CN116435380A - 一种太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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洪承健
黄涛
李齐龙
张泽
陈剑
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Abstract

本申请公开了一种太阳能电池，所述太阳能电池具有光吸收层，所述光吸收层的受光面或背光面的至少一侧上具有TCO层，所述TCO层包含层叠设置的第一TCO层和第二TCO层，其中，所述第一TCO层电导率大于所述第二TCO层，且所述第二TCO层透光率大于所述第一TCO层；所述第一TCO层至所述光吸收层的距离比所述第二TCO层更近；所述第一TCO层的厚度与所述第二TCO层的厚度比为1：(1～14)，本申请还提供一种太阳能电池的制备方法。本申请提供的太阳能电池，所述第一TCO层成膜后具有优秀的迁移率，可以降低接触电阻，增大电流，改善电池的电学性能，第二TCO层进一步可以运用RPD方法沉积，离子轰击能量低，对膜层损伤小，薄膜退火后透过性较好，可以改善电池的光学性能。

Description

一种太阳能电池及其制备方法
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池及其制备方法。
背景技术
TCO薄膜在太阳能电池中起到减反层和横向传输的作用，故要求其具有较高的透明度和较高的载流子迁移率。长久以来，制备TCO的主要方法为磁控溅射沉积(磁控溅射沉积简称Sputter)，其优点在于沉积速度快，成膜纯度高、均匀性好，与基底结合性好，但其存在超过100eV的高能离子，对薄膜和衬底的损伤较大，且一般要求衬底加热或后退火200℃左右才能获得高质量的ITO薄膜；反应等离子体沉积(Reactive Plasma Deposition，RPD)是近几年逐渐发展起来的一种优势明显的薄膜沉积方法，其具有沉积速率高、离子损伤小、沉积温度低、可利用的靶材种类多、靶材利用率高等独特优势，是一种很有研究前景的方法。但是其同时具有设备复杂，沉积时粉尘较大，只能单面沉积，应用在量产中产能较低等缺点。
发明内容
针对上述问题，本申请提出了一种提高膜层载流子迁移率和电池效率的太阳能电池及其制备方法。
本申请提供一种太阳能电池，所述太阳能电池具有光吸收层，所述光吸收层的至少一侧表面具有TCO层，所述TCO层包含层叠设置的第一TCO层和第二TCO层，其中，
所述第一TCO层电导率大于所述第二TCO层，且所述第二TCO层透光率大于所述第一TCO层；
所述第一TCO层至所述光吸收层的距离比所述第二TCO层更近；
所述第一TCO层的厚度与所述第二TCO层的厚度比为1：(1～14)。
进一步地，所述第二TCO层在800～1200nm波段透光率大于所述第一TCO层。
进一步地，所述第一TCO层和所述第二TCO层的总厚度为50～150nm，优选70～130nm。
进一步地，所述第一TCO层为含有掺杂元素的晶化氧化铟基透明氧化物层，其中掺杂元素的总量不超过1％wt。
进一步地，所述掺杂元素为Zr和/或Ga元素。
进一步地，所述第二TCO层选自ITO层、IWO层、IWTO层、ICO层、AZO层或GZO层中的一种。
本申请提供一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备太阳能电池的光吸收层；
在所述光吸收层上制备第一TCO层，
在第一TCO层背离所述光吸收层的一侧表面制备第二TCO层。
进一步地，所述第一TCO层通过磁控溅射工艺沉积得到。
进一步地，所述第二TCO层通过反应等离子体沉积工艺沉积得到。
进一步地，通过磁控溅射Sputter设备在所述光吸收层的一侧表面沉积第一TCO层，其中所用参数为氩气流量为150～250sccm，氧气流量为2～14sccm，水汽流量为0～10sccm，镀膜腔室压力为0.2～0.4Pa，衬底温度为室温，镀膜速度为2.5～4.0m/min。
进一步地，通过反应等离子沉积RPD设备于第一TCO层上沉积第二TCO层，其中所用参数为氧气：氩气＝1:(2～6)，衬底温度为室温，镀膜速度为8.0～15mm/s。
