CN114695583A - 太阳电池及生产方法、光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳电池及生产方法、光伏组件，涉及太阳能光伏技术领域。太阳电池包括：硅基底、第一氮化钛层以及第二氮化钛层；第一氮化钛层具有空穴选择性，第二氮化钛层具有电子选择性；第一氮化钛层和第二氮化钛层分别位于硅基底的向光面和背光面；或分别位于硅基底的背光面的第一区域和第二区域。本申请中，第一氮化钛层和第二氮化钛层用于载流子分离，无需对硅基底进行掺杂，从而避免了掺杂技术引起的不利因素，同时，由于第一氮化钛层和第二氮化钛层的生产工艺通常小于或等于500摄氏度，温度较低，减少了杂质，从而减少了由于杂质带入的额外的复合中心，使得少数载流子的寿命较长，进而降低了太阳电池的复合速率，提高了太阳电池的效率。

Description

太阳电池及生产方法、光伏组件
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电池及生产方法、光伏组件。
背景技术
随着传统能源的不断消耗及其对环境带来的负面影响，太阳能作为一种无污染、可再生能源，其开发和利用得到了迅速的发展，尤其是具有较高转化效率的太阳能电池成为了目前研究的重点。
太阳能电池的一个显著特点是它们能够将光产生的电子和空穴引导到非对称导电的路径上，即将载流子分开，然后通过正极和负极进行收集，从而输出电能。传统的晶体硅太阳能电池有同质结和异质结两种结构，具有同质结结构的太阳能电池，采用扩散掺杂形成p型空穴选择性接触和n型电子选择性接触；具有异质结结构的太阳能电池，以本征非晶硅为钝化层、分别以p型重掺杂非晶硅作为空穴选择性接触，以n型重掺杂非晶硅作为电子选择性接触，使得P-N结区域接收光照后产生的光生电子向电子选择性接触移动，光生空穴向空穴选择性接触移动，从而在-PN结两侧形成正、负电荷积累，产生光生电动势进而生成电流。
但是，在目前的方案中，一方面，硅基体的掺杂技术势必引起俄歇复合、禁带变窄、体/表面复合和自由载流子吸收等不利因素，另一方面，硅基体的掺杂往往需要在较高的温度下进行扩散及退火，而高温过程会引入较多杂质，且会影响少数载流子的寿命，从而导致太阳电池的效率较低。
发明内容
本发明提供一种太阳电池及生产方法、光伏组件，旨在解决太阳电池制备温度高，导致的工艺复杂、效率低的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种太阳电池，所述太阳电池包括：
硅基底、第一氮化钛层以及第二氮化钛层；
所述第一氮化钛层具有空穴选择性，所述第二氮化钛层具有电子选择性；
所述第一氮化钛层和所述第二氮化钛层分别位于所述硅基底的向光面和背光面；
或，
所述第一氮化钛层和所述第二氮化钛层分别位于所述硅基底的背光面的第一区域和第二区域。
可选的，所述第一氮化钛层的功函数为4.7-5.5电子伏特，所述第二氮化钛层的功函数为4.0-4.6电子伏特。
可选的，所述第一氮化钛层中氮原子的数量与钛原子的数量的比值大于1.5，所述第二氮化钛层中氮原子的数量与钛原子的数量的比值在0.7-0.9的范围内。
可选的，所述第一氮化钛层和所述第二氮化钛层的厚度均为1-500纳米。
可选的，所述第二氮化钛层包括氮化钛，以及掺杂在所述氮化钛中的掺杂元素，所述掺杂元素包括：砷、铝、磷和锌中的任意一种或多种。
可选的，所述太阳电池还包括：
第一电极和第二电极；
所述第一电极设置于所述第一氮化钛层远离所述硅基底的一面，所述第二电极设置于所述第二氮化钛层远离所述硅基底的一面；
其中，所述第一电极和所述第二电极均选自：铝电极、银电极、铝/银复合电极、镍/铜/锡复合电极、铬/钯/银复合电极和镍/铜/银复合电极中的任意一种。
可选的，所述硅基底和所述第一氮化钛层之间设置有第一钝化隧穿层；
和/或，所述硅基底和所述第二氮化钛层之间设置有第二钝化隧穿层。
可选的，所述第一钝化隧穿层和所述第二钝化隧穿层的厚度均为0.1-5纳米；
所述第一钝化隧穿层和所述第二钝化隧穿层的材料均包括：本征非晶硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氢化非晶硅、碳化硅中的任意一种或多种。
可选的，在所述第一氮化钛层和所述第二氮化钛层分别位于所述硅基底的背光面的第一区域和第二区域的情况下，所述第一氮化钛层和所述第二氮化钛层之间电学绝缘。
