CN115799376B - 一种叠层光伏电池中间互联层结构及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种叠层光伏电池中间互联层结构及其制备方法与应用，所述叠层光伏电池中间互联层结构包括作为隧穿结的重掺杂PIN结构；所述重掺杂PIN结构的材料包括微晶氧化硅。本发明采用重掺杂PIN结构有利于减少中间互联层的光学吸收，保证底层电池的光学利用，进一步提升了叠层光伏电池的开路电压和短路电流；同时，采用宽带隙材料，可以有利于提高透过率和低寄生吸收，并且调配光谱折射率，进一步提高了光学透明性，降低了光反射。
Description
技术领域
本发明属于光伏电池技术领域，涉及一种叠层光伏电池中间互联层结构及其制备方法与应用。
背景技术
提高太阳光利用率、降低电池内部载流子复合是提升太阳能光伏电池效率的主要技术途径与原则。光伏叠层电池通过将不同禁带宽度的电池组合，拓宽太阳光谱吸收范围，通过不同子电池对太阳光谱进行分段利用，提高太阳能利用率，实现光伏电池转换效率的提升。
在钙钛矿/晶硅叠层电池技术中，顶层钙钛矿太阳电池可实现1.65eV~1.75eV光学带隙范围内的调节，与底层1.12eV晶硅太阳电池相结合，可实现对300nm~1100nm太阳光波长范围内的全吸收。中间互联层作为联接层，在叠层电池结构中起到光学和电学的双重耦合作用，对实现高效率的叠层光伏电池起到至关重要的作用。中间互联层电学主要作用是形成子电池间的欧姆接触、以最小的电阻损耗有效复合载流子。中间互联层光学主要作用是高透过率、低寄生吸收，调配光谱折射率，提高光学透明性，降低光反射。
CN 114512613A公开了一种钙钛矿/钙钛矿两端叠层太阳电池的中间连接层结构及其制备方法和应用，以铟锌氧化物/自组装单分子层(IZO/SAM)中间连接层，增强了近红外光的透过率，使得全钙钛矿两端叠层太阳电池的电流得到提高，且实现了高效的性能，表现出巨大的应用潜力；解决了现有技术中存在的金属薄层的原子扩散和全钙钛矿两端叠层太阳电池的中间连接层近红外光透过率低的问题。
CN 112018100A公开了一种硅/钙钛矿叠层太阳能电池及其制备方法，该硅/钙钛矿叠层太阳能电池包括硅电池，用作所述硅/钙钛矿叠层太阳能电池的底电池；钙钛矿电池，用作所述硅/钙钛矿叠层太阳能电池的顶电池；和位于所述硅电池和所述钙钛矿电池之间的中间透明导电层。硅/钙钛矿叠层太阳能电池的硅电池和钙钛矿电池采用并联结构，中间透明导电层作为正极或负极，顶电池的前电极和底电池的背电极一起形成相应的负极或正极。并联结构的硅/钙钛矿叠层电池中，钙钛矿电池与硅电池的光电流彼此独立，可以提升硅电池的光电流，从而获得相对于单结硅电池更高的光电效率。
以上技术方案与现有产线不兼容，且其光学和电学性能还有待进一步提高，因此，开发一种合适钙钛矿/晶硅叠层电池器件的中间层具有广泛应用前景。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种叠层光伏电池中间互联层结构及其制备方法与应用，采用宽带隙材料，可以有利于提高透过率和低寄生吸收，并且调配光谱折射率，进一步提高了光学透明性，降低了光反射。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种叠层光伏电池中间互联层结构，所述叠层光伏电池中间互联层结构包括作为隧穿结的重掺杂PIN结构；
所述重掺杂PIN结构的材料包括微晶氧化硅。
本发明提供的叠层光伏电池中间互联层结构中重掺杂PIN结构有利于减少中间互联层的光学吸收，保证底层电池的光学利用，进一步提升了叠层光伏电池的开路电压和短路电流；同时，采用宽带隙材料，可以有利于提高透过率和低寄生吸收，并且调配光谱折射率，进一步提高了光学透明性，降低了光反射。
本发明所述的叠层光伏电池中间互联层结构设置于顶子电池单元和底子电池单元之间，提供了良好的表面钝化。
本发明所述叠层光伏电池中间互联层结构适用于本领域常规的顶子电池单元和底子电池单元结构，示例性的，适用于钙钛矿/PERC叠层光伏电池、钙钛矿/TOPCON叠层光伏电池或钙钛矿/HJT叠层光伏电池。