本申请提供的太阳能电池，所述第一TCO层成膜后具有优秀的迁移率，可以降低接触电阻，增大电流，改善电池的电学性能，第二TCO层运用RPD方法沉积，离子轰击能量低，对所述光吸收层损伤小，第二TCO层退火后透过性较好，可以改善电池的光学性能。
附图说明
附图用于更好地理解本申请，不构成对本申请的不当限定。其中：
图1为本申请提供的硅基太阳能电池的结构示意图。
图2为本申请提供的钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
附图标记说明
1-金属电极层，2-背面TCO层，3-第一非晶硅层，4-第二非晶硅层，5-硅基底层，6-第三非晶硅层，7-第四非晶硅层，8-第一TCO层，9-第二TCO层，10-钙钛矿基底，11-电子传输层，12-空穴传输层，13-玻璃。
具体实施方式
以下对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。在本申请中上下位置依据光线入射方向而定，光线入射处为上。
通常情况下，在设计电池时，TCO膜层的厚度和载流子浓度受其减反射能力和横向传导需求的限制，调整空间有限，所以TCO薄膜的性能只能通过提高其载流子迁移率来优化，那么要如何在提高TCO膜层载流子迁移率的同时，保证膜层整体有着较好的透过率则成为问题的关键所在。
基于此，本申请提供了一种在光线入射面采用叠层TCO结构的太阳能电池，所述太阳能电池具有光吸收层，所述光吸收层的至少一侧表面具有TCO层，所述TCO层包含层叠设置的第一TCO层和第二TCO层，其中，
所述第一TCO层电导率大于所述第二TCO层，且所述第二TCO层透光率大于所述第一TCO层；所述第二TCO层透光率大于所述第一TCO层。所述第一TCO层至所述光吸收层的距离比所述第二TCO层更近；
所述第一TCO层需要具有较好的导电率，以改善与第一非晶硅层的接触电阻，利于太阳能电池产的电子的导出，第二TCO层需要具有较高的透过率，以提高穿透TCO膜层达到电池光吸收层的光子数量。
所述第一TCO层的厚度与所述第二TCO层的厚度比为1：(1～14)。例如可以为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14。
在本申请中，所述第一TCO层和所述第二TCO层的厚度总厚度为50～150nm，优选70～130nm。例如可以为50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm或150nm。
当所述第一TCO层和所述第二TCO层的总厚度大于150nm时，整个TCO层的透过率会下降，当所述第一TCO层和所述第二TCO层的总厚度小于50nm时，由于TCO层太薄，无法设计叠层结构。
所述第一TCO层仅用于优化接触电阻，所选材料以高迁移率为首要考虑，膜层厚度不宜过大，以TCO总厚度100nm为例，第一TCO层沉积厚度为15～50nm均可达到改善接触电阻的作用；剩余膜层由高透光率的第二TCO层补足，已达到改善膜层整体光学性能的效果。第一TCO层沉积厚度，当其厚度低于10nm时，其本身的膜厚均匀性将劣化，最终的TCO膜透光率降低，并且界面的接触不佳，接触电阻将受损，使得TCO膜层导电率降低。基于目前TCO导电膜的膜厚基本上不超过150nm，因此，所述第一TCO层的厚度与所述第二TCO层的厚度比不低于1：14；其中，更优选所述第一TCO层的厚度与所述第二TCO层的厚度比为1：(2～9)。
具体地，所述第一TCO层、第二TCO层的厚度选择范围如表1。
表1
第一TCO层与第二TCO层的厚度比 第一TCO层的厚度nm 第二TCO层的厚度nm
1:2 23～43 47～87
1:3 18～23 53～98
1:4 14～26 56～104
1:5 12～22 58～108
1:6 10～19 60～111
1:7 9～16 61～114
1:8 8～14 62～116
1:9 7～13 63～117
更进一步的实施例中，在800～1200nm波段，所述第二TCO层透光率大于所述第一TCO层。上述波段，对于太阳能电池而言能量利用率高，并且更易于穿透至太阳能电池片的光吸收层。因此所述第一TCO层的透光率大于第二TCO层的透光率，可以更好地将透光率的提升转变成太阳能电池片的转换效果得提升。