可选的，所述第一氮化钛层的厚度为2-20纳米；
所述第二氮化钛层的厚度为1-15纳米。
可选的，所述太阳能电池还包括：接触区金属层；
所述接触区金属层设置在所述第一氮化钛层远离所述硅基底的一面；
其中，所述第一氮化钛层设置在所述硅基底的向光面，所述第一氮化钛层的厚度小于5纳米。
第二方面，本发明实施例提供了一种太阳电池的生产方法，所述方法包括：
在硅基底的向光面和背光面分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层；或，在所述硅基底的背光面的第一区域和第二区域分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层；
所述第一氮化钛层具有空穴选择性，所述第二氮化钛层具有电子选择性。
可选的，所述制备第一氮化钛层的步骤，包括：
采用钛的氯化物前体作为钛源，采用氨气作为氮源，在300-500摄氏度的温度范围内进行热原子沉积，生成所述第一氮化钛层。
可选的，所述制备第二氮化钛层的步骤，包括：
采用钛的有机前体作为钛源，采用氨气作为氮源，在100-300摄氏度的温度范围内进行热原子沉积，生成所述第二氮化钛层；
或，
采用钛钯，在氮气和氨气的气氛中，进行物理气相沉积反应溅射，生成所述第二氮化钛层；
其中，所述钛的有机前体包括：TDMAT、TDEAT和TEMAT中的任意一种或多种。
可选的，所述第二氮化钛层的生成速率为所述第一氮化钛层生成速率的5-20倍。
可选的，在硅基底的向光面和背光面分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层；或，在所述硅基底的背光面的第一区域和第二区域分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层的步骤之后，所述方法还包括：
在所述第一氮化钛层远离所述硅基底的一面设置第一电极；
在所述第二氮化钛层远离所述硅基底的一面设置第二电极。
可选的，在硅基底的向光面和背光面分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层的步骤之后，所述方法还包括：
在所述第一氮化钛层远离所述硅基底的一面制备接触区金属层；
对所述第一氮化钛层和所述接触区金属层进行退火处理，所述第一氮化钛层与所述接触区金属层中的金属反应生成氮化钛复合薄膜；
其中，所述第一氮化钛层设置在所述硅基底的向光面，所述第一氮化钛层的厚度小于5纳米。
第三方面，本发明实施例提供了一种光伏组件，所述光伏组件包括前述任一所述的太阳电池。
基于上述太阳电池及生产方法、光伏组件，本申请存在以下有益效果：本申请中太阳电池包括：硅基底、第一氮化钛层以及第二氮化钛层；第一氮化钛层具有空穴选择性，第二氮化钛层具有电子选择性；第一氮化钛层和第二氮化钛层分别位于硅基底的向光面和背光面；或，第一氮化钛层和第二氮化钛层分别位于硅基底的背光面的第一区域和第二区域。本申请中，具有空穴选择性的第一氮化钛层和具有电子选择性的第二氮化钛层用于载流子分离，无需对硅基底进行掺杂以形成用于分离载流子的空穴选择性接触和电子选择性接触，从而避免了掺杂技术引起的俄歇复合、禁带变窄、体/表面复合和自由载流子吸收等不利因素，同时，由于第一氮化钛层和第二氮化钛层的生产工艺通常小于或等于500℃，温度较低，减少了杂质，从而减少了由于杂质带入的额外的复合中心，使得少数载流子的寿命较长，进而降低了太阳电池的复合速率，提高了太阳电池的效率。
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的第一种太阳电池的结构示意图；
图2示出了本发明实施例中的第二种太阳电池的结构示意图；
图3示出了本发明实施例中的第三种太阳电池的结构示意图；
图4示出了本发明实施例中的第四种太阳电池的结构示意图；
图5示出了本发明实施例中的第五种太阳电池的结构示意图；
图6示出了本发明实施例中的第六种太阳电池的结构示意图；
图7示出了本发明实施例中的第七种太阳电池的结构示意图；
图8示出了本发明实施例中的第八种太阳电池的结构示意图；
图9示出了本发明实施例中的一种太阳电池的生产方法的步骤流程图；
图10示出了本发明实施例中的另一种太阳电池的生产方法的步骤流程图。
附图编号说明：