优选地，所述重掺杂PIN结构包括层叠设置的P型重掺杂层和N型重掺杂层。
优选地，所述P型重掺杂层的厚度为5~20nm，例如可以是5nm、10nm、15nm、18nm或20nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述P型重掺杂层的材料包括P型重掺杂微晶氧化硅（P+-u-SiOx），示例性的，P+-u-SiOx中x为1~2，例如可以是1、1.2、1.4、1.6、1.8或2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述N型重掺杂层的厚度为5~20nm，例如可以是5nm、10nm、15nm、18nm或20nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明提供的叠层光伏电池中间互联层结构为半导体-绝缘层-半导体量子隧穿结构，使得多子隧穿，有效阻挡了顶、子电池少子表面复合，极大的降低了复合电流。
优选地，所述N型重掺杂氧化硅的材料包括N型重掺杂微晶氧化硅（N+-u-SiOx），示例性的，N+-u-SiOx中x为1~2，例如可以是1、1.2、1.4、1.6、1.8或2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述P型重掺杂层和N型重掺杂层之间设置有中间绝缘层。
优选地，所述中间绝缘层的材料包括微晶氧化硅（u-SiOx），示例性的，u-SiOx中x为1~2，例如可以是1、1.2、1.4、1.6、1.8或2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明设置中间绝缘层，可以有效的钝化接触界面，提高叠层光伏电池中间互联层结构的多子隧穿，降低靠近叠层光伏电池中间互联层结构处的少子传输，从而提高了传输电流和开路电压。
优选地，所述中间绝缘层的厚度为0.5~2nm，例如可以是0.5nm、1nm、1.5nm、1.8nm或2nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述叠层光伏电池中间互联层结构的制备方法，所述制备方法包括：
采用PECVD沉积法，得到叠层光伏电池中间互联层结构。
本发明提供的制备方法与现有晶硅太阳能电池产线相容，工艺简单，生产成本低，有利于降低光伏电池的度电成本。
优选地，采用PECVD沉积法得到叠层光伏电池中间互联层结构的P型重掺杂层。
优选地，沉积所述P型重掺杂层时，温度为150~200℃，例如可以是150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述P型重掺杂层时，氮气气压为0.5~1Torr，例如可以是0.5Torr、0.6Torr、0.7Torr、0.8Torr、0.9Torr或1Torr，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述P型重掺杂层时，真空度为1E-7以上，例如可以是1E-7、5×1E-7、1E-8、5×1E-8或1E-9，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述P型重掺杂层的功率为20~50W，例如可以是20W、30W、40W、45W或50W，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述P型重掺杂层，通入的气体为硅烷、二氧化碳和硼烷。
优选地，所述硅烷的流量为1~1.5sccm，例如可以是1sccm、1.2sccm、1.3sccm、1.4sccm或1.5sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1.4sccm。
优选地，所述二氧化碳的流量为0~0.2sccm且不为0，例如可以是0.05sccm、0.1sccm、0.15sccm、0.18sccm或0.2sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。通过二氧化碳的流量调控实现P型重掺杂层1.79~1.93的带隙调控。