更进一步的实施例中，第一TCO层优选为掺杂元素总含量不超过1wt％的晶化氧化铟基透明氧化物导电材料。上述材料由于含有较纯且晶化的In2O3和较低的掺杂含量(<1％)，从而可以抑制氧缺陷的产生，导致第一TCO层晶界缺陷较少，载流子传导时受到的阻力小，迁移率提高，导电性较好。
更进一步的方法实施例中，所述第一TCO层优选采用磁控溅射Sputter沉积工艺形成。由于Sputter沉积的薄膜结合性能好、纯度高的优点，可以进一步放大此种靶材的优势，使得第一TCO层与n型掺杂非晶硅层n-a-Si:H形成良好的接触，有效的降低接触电阻，提高载流子从硅片向第一TCO层传导速率，提高太阳能电池的短路电流和转换效率。
更进一步的实施例中，第一TCO层为含有掺杂元素的晶化氧化铟基透明氧化物层，掺杂元素为Zr和/或Ga，在所述第一TCO层中所述掺杂元素的总质量分数不超过1wt％，例如可以为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％。其中高价金属元素Zr的掺杂导致了薄膜向(400)晶面择优取向转变，促使第一TCO层的In2O3具有更好的晶化程度，高质量的晶体晶界较少，因此载流子在晶界处的散射少，膜层的迁移率较高；而Ga的氧活性比较小，跟氧反应少，所以成膜后的氧空穴比较多，载流子浓度变高，电阻率降低。但高质量的晶体晶界变少或者高的载流子浓度会增大自由载流子吸收，会导致透过率降低。
更进一步的实施例中上述第二TCO层可以选自掺锡氧化铟层(ITO层)、掺钨氧化铟层(IWO层)、掺钨锡氧化铟层(IWTO层)、掺铈氧化铟层(ICO层)、掺铝氧化锌层(AZO层)或掺镓氧化锌层(GZO层)中的一种。优选为ICO。
所述第二TCO层进一步优选采用反应等离子沉积RPD工艺形成。第二TCO层的主要目的是改善光学性能，利用RPD离子轰击能量低，对TCO层的损伤较小，可以获得稳定性较好、光学性能较优的TCO薄膜。同时靶材种类多的优势，可以通过尝试不同靶材的掺杂成分及掺杂比例，找到与第一TCO层匹配的靶材类型及工艺参数，获得具有一定载流子迁移率且载流子浓度较低的第二TCO层，此种TCO膜层自由载流子吸收较小，红外响应较好，透过率较高，可以提高太阳光子入射到硅片中的数量，进而提高太阳能电池的填充因子FF和转换效率。
现有技术中的单层TCO薄膜难以同时权衡电学性能和光学性能，在太阳能电池的IV数据上通常表现为短路电流Isc和填充因子FF顾此失彼的“跷跷板”效应，最终导致转换效率不高；相比之下，本申请中采用的叠层TCO层的优势在于，可以通过调整两层TCO薄膜分别对电学性能和光学性能进行优化。
在一个具体实施方式中，所述光吸收层的受光面的一侧表面具有层叠设置的第一TCO层和第二TCO层。
在一个具体实施方式中，所述光吸收层的背光面的一侧表面具有层叠设置的第一TCO层和第二TCO层。
在一个具体实施方式中，所述光吸收层的受光面和背光面均具有层叠设置的第一TCO层和第二TCO层。
在本申请中，所述光吸收层为可以接受光能产生电子-空穴对的吸收层。
本申请提供一种前述太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：制备太阳能电池的光吸收层；
步骤二：在所述光吸收层上制备第一TCO层，
步骤三：在第一TCO层背离所述光吸收层的一侧表面制备第二TCO层。
在步骤二中，所述第一TCO层通过磁控溅射工艺沉积得到。
具体地，通过磁控溅射Sputter设备在所述光吸收层的一侧表面沉积第一TCO层，其中所用参数为氩气流量为150～250sccm，氧气流量为2～14sccm，水汽流量为0～10sccm，镀膜腔室压力为0.2～0.4Pa，衬底温度为室温，镀膜速度为2.5～4.0m/min。
在步骤三中，所述第二TCO层通过等离子体沉积工艺沉积得到。
具体地，通过反应等离子沉积RPD设备于第一TCO层上沉积第二TCO层，其中所用参数为氧气：氩气＝1:(2～6)，衬底温度为室温，镀膜速度为8.0～15mm/s。
在本申请中，所述太阳能电池可以为钙钛矿电池、硅基电池。
如图1所示，本申请提供一种硅基电池，包括依次层叠设置的背面TCO层2、第一非晶硅层3、第二非晶硅层4、硅基底层5、第三非晶硅层6、第四非晶硅层7、第一TCO层8以及第二TCO层9；