10-硅基底，20-第一氮化钛层，30-第二氮化钛层，40-第一电极，50-第二电极，60-正面钝化减反层，70-第一钝化隧穿层，80-第二钝化隧穿层，90-接触区金属层。
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。
下面通过列举几个具体的实施例详细介绍本发明提供的一种太阳电池及生产方法、光伏光伏组件。
图1示出了本发明实施例提供的第一种太阳电池的结构示意图，参照图1，所述太阳电池可以包括：硅基底10、第一氮化钛层(TiNx)20以及第二氮化钛层(TiNx)30，需要说明的是化学式中的x本领域技术人员可以根据实际需要确定。其中，第一氮化钛层20和第二氮化钛层30可以分别位于硅基底10的向光面和背光面，形成双面太阳电池。图2示出了本发明实施例提供的第二种太阳电池的结构示意图，参照图2，第一氮化钛层20和第二氮化钛层30也可以分别位于硅基底10的背光面的第一区域和第二区域，形成背接触太阳电池。
由于第一氮化钛层20具有空穴选择性，利于硅基底10中产生的空穴的收集，第二氮化钛层30具有电子选择性，利于硅基底10中产生的电子的收集，因此，太阳电池中的硅基底10在太阳光的照射下生成载流子，载流子中的空穴向具有空穴选择性的第一氮化钛层20移动，载流子中的电子向具有电子选择性的第二氮化钛层30移动，从而有效的分离和提取载流子，由于空穴聚集在靠近第一氮化钛层20的一侧，电子聚集在靠近第二氮化钛层30的一侧，因此，第一氮化钛层20和第二氮化钛层30可以作为载流子分离结构或发电结构。使得硅基底10上无需进行掺杂以形成用于分离载流子的空穴选择性接触和电子选择性接触，从而避免了掺杂技术引起的俄歇复合、禁带变窄、体/表面复合和自由载流子吸收等不利因素，同时，第一氮化钛层20、第二氮化钛层30的生产工艺通常小于或等于500℃，温度较低，减少了杂质，从而减少了由于杂质带入的额外的复合中心，增加了少数载流子的寿命，降低了太阳电池的复合速率，从而提高了太阳电池的效率，也免去了太阳电池工艺过程中的高温处理过程，从而提高了电池的性能。
此外，由于氮化钛是一种准金属材料，因此，第一氮化钛层和第二氮化钛层均具有导电性，可以用于直接作为电极进行电流的收集和传导，同时，氮化钛具有较高的热稳定性和化学稳定性，从而可以利用具有高导电性和低接触电阻率的第一氮化钛层和第二氮化钛层作为用于载流子传输和收集的电极，而不需要单独再设置电极，从而简化了电池结构，使得太阳电池的制备工艺大幅简化。
在本发明实施例中，一种太阳电池，包括：硅基底、第一氮化钛层以及第二氮化钛层；第一氮化钛层具有空穴选择性，第二氮化钛层具有电子选择性；第一氮化钛层和第二氮化钛层分别位于硅基底的向光面和背光面；或，第一氮化钛层和第二氮化钛层分别位于硅基底的背光面的第一区域和第二区域。本申请中，具有空穴选择性的第一氮化钛层和具有电子选择性的第二氮化钛层用于载流子分离，无需对硅基底进行掺杂以形成用于分离载流子的空穴选择性接触和电子选择性接触，从而避免了掺杂技术引起的俄歇复合、禁带变窄、体/表面复合和自由载流子吸收等不利因素，同时，由于第一氮化钛层和第二氮化钛层的生产工艺通常小于或等于500℃，温度较低，减少了杂质，从而减少了由于杂质带入的额外的复合中心，使得少数载流子的寿命较长，进而降低了太阳电池的复合速率，提高了太阳电池的效率。
可选的，由于第一氮化钛层和第二氮化钛层与硅基底的界面具有不同的导带偏移和价带偏移，从而可以促进载流子的分离和提取。其中，第一氮化钛层为具有较高的功函数的氮化钛，第一氮化钛层的功函数可以为4.7-5.5电子伏特，若硅基底为n型，则高功函数氮化钛层/n型硅基底界面具有较小的导带偏移和较大的价带偏移，因此，第一氮化钛层可以作为载流子的选择性接触，具有空穴导电和电子阻塞效应；第二氮化钛层为具有较低的功函数的氮化钛，第二氮化钛层的功函数可以为4.0-4.6电子伏特，若硅基底为n型，则低功函数氮化钛层/n型硅基底界面具有较大的导带偏移和较小的价带偏移，因此，第二氮化钛层可以作为载流子的选择性接触，具有电子导电和空穴阻塞效应。
可选的，第一氮化钛层中氮原子的数量与钛原子的数量的比值大于1.5，从而使第一氮化钛层具有较好的空穴选择性；第二氮化钛层中氮原子的数量与钛原子的数量的比值在0.7-0.9的范围内，从而使得第二氮化钛层具有较好的电子选择性。
可选的，第一氮化钛层和第二氮化钛层的厚度均为1-500纳米。