优选地，所述硼烷的流量为0.5~1sccm，例如可以是0.5sccm、0.6sccm、0.7sccm、0.8sccm、0.9sccm或1sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.7sccm。
优选地，所述硅烷经过氢气稀释。
优选地，所述硼烷经过惰性气体稀释。
优选地，采用PECVD沉积法得到叠层光伏电池中间互联层结构的N型重掺杂层。
优选地，沉积所述N型重掺杂层时，温度为150~200℃，例如可以是150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述N型重掺杂层时，氮气气压为0.5~1Torr，例如可以是0.5Torr、0.6Torr、0.7Torr、0.8Torr、0.9Torr或1Torr，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述N型重掺杂层时，真空度为1E-7以上，例如可以是1E-7、5×1E-7、1E-8、5×1E-8或1E-9，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述N型重掺杂层的功率为20~50W，例如可以是20W、30W、40W、45W或50W，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述N型重掺杂层，通入的气体为硅烷、二氧化碳和磷烷。
优选地，所述硅烷的流量为1~1.5sccm，例如可以是1sccm、1.2sccm、1.3sccm、1.4sccm或1.5sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1.4sccm。
优选地，所述二氧化碳的流量为0~0.2sccm且不为0，例如可以是0.05sccm、0.1sccm、0.15sccm、0.18sccm或0.2sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。通过二氧化碳的流量调控实现N型重掺杂层1.79~1.93的带隙调控。
优选地，所述磷烷的流量为0.5~1sccm，例如可以是0.5sccm、0.6sccm、0.7sccm、0.8sccm、0.9sccm或1sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.7sccm。
优选地，所述硅烷经过氢气稀释。
优选地，采用PECVD沉积法得到叠层光伏电池中间互联层结构的中间绝缘层。
优选地，沉积所述中间绝缘层时，底子电池单元的温度为150~200℃，例如可以是150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述中间绝缘层时，氮气气压为0.5~1Torr，例如可以是0.5Torr、0.6Torr、0.7Torr、0.8Torr、0.9Torr或1Torr，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述中间绝缘层时，真空度为1E-7以上，例如可以是1E-7、5×1E-7、1E-8、5×1E-8或1E-9，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述中间绝缘层的功率为100~200W，例如可以是100W、120W、150W、180W或200W，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，沉积所述中间绝缘层，通入的气体为硅烷、二氧化碳和氦气。
优选地，所述硅烷的流量为0.5~1.5sccm，例如可以是0.5sccm、0.8sccm、1sccm、1.2sccm或1.5sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1sccm。
