294478A (ja) 光電変換素子
CN114361281A (zh) 双面异质结太阳能电池及光伏组件
US20240162364A1 (en) Transparent conductive oxide film and heterojunction solar cell
Fuhs ZnO window layers for solar cells
CN112071948A (zh) 太阳能芯片的制备方法及太阳能芯片
US20140053895A1 (en) Intentionally-doped cadmium oxide layer for solar cells
KR20140140187A (ko) 산화아연계 스퍼터링 타겟 및 이를 통해 증착된 보호층을 갖는 광전지
Morita et al. Efficiency improvement of solar cell utilizing plasma-deposited silicon nitride
CN216488077U (zh) 一种异质结太阳电池
CN220796755U (zh) 太阳能电池和光伏组件
Pern et al. Degradation of ZnO window layer for CIGS by Damp-Heat Exposure

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
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240122

Address after: 610000 Industrial Centralized Development Zone of Southwest Airport Economic Development Zone, Shuangliu District, Chengdu City, Sichuan Province

Applicant after: TONGWEI SOLAR (CHENGDU) Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 610200 Shuangliu Southwest Airport Economic Development Zone, Shuangliu District, Chengdu City, Sichuan Province

Applicant before: Zhongwei New Energy (Chengdu) Co.,Ltd.

Country or region before: China

TA01 Transfer of patent application right