所述第一TCO层8的厚度与所述第二TCO层9的厚度比为1：(1～14)。例如可以为1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14。
在本申请中，所述背面TCO层为单层TCO层。所述背面TCO层2选自掺锡氧化铟层(ITO层)、掺钨氧化铟层(IWO层)、掺钨锡氧化铟层(IWTO层)、掺铈氧化铟层(ICO层)、掺铝氧化锌层(AZO层)或掺镓氧化锌层(GZO层)中的一种。其厚度为50～150nm，优选70～130nm，例如可以为70nm、80nm、90nm，100nm，110nm，120nm、130nm、140nm或150nm。
在本申请中，所述第一非晶硅层3为p型掺杂非晶硅层，所述第一非晶硅层3的厚度为5-15nm。例如可以为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm或15nm。
在本申请中，所述第二非晶硅层4和第三非晶硅层6均为本征非晶硅层，所述第二非晶硅层4和第三非晶硅层6的厚度均为5-10nm。例如可以为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm。
在本申请中，所述硅基底层5可以由单晶或多晶半导体(例如，单晶或多晶硅)制成。所述硅基底层5的正面和/或背面可以具有不规则的尺寸的金字塔形状。正面的绒面结构能够减小通过所述硅基底层5的正面入射的光的反射率。因此，能够使光损失最小化。
具体地，所述硅基底层5为n型晶硅层。
具体地，所述硅基底层5为n型双面抛光的直拉单晶硅片，尺寸为156×156mm，厚度为180μm，电阻率0.5-5Ω.cm，少子寿命1000μs。表面金字塔绒面尺寸为2-8μm，分布均匀，需保证反射率<12％。
在本申请中，所述第四非晶硅层7为n型掺杂非晶硅层，其厚度可以为5-15nm。例如可以为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm或15nm。
在本申请中，所述第一TCO层8为含有掺杂元素的晶化氧化铟基透明氧化物层，且掺杂元素的掺杂总量不超过1％wt，其采用磁控溅射Sputter沉积工艺形成。所述掺杂元素为Zr和/或Ga元素；进一步优选地，Zr和/或Ga的具体含量可以选自0.1％wt～0.9％wt，具体Zr或Ga优选均为0.5％wt。
在本申请中，所述第二TCO层9选自掺锡氧化铟层(ITO层)、掺钨氧化铟层(IWO层)、掺钨锡氧化铟层(IWTO层)、掺铈氧化铟层(ICO层)、掺铝氧化锌层(AZO层)或掺镓氧化锌层(GZO层)中的一种。
在本申请中，所述第一TCO层8和所述第二TCO层9的总厚度为50～150nm，第一TCO层8的厚度与所述第二TCO层9的厚度比1：(1～14)，根据具体的设计要求可以选择具体的厚度。更具体地，第一TCO层8的厚度与所述第二TCO层9的厚度比优选为1：(2～9)，其中所述第一TCO层8的厚度、第二TCO层9的厚度如表1所示。
在所述背面TCO层2背离所述第一非晶硅层3的一侧表面以及第二TCO层9背离所述第一TCO层8的一侧表面均设置有金属电极层1。所述金属电极层1可以为栅线状的Ag电极。
本申请提供一种硅基电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供硅基底层5；
具体地，通过对硅片进行制绒、清洗处理，从而形成具有双面金字塔绒面的硅基底层5，金字塔绒面尺寸为2-8μm，分布均匀，反射率<12％。采用的硅片为n型双面抛光的直拉单晶硅片，其尺寸为156×156mm，厚度为180μm。
步骤二：在所述硅基底层5的正面和背面均沉积本征非晶硅层，位于所述硅基底层5正面的本征非晶硅层是第三非晶硅层6，位于所述硅基底层5背面的本征非晶硅层是第二非晶硅层4；
具体地，用RF-PECVD设备分别在所述硅基底层5的正面和背面沉积本征非晶硅层，位于所述硅基底层5正面的本征非晶硅层是第三非晶硅层6，位于所述硅基底层5背面的本征非晶硅层是第二非晶硅层4。
步骤三：在所述第三非晶硅层6背离所述硅基底层5的一侧表面沉积第四非晶硅层7；
具体地，采用RF-PECVD设备在所述第三非晶硅层6背离所述硅基底层5的一侧表面沉积第四非晶硅层7；
步骤四：在所述第二非晶硅层4背离所述硅基底层5的一侧表面沉积第一非晶硅层3；