优选地，所述二氧化碳的流量为0~0.4sccm且不为0，例如可以是0.1sccm、0.2sccm、0.3sccm、0.35sccm或0.4sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，通入流量为0~0.4sccm的二氧化碳实现中间绝缘层1.72~2.5的带隙调控。
优选地，所述氦气的流量为60~80sccm，例如可以是60sccm、69sccm、70sccm、75sccm或80sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为69sccm。
优选地，所述硅烷经过氢气稀释。
第三方面，本发明提供了一种钙钛矿/晶硅叠层光伏电池结构，所述钙钛矿/晶硅叠层光伏电池结构中含有如第一方面所述的叠层光伏电池中间互联层结构。
优选地，所述钙钛矿/晶硅叠层光伏电池结构包括顶子电池单元、底子电池单元和叠层光伏电池中间互联层结构；所述顶子电池单元和底子电池单元之间设置叠层光伏电池中间互联层结构。
优选地，所述顶子电池单元为宽带隙钙钛矿顶子电池单元。
优选地，所述底子电池单元为窄带隙晶硅底子电池单元。
为保证最优电流匹配，顶子电池单元的光学带隙大于底子电池单元的光学带隙，顶子电池单元的光学带隙在1.65eV~1.75eV内。
优选地，所述底子电池单元包括层叠设置的顶部和底部，顶部与叠层光伏电池中间互联层结构相联。
优选地，所述底子电池单元与叠层光伏电池中间互联层结构相联处的重掺杂层与底子电池单元的顶部均为N型或均为P型。
当底子电池单元的顶部为N型时，则底子电池单元与叠层光伏电池中间互联层结构相联处为N型重掺杂层，实现N/N+高低结场钝化，加速载流子分离，降低表面复合；当底子电池单元的顶部为P型时，则底子电池单元与叠层光伏电池中间互联层结构相联处为P型重掺杂层，实现P/P+高低结场钝化，加速载流子分离，降低表面复合。
第四方面，本发明提供了一种光伏电池，所述光伏电池中含有如第一方面所述的叠层光伏电池中间互联层结构或第三方面所述的钙钛矿/晶硅叠层光伏电池结构。
由以上技术方案，本发明的有益效果如下：
（1）本发明采用重掺杂PIN结构有利于减少中间互联层的光学吸收，保证底层电池的光学利用，进一步提升了叠层光伏电池的开路电压和短路电流；同时，采用宽带隙材料，可以有利于提高透过率和低寄生吸收，并且调配光谱折射率，进一步提高了光学透明性，降低了光反射。
（2）叠层光伏电池中间互联层结构中设置中间绝缘层，可以有效的钝化接触界面，提高叠层光伏电池中间互联层结构的多子隧穿，降低靠近叠层光伏电池中间互联层结构处的少子传输，从而提高了传输电流和开路电压。
附图说明
图1是本发明所提供的钙钛矿/晶硅叠层光伏电池的结构示意图。
图2是实施例1中钙钛矿/晶硅PERC叠层光伏电池的结构示意图。
图3是实施例2中钙钛矿/晶硅TOPCON叠层光伏电池的结构示意图。
图4是实施例3中钙钛矿/晶硅HIT叠层光伏电池的结构示意图。
其中，1-顶子电池单元，2-叠层光伏电池中间互联层结构，3-底子电池单元，4-透明导电玻璃，5-电极，6-空穴传输层，7-钙钛矿材料层，8-P型重掺杂层，9-中间绝缘层，10-N型重掺杂层，11-底子电池单元顶部，12-底子电池单元底部，13-氧化铝层，14-氮化硅层，15-铝电极层，16-氧化硅层，17-晶体硅层，18-本征非晶硅层。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
本发明提供的叠层光伏电池中间互联层结构，设置于顶子电池单元和底子电池单元之间，组成钙钛矿/晶硅叠层光伏电池，如图1所示，钙钛矿/晶硅叠层光伏电池包括由上往下层叠设置的顶子电池单元1，叠层光伏电池中间互联层结构2和底子电池单元3，顶子电池单元1和底子电池单元3的另一侧分别设置透明导电玻璃4，并连接电极5。
按照接受太阳光先后顺序，顶子电池单元1作为太阳光入射侧定义为第一受光体，第二受光体为叠层光伏电池中间互联层结构2，而第三受光体为底子电池单元3；按照沉积先后顺序，首先构建电池的底子电池单元3，其次构建叠层光伏电池中间互联层结构2，最终构建顶子电池单元1。
实施例1