在本发明实施例中，随着氮化钛层厚度的增加，氮化钛层的功函数也会随之增加，因此，具有较大厚度的氮化钛层更利于空穴的选择性收集和传输，因此，可以设置第一氮化钛层的厚度大于第二氮化钛层的厚度。
可选的，第一氮化钛层的厚度为2-20纳米，在该厚度范围内的第一氮化钛层具有更为优异的空穴选择性，且空穴的传输距离小；第二氮化钛层的厚度为1-15纳米，在该厚度范围内的第二氮化钛层具有更为优异的电子选择性，且电子的传输距离小。
可选的，第一氮化钛层可以包括氮化钛，以及额外掺杂在氮化钛中的掺杂氮元素，使得第一氮化钛层中氮元素的含量高于原始制备得到的氮化钛层中氮元素的含量，从而使第一氮化钛层具有良好的空穴选择性，该氮化钛中的氮元素和钛元素的化学计量比不作具体的限定。
此外，还可以采用二氟化硼(BF2)作为掺杂源对第一氮化钛层进行掺杂，使得第一氮化钛层具有良好的空穴选择性。
可选的，第二氮化钛层可以包括氮化钛，以及掺杂在氮化钛中的掺杂元素，该掺杂元素可以包括：砷、铝、磷和锌中的任意一种或多种，所述掺杂元素使得第二氮化钛层具有良好的电子选择性，该氮化钛中的氮元素和钛元素的化学计量比也不作具体的限定，第二氮化钛层中砷、铝、磷和锌对应的化学计量比也不做具体的限定。
在本发明实施例中，上述掺杂元素可通过离子注入的方式进行掺杂。例如，离子注入磷，可以通过界面反应形成磷诱导的偶极子，从而显著降低氮化钛薄膜的功函数，使得第二氮化钛层具有更好的电子选择性；氮离子注入可以提高氮化钛薄膜的氮钛比，从而提高氮化钛薄膜的功函数，使得第一氮化钛层具有更好的空穴选择性。
需要说明的是，在对氮化钛层进行掺杂得到第二氮化钛层时，由于环境等因素，不可避免的会在氮化钛层中掺入氧或碳，掺入的氧或碳也会使得第二氮化钛层具有良好的电子选择性，其中，第二氮化钛层中氧和碳对应的化学计量比也不做具体的限定。
可选的，太阳电池还包括：第一电极和第二电极，图3示出了本发明实施例提供的第三种太阳电池的结构示意图，参照图3，第一氮化钛层20和第二氮化钛层30分别位于硅基底10的向光面和背光面，第一电极40设置于第一氮化钛层20远离硅基底10的一面，第二电极50设置于第二氮化钛层30远离硅基底10的一面，以实现对应载流子的收集；图4示出了本发明实施例提供的第四种太阳电池的结构示意图，参照图4，第一氮化钛层20和第二氮化钛层30分别位于硅基底10的背光面的第一区域和第二区域，第一电极40设置于第一氮化钛层20远离硅基底10的一面，第二电极50设置于第二氮化钛层30远离硅基底10的一面，以实现对应载流子的收集。从而在太阳电池中设置有第一电极40和第二电极的50情况下，通过第一电极40和第二电50极进行电流的收集和传导。
可选的，第一电极40和第二电极50的材料均可以为银，金，铜，镍，铝，锡，铬和钯中的任意一种或多种，因此，第一电极40和第二电极50均可选自：铝电极、银电极、铝/银复合电极、镍/铜/锡复合电极、铬/钯/银复合电极和镍/铜/银复合电极中的任意一种。
在本发明实施例中，在受到光照的情况下，硅基底10作为光吸收层，产生电子-空穴对，由于第一氮化钛层20具有空穴选择作用，空穴被传输至第一氮化钛层20中，然后被与其对应的第一电极40导出；由于第二氮化钛层30具有电子选择作用，电子被传输至第二氮化钛层30中，然后被与其对应的第二电极50导出，电子和空穴被太阳电池分离，使得第一电极40和第二电极50之间产生电势差，即产生电压，从而将光能转换为电能。
需要说明的是，第一氮化钛层20设置在第一电极40和硅基底10之间，第二氮化钛层30设置在第二电极50和硅基底10之间，从而可以避免硅基底和电极直接接触，使得太阳电池表面的表面复合速率大幅降低，提高了太阳电池的效率。
图5示出了本发明实施例提供的第五种太阳电池的结构示意图，参照图5，硅基底10和第一氮化钛层20之间设置有第一钝化隧穿层70，硅基底10和第二氮化钛层30之间设置有第二钝化隧穿层80；图6示出了本发明实施例提供的第六种太阳电池的结构示意图，参照图6，硅基底10和第一氮化钛层20之间设置有第一钝化隧穿层70，硅基底10和第二氮化钛层30之间未设置钝化隧穿层；图7示出了本发明实施例提供的第七种太阳电池的结构示意图，参照图7，硅基底10和第二氮化钛层30之间设置有第二钝化隧穿层80，硅基底10和第一氮化钛层20之间未设置钝化隧穿层。第一钝化隧穿层70和第二钝化隧穿层80主要起到界面钝化作用，以及运输载流子的作用，使得载流子根据隧穿效应通过隧穿层被收集。