具体地，采用RF-PECVD设备在所述第二非晶硅层4背离所述硅基底层5的一侧表面沉积第一非晶硅层3；
步骤五：在所述第四非晶硅层7背离所述第三非晶硅层6的一侧表面沉积第一TCO层8；
具体地，通过磁控溅射Sputter设备在第四非晶硅层7背离所述第三非晶硅层6的一侧表面沉积第一TCO层8，其中所用参数为氩气流量为160～240sccm，氧气流量为2～14sccm，水汽流量为0～10sccm，镀膜腔室压力为0.2～0.4Pa，衬底温度为室温，镀膜速度为2.8～3.6m/min。
步骤六：在所述第一TCO层8背离所述第四非晶硅层7的一侧表面沉积第二TCO层9；
具体地，通过反应等离子沉积RPD设备于第一TCO层8上沉积第二TCO层9，其中所用参数为氧气：氩气＝1:(2～6)，衬底温度为室温，镀膜速度为8.5～12.5mm/s。
所述第一TCO层8的厚度与所述第二TCO层9的厚度比为1：(1～14)，例如可以为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14。
步骤七：在所述第一非晶硅层3背离所述第二非晶硅层4的一侧表面沉积背面TCO层2；
具体地，通过磁控溅射Sputter设备在所述第一非晶硅层3背离所述第二非晶硅层4的一侧表面沉积背面TCO层2；
步骤八：在所述第二TCO层9和背面TCO层2上均设置有金属电极层1。
具体地，通过丝网印刷在第二TCO层9和背面TCO层2上形成金属电极层1，进一步地，所述金属电极层1为Ag栅线电极。栅线宽为32～48μm，相邻栅线间距约为14～22mm。
本制备方法制备的硅基电池为前述的硅基电池。
如图2本申请还提供一种钙钛矿电池，此种钙钛矿电池由从下到上依次层叠的金属电极层1、空穴传输层3、钙钛矿基底10、电子传输层11、第一TCO层8、第二TCO层9、玻璃6组成。其中第一TCO层8、第二TCO层9可以采用本专利所提到的叠层结构进行设计，所述第一TCO层8、第二TCO层9的描述可以参考前述第一TCO层8、第二TCO层9的内容。
实施例
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊要求，均为常规方法。
下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例的太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供硅基底层5；
通过对硅片进行制绒、清洗处理，从而形成硅基底层5。采用的硅片为n型双面抛光的直拉单晶硅片，其尺寸为156×156mm，厚度为180μm。
步骤二：形成第二非晶硅层4和第三非晶硅层6
采用RF-PECVD设备分别在所述硅基底层5的正面和背面沉积本征非晶硅层，位于所述硅基底层5正面的本征非晶硅层是第三非晶硅层6，其厚度为8nm，位于所述硅基底层5背面的本征非晶硅层是第二非晶硅层4，其厚度为8nm。
步骤三：形成第四非晶硅层7
采用RF-PECVD设备在所述第三非晶硅层6背离所述硅基底层5的一侧表面沉积第四非晶硅层7，所述第四非晶硅层7为n型掺杂非晶硅层，其厚度为10nm；
步骤四：形成第一非晶硅层3
采用RF-PECVD设备在所述第二非晶硅层4背离所述硅基底层5的一侧表面沉积第一非晶硅层3，所述第一非晶硅层3为p型掺杂非晶硅层，其厚度为10nm；
步骤五：形成第一TCO层8
通过磁控溅射Sputter设备在第四非晶硅层7背离所述第三非晶硅层6的一侧表面沉积第一TCO层8，其中所用参数为氩气流量为160～240sccm，氧气流量为2～14sccm，水汽流量为0～10sccm，镀膜腔室压力为0.2～0.4Pa，衬底温度为室温，镀膜速度为2.8～3.6m/min，电源功率为6～12KW。所述第一TCO层8为Zr、Ga元素掺杂的晶化氧化铟基透明氧化物导电层，且掺杂总量不超过1％wt(Zr：0.5％wt；Ga：0.5％wt)，其厚度为20nm，此种材料100nm厚度下方阻为
Figure BDA0003452813490000101
在波长为1000nm处的透过率约为80％。
步骤六：形成第二TCO层9
通过反应等离子沉积RPD设备于第一TCO层8上沉积第二TCO层9，其中所用参数为氧气：氩气＝1:6～1:2，衬底温度为室温，镀膜速度为8.5～12.5mm/s，本实施例所用靶材为ICO靶材(In2O3掺Ce)，镀膜电流为120～180A。所述第二TCO层9为ICO层，其厚度为60nm，此种材料100nm厚度下方阻为