本实施例提供了一种钙钛矿/晶硅PERC叠层光伏电池，如图2所示，所述钙钛矿/晶硅PERC叠层光伏电池中包括叠层光伏电池中间互联层结构；所述叠层光伏电池中间互联层结构为由上至下层叠设置的P型重掺杂层8、中间绝缘层9和N型重掺杂层10。
所述P型重掺杂层8的厚度为10nm，材料为P型重掺杂微晶氧化硅P+-u-SiOx，x为1~2。
所述中间绝缘层9的厚度为1nm，材料为微晶氧化硅u-SiOx，x为1~2。
所述N型重掺杂层10的厚度为10nm，材料为N型重掺杂微晶氧化硅N+-u-SiOx，x为1~2。
所述P型重掺杂层8与顶子电池单元1相联，所述顶子电池单元1为宽带隙钙钛矿顶子电池单元，包括呈夹心结构的空穴传输层6和钙钛矿材料层7。
所述N型重掺杂层10与底子电池单元3相联，底子电池单元3包括层叠设置的底子电池单元顶部11和底子电池单元底部12，与N型重掺杂层10接触处为底子电池单元顶部11，所述底子电池单元顶部11的材料为N型晶体硅，所述底子电池单元底部12的材料为P型晶体硅。所述底子电池单元底部12另一侧与氧化铝层13相联，氧化铝层13与氮化硅层14相联，氮化硅层14的底部为铝电极层15。
所述叠层光伏电池中间互联层结构的制备方法包括：
根据钙钛矿/晶硅PERC叠层光伏电池的结构采用PECVD依次沉积N型重掺杂层10、中间绝缘层9和P型重掺杂层8。具体如下：
（1）在温度为160℃、氮气气压为0.7Torr和真空度为1E-7的条件下，设置功率为30W，通入经过氢气稀释后的硅烷、二氧化碳和磷烷，硅烷流量为1.4sccm，二氧化碳流量为0.1sccm，磷烷的流量为0.7sccm，沉积得到N型重掺杂层10；
（2）在温度为180℃、氮气气压为0.8Torr和真空度为1E-7的条件下，设置功率为150W，通入经过氢气稀释的硅烷、二氧化碳和氦气，硅烷流量为1sccm，二氧化碳流量为0.2sccm，氦气的流量为69sccm，沉积得到中间绝缘层9；
（3）在温度为180℃、氮气气压为0.8Torr和真空度为1E-7的条件下，设置功率为30W，通入经过氢气稀释后的硅烷、二氧化碳和经过氦气稀释的硼烷，硅烷流量为1.4sccm，二氧化碳流量为0.1sccm，硼烷的流量为0.7sccm，沉积得到P型重掺杂层8。
实施例2
本实施例提供了一种钙钛矿/晶硅TOPCON叠层光伏电池，如图3所示，所述钙钛矿/晶硅TOPCON叠层光伏电池中包括叠层光伏电池中间互联层结构；所述叠层光伏电池中间互联层结构为由上至下层叠设置的P型重掺杂层8、中间绝缘层9和N型重掺杂层10。
所述P型重掺杂层8的厚度为5nm，材料为P型重掺杂微晶氧化硅P+-u-SiOx，x为1~2。
所述中间绝缘层9的厚度为0.5nm，材料为微晶氧化硅u-SiOx，x为1~2。
所述N型重掺杂层10的厚度为5nm，材料为N型重掺杂微晶氧化硅N+-u-SiOx，x为1~2。
所述P型重掺杂层8与顶子电池单元1相联，所述顶子电池单元1为宽带隙钙钛矿顶子电池单元，包括呈夹心结构的空穴传输层6和钙钛矿材料层7。
所述N型重掺杂层10与底子电池单元3相联，底子电池单元3包括层叠设置的底子电池单元顶部11和底子电池单元底部12，与N型重掺杂层10接触处为底子电池单元顶部11，所述底子电池单元顶部11的材料为N型多晶硅，所述底子电池单元底部12的材料为P型晶体硅。所述底子电池单元顶部11和底子电池单元底部12之间还包括氧化硅层16和N型晶体硅层，所述底子电池单元底部12另一侧与氮化硅层14相联，氮化硅层14的底部为电极5。
所述叠层光伏电池中间互联层结构的制备方法包括：
根据钙钛矿/晶硅TOPCON叠层光伏电池的结构采用PECVD依次沉积N型重掺杂层10、中间绝缘层9和P型重掺杂层8。具体如下：
（1）在温度为200℃、氮气气压为0.5Torr和真空度为1E-7的条件下，设置功率为20W，通入经过氢气稀释后的硅烷、二氧化碳和磷烷，硅烷流量为1.4sccm，二氧化碳流量为0.1sccm，磷烷的流量为0.7sccm，沉积得到N型重掺杂层10；
（2）在温度为200℃、氮气气压为0.5Torr和真空度为1E-7的条件下，设置功率为100W，通入经过氢气稀释的硅烷、二氧化碳和氦气，硅烷流量为1sccm，二氧化碳流量为0.2sccm，氦气的流量为69sccm，沉积得到中间绝缘层9；