需要说明的是，第一钝化隧穿层和第二钝化隧穿层可以只设置其中一个，或者两个都设置，其大小、厚度、材质也可以根据实际需要进行确定。例如，第一氮化钛层具有空穴选择性，通常第一氮化钛层的固定电荷密度很高，硅基底和第一氮化钛层之间可以不用设置第一钝化隧穿层，而第二氮化钛层具有电子选择性，通常第二氮化钛层的固定电荷密度不是特别高，可以在硅基底和第二氮化钛层之间设置第二钝化隧穿层，用于减少界面的复合。
可选的，第一钝化隧穿层和第二钝化隧穿层的厚度均为0.1-5纳米，上述厚度钝化性能优越，且又不至于厚度太高而影响载流子的吸收。第一钝化隧穿层和第二钝化隧穿层的材料均包括：本征非晶硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氢化非晶硅、碳化硅中的任意一种或多种，上述材料的钝化隧穿层不仅钝化隧穿效果好，而且易于制备。例如，本申请中的太阳电池的各种结构均可以在低温下完成制备，氢化非晶硅不会发生退化，并且氢化非晶硅的钝化性能非常好；氧化硅的制备则更具有产业化推广的潜质，氧化硅可以在生长氧化钛前很容易制备而成，并且氧化硅的钝化性能也较为良好。
可选的，在第一氮化钛层和第二氮化钛层分别位于硅基底的背光面的第一区域和第二区域的情况下，第一氮化钛层和所述第二氮化钛层之间电学绝缘。
参照图2或图4，第一氮化钛层20和第二氮化钛层30在硅基底10的背光面间隔分布，第一氮化钛层20和第二氮化钛层30之间电学绝缘，该电学绝缘可以通过设置空隙、介电层或绝缘层等方式实现。进而，不易漏电，可以减少载流子复合，以提升光电转换效率。具体的隔离方法包括使用激光隔离，化学方法隔离等，也可以使用图形化的掩膜等的方式辅助进行隔离。
在本发明实施例中，在第一氮化钛层和第二氮化钛层分别位于硅基底的背光面的第一区域和第二区域的情况下，上述第一区域和第二区域的大小不作具体限定，例如，第一氮化钛层和第二氮化钛层两者中具有少数载流子选择性的氮化钛层对应的区域，比具有多数载流子选择性的氮化钛层对应的区域的尺寸大。
可选的，太阳能电池还可以包括：接触区金属层，图8示出了本发明实施例提供的第八种太阳电池的结构示意图，参照图8，接触区金属层90设置在第一氮化钛层20远离硅基底10的一面，其中，第一氮化钛层20设置在硅基底10的向光面，第一氮化钛层20的厚度小于5纳米。
需要说明的是，由于氮化钛是一种准金属材料，因此可以利用具有高导电性和低接触电阻率的第一氮化钛层和第二氮化钛层作为用于载流子传输和收集的电极，而不需要单独再设置电极。但是，由于氮化钛接触的器件在近红外范围内表现出较强的寄生吸收，从而限制了受光面的电流密度，因此，优选太阳电池的背光面采用氮化钛层直接作为电池的电极，即在太阳电池的背光面应用整面的第二氮化钛，从而简化太阳电池的结构和工艺流程。而在太阳电池的受光面，为了降低氮化钛的寄生吸收，可以采用厚度小于5纳米的超薄的第一氮化钛层和接触区金属层，使得在对第一氮化钛层和接触区金属层进行退火处理之后，第一氮化钛层可以与接触区金属层中的金属发生反应从而生成氮化钛复合薄膜，一方面可以利用氮化钛对硅基底表面进行钝化，抑制载流子的表面复合；另一方面可以有效分离和提取载流子，提高电池效率。
可选的，上述接触区金属层可以包括银薄膜、金薄膜、铝薄膜、铜薄膜和钯薄膜中的任意一种或多种，进一步的，接触区金属层可以选择与超薄的第一氮化钛层的能级相匹配的材料，从而可以提高太阳电池的开路电压，以提升太阳电池的光电转换效率。
可选的，参照图2和图4，硅基底10的向光面可以设置有绒面结构，以增加太阳电池的陷光，增加太阳电池的光吸收，并且在具有绒面结构的硅基底10的向光面设置正面钝化减反层60，从而对硅基底10的向光面进行钝化和减反射，提高太阳电池的效率。此外，也可以在硅基底10的两面同时设置绒面结构，硅基底10上的其余结构层的形状适应硅基底10的向光面、背光面的绒面结构进行设置，使得电池的背面也可以吸收光能，提高光线利用率。
本发明还提供了一种太阳电池的生产方法，参见图9，示出了本发明实施例提供的一种太阳电池的生产方法的步骤流程图，该方法可以包括如下步骤：
步骤101，在硅基底的向光面和背光面分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层；或，在所述硅基底的背光面的第一区域和第二区域分别制备所述第一氮化钛层和第二氮化钛层。