Figure BDA0003452813490000111
在波长为1000nm处的透过率约为87％。
步骤七：形成背面TCO层2
采用磁控溅射Sputter设备于所述第一非晶硅层3背离所述第二非晶硅层4的一侧表面上沉积背面TCO层2，其中所用参数为氩气流量为160～240sccm，氧气流量为2～14sccm，水汽流量为0～10sccm，镀膜腔室压力为0.2～0.4Pa，衬底温度为室温，镀膜速度0.7～0.9m/min，所用靶材为ITO靶材(In2O3和SnO2质量比为90：10)，电源功率为6～12KW；所述背面TCO层2的厚度为80nm。
步骤八：形成金属电极层1
通过丝网印刷在第二TCO层9和背面TCO层2上形成金属电极层1，所述金属电极层1为Ag栅线电极，栅线宽为32μm，相邻栅线间距约为14mm。
本实施例的所述的太阳能电池的性能如表2。
实施例2
本实施例的太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供硅基底层5；
通过对硅片进行制绒、清洗处理，从而形成硅基底层5。采用的硅片为n型双面抛光的直拉单晶硅片，其尺寸为156×156mm，厚度为180μm。
步骤二：形成第二非晶硅层4和第三非晶硅层6
采用RF-PECVD设备分别在所述硅基底层5的正面和背面沉积本征非晶硅层，位于所述硅基底层5正面的本征非晶硅层是第三非晶硅层6，其厚度为8nm，位于所述硅基底层5背面的本征非晶硅层是第二非晶硅层4，其厚度为8nm。
步骤三：形成第四非晶硅层7
采用RF-PECVD设备在所述第三非晶硅层6背离所述硅基底层5的一侧表面沉积第四非晶硅层7，所述第四非晶硅层7为n型掺杂非晶硅层，其厚度为10nm；
步骤四：形成第一非晶硅层3
采用RF-PECVD设备在所述第二非晶硅层4背离所述硅基底层5的一侧表面沉积第一非晶硅层3，所述第一非晶硅层3为p型掺杂非晶硅层，其厚度为10nm；
步骤五：形成第一TCO层8
通过磁控溅射Sputter设备在第四非晶硅层7背离所述第三非晶硅层6的一侧表面沉积第一TCO层8，其中所用参数为氩气流量为160～240sccm，氧气流量为2～14sccm，水汽流量为0～10sccm，镀膜腔室压力为0.2～0.4Pa，衬底温度为室温，镀膜速度为3.7～5.3m/min，电源功率为6～12KW。所述第一TCO层8为Zr、Ga元素掺杂的晶化氧化铟基透明氧化物导电层，且掺杂总量不超过1％wt(Zr：0.5％wt；Ga：0.5％wt)，其厚度为20nm，此种材料100nm厚度下方阻为
Figure BDA0003452813490000121
在波长为1000nm处的透过率约为80％。
步骤六：形成第二TCO层9
通过反应等离子沉积RPD设备于第一TCO层8上沉积第二TCO层9，其中所用参数为氧气：氩气＝1:6～1:2，衬底温度为室温，镀膜速度为14～20mm/s，本实施例所用靶材为IWO靶材(In2O3掺钨)，镀膜电流为120～180A。所述第二TCO层9为IWO层，其厚度为60nm，此种材料100nm厚度下方阻为
Figure BDA0003452813490000122
在波长为1000nm处的透过率约为84％。
步骤七：形成背面TCO层2
采用磁控溅射Sputter设备于所述第一非晶硅层3背离所述第二非晶硅层4的一侧表面上沉积背面TCO层2，其中所用参数为氩气流量为160～240sccm，氧气流量为2～14sccm，水汽流量为0～10sccm，镀膜腔室压力为0.2～0.4Pa，衬底温度为室温，镀膜速度0.7～0.9m/min，所用靶材为ITO靶材(In2O3和SnO2质量比为90：10)，电源功率为6～12KW；所述背面TCO层2的厚度为80nm。
步骤八：形成金属电极层1
通过丝网印刷在第二TCO层9和背面TCO层2上形成金属电极层1，所述金属电极层1为Ag栅线电极，栅线宽为32μm，相邻栅线间距约为14mm。
本实施例的所述的太阳能电池的性能如表2。
实施例3
本实施例的太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：提供硅基底层5；