（3）在温度为200℃、氮气气压为0.5Torr和真空度为1E-7的条件下，设置功率为20W，通入经过氢气稀释后的硅烷、二氧化碳和经过氦气稀释的硼烷，硅烷流量为1.4sccm，二氧化碳流量为0.1sccm，硼烷的流量为0.7sccm，沉积得到P型重掺杂层8。
实施例3
本实施例提供了一种钙钛矿/晶硅HIT叠层光伏电池，如图4所示，所述钙钛矿/晶硅HIT叠层光伏电池中包括叠层光伏电池中间互联层结构；所述叠层光伏电池中间互联层结构为由上至下层叠设置的N型重掺杂层10、中间绝缘层9和P型重掺杂层8。
所述P型重掺杂层8的厚度为20nm，材料为P型重掺杂微晶氧化硅P+-u-SiOx，x为1~2。
所述中间绝缘层9的厚度为2nm，材料为微晶氧化硅u-SiOx，x为1~2。
所述N型重掺杂层10的厚度为20nm，材料为N型重掺杂微晶氧化硅N+-u-SiOx，x为1~2。
所述N型重掺杂层10与顶子电池单元1相联，所述顶子电池单元1为宽带隙钙钛矿顶子电池单元，包括呈夹心结构的空穴传输层6和钙钛矿材料层7。
所述P型重掺杂层8与底子电池单元3相联，底子电池单元3包括层叠设置的底子电池单元顶部11和底子电池单元底部12，与P型重掺杂层8接触处为底子电池单元顶部11，所述底子电池单元顶部11的材料为P型掺杂的非晶硅层，所述底子电池单元底部12的材料为N型掺杂的非晶硅层。所述底子电池单元顶部11和底子电池单元底部12之间还包括晶体硅层17和本征非晶硅层18。
所述叠层光伏电池中间互联层结构的制备方法包括：
根据钙钛矿/晶硅HIT叠层光伏电池的结构采用PECVD依次沉积P型重掺杂层8、中间绝缘层9和N型重掺杂层10。具体如下：
（1）在温度为150℃、氮气气压为1Torr和真空度为1E-7的条件下，设置功率为50W，通入经过氢气稀释后的硅烷、二氧化碳和经过氦气稀释的硼烷，硅烷流量为1.4sccm，二氧化碳流量为0.1sccm，硼烷的流量为0.7sccm，沉积得到P型重掺杂层8；
（2）在温度为150℃、氮气气压为1Torr和真空度为1E-7的条件下，设置功率为200W，通入经过氢气稀释的硅烷、二氧化碳和氦气，硅烷流量为1sccm，二氧化碳流量为0.2sccm，氦气的流量为69sccm，沉积得到中间绝缘层9；
（3）在温度为150℃、氮气气压为1Torr和真空度为1E-7的条件下，设置功率为50W，通入经过氢气稀释后的硅烷、二氧化碳和磷烷，硅烷流量为1.4sccm，二氧化碳流量为0.1sccm，磷烷的流量为0.7sccm，沉积得到N型重掺杂层10。
本发明采用重掺杂宽禁带P型半导体-绝缘层-宽禁带N型半导体量子隧穿(PIN)结构有利于减少中间互联层的光学吸收，保证底层电池的光学利用，进一步提升了叠层光伏电池的开路电压和短路电流；同时，采用含氢氧化材料，可实现表面悬挂键钝化，有利于降低表面复合，并且氧含量有利于调配光谱折射率，进一步提高了光学透明性，降低了光反射，达到最优性能。
当叠层光伏电池中间互联层结构不含有中间绝缘层时，接触界面之间相互影响，载流子传输过程受能带带尾态、深能级缺陷等，难以调控载流子复合速率，降低了多子隧穿复合。
当叠层光伏电池中间互联层结构的厚度增加时，光程及载流子扩散长度增大，同时绝缘层厚度增大，降低多子隧穿概率，并无法阻挡顶、子电池少子复合，从而影响光电性能。
本发明提供的宽带隙材料以薄微晶氧化硅构建叠层光伏电池中间互联层结构，有利于提高红外波段光谱透过率，并且低寄生吸收，通过调配氧含量优化光谱折射率，提高光学透明性，降低光反射。同时，沉积工艺温度低，与钙钛矿电池、异质结等温度敏感电池匹配性高，不影响钙钛矿电池、异质结电池性能。
综上所述，本发明采用重掺杂PIN结构有利于减少中间互联层的光学吸收，保证底层电池的光学利用，进一步提升了叠层光伏电池的开路电压和短路电流；同时，采用宽带隙材料，可以有利于提高透过率和低寄生吸收，并且调配光谱折射率，进一步提高了光学透明性，降低了光反射；叠层光伏电池中间互联层结构中设置中间绝缘层，可以有效的钝化接触界面，提高叠层光伏电池中间互联层结构的多子隧穿，降低靠近叠层光伏电池中间互联层结构处的少子传输，从而提高了传输电流和开路电压。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (9)