在该步骤中，可以首先获取硅基底，进而在硅基底的向光面和背光面分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层；或，在硅基底的背光面的第一区域和第二区域分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层。
其中，第一氮化钛层具有空穴选择性，第二氮化钛层具有电子选择性，此外，第一氮化钛层和第二氮化钛层还具有导电性，可以用于直接作为电极进行电流的收集和传导。
可选的，针对图1所示的太阳电池，获取硅基底10之后，该方法还可以包括：对硅基底10制绒，并清洗。
参见图10，示出了本发明实施例提供的另一种太阳电池的生产方法的步骤流程图，该方法可以包括如下步骤：
步骤201、在硅基底的向光面和背光面分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层；或，在所述硅基底的背光面的第一区域和第二区域分别制备所述第一氮化钛层和第二氮化钛层。
在该步骤中，可以首先获取硅基底，进而在硅基底的向光面和背光面分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层；或，在硅基底的背光面的第一区域和第二区域分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层。
可选的，步骤201中制备第一氮化钛层的步骤，具体可以包括：
子步骤2011、采用钛的氯化物前体作为钛源，采用氨气作为氮源，在300-500摄氏度的温度范围内进行热原子沉积，生成所述第一氮化钛层。
在该步骤中，可以采用热原子沉积制备第一氮化钛层。
具体的，采用热原子沉积时，可以采用钛的氯化物前体，例如四氯化钛(TiCl4)、三氯化钛(TiCl3)和二氯化钛(TiCl2)中的任意一种或多种作为钛源，采用氨气(NH3)作为氮源，在300-500摄氏度的温度范围内进行热原子沉积，从而生成第一氮化钛层。
可选的，步骤201中制备第二氮化钛层的步骤，具体可以包括：
子步骤2012、采用钛的有机前体作为钛源，采用氨气作为氮源，在100-300摄氏度的温度范围内进行热原子沉积，生成所述第二氮化钛层；或，采用钛钯，在氮气和氨气的气氛中，进行物理气相沉积反应溅射，生成所述第二氮化钛层。
在该步骤中，可以采用热原子沉积或物理气相沉积反应溅射制备第二氮化钛层。
具体的，采用热原子沉积时，可以采用钛的有机前体，例如：TDMAT(四(二甲基氨基)钛)、TDEAT(四(二乙基氨基)钛)和TEMAT(四(乙基甲基氨基)钛)中的任意一种或多种作为钛源，采用氨气作为氮源，在100-300摄氏度的温度范围内进行热原子沉积，从而生成第二氮化钛层。
其中，采用TDMAT作为钛源生成的第二氮化钛层具有较高的氧含量和碳含量，从而可以进一步提高第二氮化钛层的电子选择性。
或者，采用物理气相沉积反应溅射时，可以采用钛钯，在氮气和氨气的气氛中，以8千瓦的功率进行物理气相沉积反应溅射，从而生成第二氮化钛层。
可选的，第二氮化钛层的生成速率可以为第一氮化钛层生成速率的5-20倍。
可选的，可以对沉积后的氮化钛层进行退火，从而通过不同的退火气氛调节氮化钛薄膜的功函数。由于氮浓度或更准确地说氮空位是引起材料功函数变化的原因，在氮化钛层退火过程中，氮化钛层中会产生氮空位，使得氮化钛层的电子态密度增加，从而降低氮化钛层的功函数，而在富氧气氛中退火时，由于氧填充了这些氮空位，从而会导致氮化钛层的功函数增加。
可选的，可以在硅基底的向光面和背光面分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层之后，可以在第一氮化钛层远离硅基底的一面制备接触区金属层，并对第一氮化钛层和接触区金属层进行退火处理，使得第一氮化钛层与接触区金属层中的金属反应生成氮化钛复合薄膜，其中，第一氮化钛层设置在硅基底的向光面，第一氮化钛层的厚度小于5纳米。
在本发明实施例中，在退火处理过程中，第一氮化钛层与接触区金属层中的金属发生反应时，接触区金属层可以完全与第一氮化钛层反应生成氮化钛复合薄膜，从而在最终得到的太阳能电池中不存在接触区金属层；接触区金属层也可以部分与第一氮化钛层反应生成氮化钛复合薄膜，从而在最终得到的太阳能电池中仍旧存在厚度减薄的接触区金属层，相应的，氮化钛复合薄膜则位于硅基底和接触区金属层之间。