通过对硅片进行制绒、清洗处理，从而形成硅基底层5。采用的硅片为n型双面抛光的直拉单晶硅片，其尺寸为156×156mm，厚度为180μm。
步骤二：形成第二非晶硅层4和第三非晶硅层6
采用RF-PECVD设备分别在所述硅基底层5的正面和背面沉积本征非晶硅层，位于所述硅基底层5正面的本征非晶硅层是第三非晶硅层6，其厚度为8nm，位于所述硅基底层5背面的本征非晶硅层是第二非晶硅层4，其厚度为8nm。
步骤三：形成第四非晶硅层7
采用RF-PECVD设备在所述第三非晶硅层6背离所述硅基底层5的一侧表面沉积第四非晶硅层7，所述第四非晶硅层7为n型掺杂非晶硅层，其厚度为10nm；
步骤四：形成第一非晶硅层3
采用RF-PECVD设备在所述第二非晶硅层4背离所述硅基底层5的一侧表面沉积第一非晶硅层3，所述第一非晶硅层3为p型掺杂非晶硅层，其厚度为10nm；
步骤五：形成第一TCO层8
通过反应等离子沉积RPD设备于在第四非晶硅层7背离所述第三非晶硅层6的一侧表面沉积第一TCO层8，其中所用参数为氧气：氩气＝1:6～1:2，衬底温度为室温，镀膜速度为46～66mm/s，镀膜电流为120～180A。所述第一TCO层8为Zr、Ga元素掺杂的晶化氧化铟基透明氧化物导电层，且掺杂总量不超过1％wt(Zr：0.5％wt；Ga：0.5％wt)，其厚度为20nm，此种材料100nm厚度下方阻为
Figure BDA0003452813490000131
在波长为1000nm处的透过率约为80％。
步骤六：形成第二TCO层9
通过磁控溅射Sputter设备于第一TCO层8上沉积第二TCO层9，其中所用参数为氩气流量为160～240sccm，氧气流量为2～14sccm，水汽流量为0～10sccm，镀膜腔室压力为0.2～0.4Pa，衬底温度为室温，镀膜速度为0.8～1.2m/min，电源功率为6～12KW。本实施例所用靶材为ICO靶材(In2O3掺Ce)。所述第二TCO层9为ICO层，其厚度为60nm，此种材料由Sputter沉积100nm厚度下方阻为
Figure BDA0003452813490000132
在波长为1000nm处的透过率约为85％。
步骤七：形成背面TCO层2
采用磁控溅射Sputter设备于所述第一非晶硅层3背离所述第二非晶硅层4的一侧表面上沉积背面TCO层2，其中所用参数为氩气流量为160～240sccm，氧气流量为2～14sccm，水汽流量为0～10sccm，镀膜腔室压力为0.2～0.4Pa，衬底温度为室温，镀膜速度0.7～0.9m/min，所用靶材为ITO靶材(In2O3和SnO2质量比为90：10)，电源功率为6～12KW；所述背面TCO层2的厚度为80nm。
步骤八：形成金属电极层1
通过丝网印刷在第二TCO层9和背面TCO层2上形成金属电极层1，所述金属电极层1为Ag栅线电极，栅线宽为32μm，相邻栅线间距约为14mm。
本实施例的所述的太阳能电池的性能如表2。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于，对比例1中的太阳能电池没有第二TCO层9，对比例1中的TCO层工艺与实施例1中第一TCO层8的工艺相同，不同之处在于厚度，对比例1中TCO层的厚度为80nm。对比例1的太阳能电池的性能如表2。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于，对比例2中第一TCO层的厚度以及第二TCO层的厚度，第一TCO的厚度为60nm，第二TCO层的厚度为20nm。对比例2的太阳能电池的性能如表2。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于，对比例3中第一TCO层采用的靶材为ITO(In2O3和SnO2质量比为90:10)，此种材料由Sputter沉积20nm厚度下方阻为
Figure BDA0003452813490000141
在波长为1000nm处的透过率约为83％，其余工艺均相同。对比例3的太阳能电池的性能如表2。
对比例4
对比例4与实施例1的不同之处在于，对比例4中的硅基太阳能电池没有第一TCO层8，对比例4中的TCO层工艺与实施例1中第二TCO层9的工艺相同，不同之处在于厚度，对比例4中的TCO层的厚度为80nm。对比例4的太阳能电池的性能如表2。