1.一种叠层光伏电池中间互联层结构，其特征在于，所述叠层光伏电池中间互联层结构包括作为隧穿结的重掺杂PIN结构；所述重掺杂PIN结构包括层叠设置的P型重掺杂层和N型重掺杂层；所述重掺杂PIN结构的材料包括微晶氧化硅；
所述P型重掺杂层和N型重掺杂层之间设置有中间绝缘层；
所述中间绝缘层的材料包括微晶氧化硅；
所述中间绝缘层的厚度为0.5~2nm。
2.根据权利要求1所述的叠层光伏电池中间互联层结构，其特征在于，所述P型重掺杂层的厚度为5~20nm；
所述P型重掺杂层的材料包括P型重掺杂微晶氧化硅；
所述N型重掺杂层的厚度为5~20nm；
所述N型重掺杂氧化硅的材料包括N型重掺杂微晶氧化硅。
3.一种根据权利要求1或2所述叠层光伏电池中间互联层结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
采用PECVD沉积法，得到叠层光伏电池中间互联层结构。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，采用PECVD沉积法得到叠层光伏电池中间互联层结构的P型重掺杂层；
沉积所述P型重掺杂层时，温度为150~200℃；
沉积所述P型重掺杂层时，氮气气压为0.5~1Torr；
沉积所述P型重掺杂层时，真空度为1E-7以上；
沉积所述P型重掺杂层的功率为20~50W；
沉积所述P型重掺杂层，通入的气体为硅烷、二氧化碳和硼烷；
所述硅烷的流量为1~1.5sccm；
所述二氧化碳的流量为0~0.2sccm且不为0；
所述硼烷的流量为0.5~1sccm；
所述硅烷经过氢气稀释；
所述硼烷经过惰性气体稀释。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，采用PECVD沉积法得到叠层光伏电池中间互联层结构的N型重掺杂层；
沉积所述N型重掺杂层时，温度为150~200℃；
沉积所述N型重掺杂层时，氮气气压为0.5~1Torr；
沉积所述N型重掺杂层时，真空度为1E-7以上；
沉积所述N型重掺杂层的功率为20~50W；
沉积所述N型重掺杂层时，通入的气体为硅烷、二氧化碳和磷烷；
所述硅烷的流量为1~1.5sccm；
所述二氧化碳的流量为0~0.2sccm且不为0；
所述磷烷的流量为0.5~1sccm；
所述硅烷经过氢气稀释。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，采用PECVD沉积法得到叠层光伏电池中间互联层结构的中间绝缘层；
沉积所述中间绝缘层时，温度为150~200℃；
沉积所述中间绝缘层时，氮气气压为0.5~1Torr；
沉积所述中间绝缘层时，真空度为1E-7以上；
沉积所述中间绝缘层的功率为100~200W；
沉积所述中间绝缘层，通入的气体为硅烷、二氧化碳和氦气；
所述硅烷的流量为0.5~1.5sccm；
所述二氧化碳的流量为0~0.4sccm且不为0；
所述氦气的流量为60~80sccm；
所述硅烷经过氢气稀释。
7.一种钙钛矿/晶硅叠层光伏电池结构，其特征在于，所述钙钛矿/晶硅叠层光伏电池结构中含有如权利要求1或2所述的叠层光伏电池中间互联层结构。
8.根据权利要求7所述的钙钛矿/晶硅叠层光伏电池结构，其特征在于，所述钙钛矿/晶硅叠层光伏电池结构包括顶子电池单元、底子电池单元和叠层光伏电池中间互联层结构；所述顶子电池单元和底子电池单元之间设置叠层光伏电池中间互联层结构；
所述顶子电池单元为宽带隙钙钛矿顶子电池单元；
所述底子电池单元为窄带隙晶硅底子电池单元；
所述底子电池单元的顶部与叠层光伏电池中间互联层结构相联；
所述叠层光伏电池中间互联层结构与底子电池单元相联处的重掺杂层与底子电池单元的顶部均为N型或均为P型。
9.一种光伏电池，其特征在于，所述光伏电池中含有如权利要求1或2所述的叠层光伏电池中间互联层结构或权利要求7或8所述的钙钛矿/晶硅叠层光伏电池结构。
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