需要说明的是，由于氮化钛是一种准金属材料，因此可以利用具有高导电性和低接触电阻率的第一氮化钛层和第二氮化钛层作为用于载流子传输和收集的电极，而不需要单独再设置电极。
但是，由于氮化钛接触的器件在近红外范围内表现出较强的寄生吸收，从而限制了受光面的电流密度，因此，优选太阳电池的背光面采用氮化钛层直接作为电池的电极，即在太阳电池的背光面应用整面的第二氮化钛层，从而简化太阳电池的结构和工艺流程。而在太阳电池的受光面，为了降低氮化钛的寄生吸收，可以采用厚度小于5纳米的超薄的第一氮化钛层和接触区金属层，使得在对第一氮化钛层和接触区金属层进行退火处理之后，第一氮化钛层可以与接触区金属层中的金属发生反应从而生成氮化钛复合薄膜，一方面可以利用氮化钛对硅基底表面进行钝化，抑制载流子的表面复合；另一方面可以有效分离和提取载流子，提高电池效率。
步骤202、在所述第一氮化钛层远离所述硅基底的一面设置第一电极。
在该步骤中，可以在制备得到第一氮化钛层之后，在第一氮化钛层远离硅基底的一面设置第一电极。
在本发明实施例中，可以采用丝网印刷的方式制备第一电极，具体的，在第一氧化钛层上丝网印刷第一低温电极浆料，并在小于或等于500℃的温度下烘干，得到第一电极。
需要说明的是，若太阳能电池中第一氮化钛层远离硅基底的一面设置有接触区金属层，并且在针对第一氮化钛层和接触区金属层进行退火处理后，第一氮化钛层与接触区金属层中的金属反应生成氮化钛复合薄膜，则第一电极设置在氮化钛复合薄膜远离硅基底的一面，或在残留有接触区金属层的情况下，第一电极设置在接触区金属层远离氮化钛复合薄膜的一面。
步骤203、在所述第二氮化钛层远离所述硅基底的一面设置第二电极。
在该步骤中，可以在制备得到第二氮化钛层之后，在第二氮化钛层远离硅基底的一面设置第二电极。
在本发明实施例中，可以采用丝网印刷的方式制备第二电极，具体的，在第二氧化钛层上丝网印刷第二低温电极浆料，并在小于或等于500℃的温度下烘干，得到第二电极。
需要说明的是，上述太阳电池和太阳电池的生产方法对应的部分两者可以参照，且具有相同或相似的有益效果。
此外，本发明实施例还提供了一种光伏组件，包括前述任一所述的太阳电池，太阳电池的两侧可以设置有封装胶膜、盖板、背板等。具有与前述的太阳电池相同或相似的有益效果。
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 (18)

1.一种太阳电池，其特征在于，所述太阳电池包括：
硅基底、第一氮化钛层以及第二氮化钛层；
所述第一氮化钛层具有空穴选择性，所述第二氮化钛层具有电子选择性；
所述第一氮化钛层和所述第二氮化钛层分别位于所述硅基底的向光面和背光面；
或，
所述第一氮化钛层和所述第二氮化钛层分别位于所述硅基底的背光面的第一区域和第二区域。
2.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述第一氮化钛层的功函数为4.7-5.5电子伏特，所述第二氮化钛层的功函数为4.0-4.6电子伏特。
3.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述第一氮化钛层中氮原子的数量与钛原子的数量的比值大于1.5，所述第二氮化钛层中氮原子的数量与钛原子的数量的比值在0.7-0.9的范围内。
4.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，所述第一氮化钛层和所述第二氮化钛层的厚度均为1-500纳米。
5.根据权利要求1所述的太阳电池，其特征在于，
所述第二氮化钛层包括氮化钛，以及掺杂在所述氮化钛中的掺杂元素，所述掺杂元素包括：砷、铝、磷和锌中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1中任一项所述的太阳电池，其特征在于，所述太阳电池还包括：
第一电极和第二电极；
所述第一电极设置于所述第一氮化钛层远离所述硅基底的一面，所述第二电极设置于所述第二氮化钛层远离所述硅基底的一面；
其中，所述第一电极和所述第二电极均选自：铝电极、银电极、铝/银复合电极、镍/铜/锡复合电极、铬/钯/银复合电极和镍/铜/银复合电极中的任意一种。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳电池，其特征在于，所述硅基底和所述第一氮化钛层之间设置有第一钝化隧穿层；