表2为各实施例以及对比例的太阳能电池的性能
Figure BDA0003452813490000151
小结：本申请所述的太阳能电池，由Sputter通过掺杂总量不超过1％wt的晶化氧化铟基透明氧化物导电材料制备的第一TCO层具有载流子吸收较小，载流子迁移率较高，导电性较好的优点，第一TCO层与n型非晶硅n-a-Si:H的接触层时，可以有效的降低接触电阻，从而提高太阳能电池的Jsc。进一步地，将实施例1、2与实施例3实施方式和结果进行对比和分析，相对于其他的工艺方式，通过所述RPD制备的第二TCO层，膜层较厚，由于RPD离子轰击能量低，对第四非晶硅层及第一正面TCO层的损伤较小，可以获得稳定性较好、光学性能较优的TCO薄膜，所述第二TCO层可以弥补第一TCO层吸收率较大的缺点，最终得到具有高Jsc和高转换效率的太阳能电池。
尽管以上结合对本申请的实施方案进行了描述，但本申请并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本申请权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本申请保护之列。

Claims (11)

1.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池具有光吸收层，所述光吸收层的至少一侧表面具有TCO层，所述TCO层包含层叠设置的第一TCO层和第二TCO层，其中，
所述第一TCO层电导率大于所述第二TCO层，且所述第二TCO层透光率大于所述第一TCO层；
所述第一TCO层至所述光吸收层的距离比所述第二TCO层更近；
所述第一TCO层的厚度与所述第二TCO层的厚度比为1：(1～14)。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二TCO层在800～1200nm波段透光率大于所述第一TCO层。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一TCO层和所述第二TCO层的总厚度为50～150nm，优选70～130nm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一TCO层为含有掺杂元素的晶化氧化铟基透明氧化物层，其中掺杂元素的总量不超过1％wt。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述掺杂元素为Zr和/或Ga元素。
6.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二TCO层选自ITO层、IWO层、IWTO层、ICO层、AZO层或GZO层中的一种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备太阳能电池的光吸收层；
在所述光吸收层上制备第一TCO层，
在第一TCO层背离所述光吸收层的一侧表面制备第二TCO层。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一TCO层通过磁控溅射工艺沉积得到。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二TCO层通过反应等离子体沉积工艺沉积得到。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，通过磁控溅射Sputter设备在所述光吸收层的一侧表面沉积第一TCO层，其中所用参数为氩气流量为150～250sccm，氧气流量为2～14sccm，水汽流量为0～10sccm，镀膜腔室压力为0.2～0.4Pa，衬底温度为室温，镀膜速度为2.5～4.0m/min。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，通过反应等离子沉积RPD设备于第一TCO层上沉积第二TCO层，其中所用参数为氧气：氩气＝1:(2～6)，衬底温度为室温，镀膜速度为8.0～15mm/s。
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