和/或，所述硅基底和所述第二氮化钛层之间设置有第二钝化隧穿层。
8.根据权利要求7中任一项所述的太阳电池，其特征在于，所述第一钝化隧穿层和所述第二钝化隧穿层的厚度均为0.1-5纳米；
所述第一钝化隧穿层和所述第二钝化隧穿层的材料均包括：本征非晶硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氢化非晶硅、碳化硅中的任意一种或多种。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳电池，其特征在于，在所述第一氮化钛层和所述第二氮化钛层分别位于所述硅基底的背光面的第一区域和第二区域的情况下，所述第一氮化钛层和所述第二氮化钛层之间电学绝缘。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳电池，其特征在于，所述第一氮化钛层的厚度为2-20纳米；
所述第二氮化钛层的厚度为1-15纳米。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳电池，其特征在于，所述太阳能电池还包括：接触区金属层；
所述接触区金属层设置在所述第一氮化钛层远离所述硅基底的一面；
其中，所述第一氮化钛层设置在所述硅基底的向光面，所述第一氮化钛层的厚度小于5纳米。
12.一种太阳电池的生产方法，其特征在于，所述方法包括：
在硅基底的向光面和背光面分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层；或，在所述硅基底的背光面的第一区域和第二区域分别制备所述第一氮化钛层和第二氮化钛层；
所述第一氮化钛层具有空穴选择性，所述第二氮化钛层具有电子选择性。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述制备第一氮化钛层的步骤，包括：
采用钛的氯化物前体作为钛源，采用氨气作为氮源，在300-500摄氏度的温度范围内进行热原子沉积，生成所述第一氮化钛层。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述制备第二氮化钛层的步骤，包括：
采用钛的有机前体作为钛源，采用氨气作为氮源，在100-300摄氏度的温度范围内进行热原子沉积，生成所述第二氮化钛层；
或，
采用钛钯，在氮气和氨气的气氛中，进行物理气相沉积反应溅射，生成所述第二氮化钛层；
其中，所述钛的有机前体包括：TDMAT、TDEAT和TEMAT中的任意一种或多种。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其特征在于，
所述第二氮化钛层的生成速率为所述第一氮化钛层生成速率的5-20倍。
16.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其特征在于，在硅基底的向光面和背光面分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层；或，在所述硅基底的背光面的第一区域和第二区域分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层的步骤之后，所述方法还包括：
在所述第一氮化钛层远离所述硅基底的一面设置第一电极；
在所述第二氮化钛层远离所述硅基底的一面设置第二电极。
17.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其特征在于，在硅基底的向光面和背光面分别制备第一氮化钛层和第二氮化钛层的步骤之后，所述方法还包括：
在所述第一氮化钛层远离所述硅基底的一面制备接触区金属层；
对所述第一氮化钛层和所述接触区金属层进行退火处理，所述第一氮化钛层与所述接触区金属层中的金属反应生成氮化钛复合薄膜；
其中，所述第一氮化钛层设置在所述硅基底的向光面，所述第一氮化钛层的厚度小于5纳米。
18.一种光伏组件，其特征在于，包括权利要求1-11中任一所述的太阳电池。
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