CN117337065A - 一种TOP Con晶硅／钙钛矿叠层太阳能电池的结构及其制备方法 - Google Patents

一种TOP Con晶硅／钙钛矿叠层太阳能电池的结构及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构及其制备方法，包括由下到上依次设置的TOP Con底电池、中间复合层和钙钛矿顶电池，所述TOP Con底电池靠近中间复合层的一侧采用电荷提取层与钝化层的堆叠结构。以上结构和材料的设计可以同时构造化学钝化和场钝化的双重钝化结构，实现更有效的载流子提取和晶硅表界面的缺陷钝化，有效提升TOPCon晶硅底电池开路电压，提升TOP Con/钙钛矿叠层太阳能电池的效率。

Description

一种TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构及其制备 方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构及其制备方法。
背景技术
太阳能作为未来确定的主要能源供给方式，全世界各个国家都已经进行了广泛的研究。晶硅太阳能电池技术经过接近65年的技术研发和25年的产业化发展，不同种技术路线已经快接近产业化的效率极限，要实现产业的进一步叠代升级，晶硅/钙钛矿叠层电池理论效率超过44％，实验实研发效率已超过31％，在成本增加甚微的前提下，实现光电转换效率的显著提高，是未来工业化生产效率超过30％的太阳能电池最有希望的选择之一。
TOP Con电池作为叠层电池的高效底电池选择之一，相对于其他电池路线的优势在于背面的钝化接触结构，通过二氧化硅氧化物层、n型多晶硅层和SiNx层制备工艺对界面优异的化学钝化和场钝化特性，实现了TOP Con电池电压的大幅提高。而且，SiNx的减反层同时也实现了高效的光利用率，使TOP Con电池具有perc不能匹配的高电压，高电流特性。但是受限于TOP Con扩散结的特点，电压的进一步提高受到限制。SiNx是不良导体，要实现TOP Con/钙钛矿的叠层电池的开发，叠层电池结构需要牺牲SiNx层实现电子和空穴在中间连接层的复合，从而大大降低TOP Con底电池的钝化效果。
针对这些突出问题，CN 113193063 A公开了一种叠层太阳电池结构，包括钙钛矿顶电池，晶硅底电池单元以及顶电池和底电池之间设置的隧穿层。该发明通过P型微晶硅层、掺氢P型微晶氧化硅层以及掺氢P型微晶硅层中的至少两层作为结合层，实现了载流子在中间复合层的高效复合。
CN 113707734 A也公开了一种叠层电池结构，包括钙钛矿顶电池，晶硅底电池单元以及顶电池和底电池之间设置的隧穿层。该发明通过性能优异的钝化层，能够降低载流子复合损失，实现少数载流子的快速有效收集。但是界面层的化学钝化和场钝化效果都比较有限。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构及其制备方法，以解决界面层的化学钝化和场钝化效果不佳的问题，实现更有效的载流子提取和晶硅表界面的缺陷钝化。
基于上述目的，本发明提供了一种TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，包括由下到上依次设置的TOP Con底电池、中间复合层和钙钛矿顶电池，所述TOP Con底电池靠近中间复合层的一侧采用电荷提取层与钝化层的堆叠结构。
所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅或遂穿氢化非晶硅中的一种与重掺杂氢化微晶硅、重掺杂氢化非晶硅、重掺杂氢化纳米晶硅、重掺杂氢化微晶碳化硅、重掺杂氢化纳米晶碳化硅、重掺杂氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
所述遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅或遂穿氢化非晶硅的厚度为1-10nm，所述重掺杂氢化微晶硅、重掺杂氢化非晶硅、重掺杂氢化纳米晶硅、重掺杂氢化微晶碳化硅、重掺杂氢化纳米晶碳化硅或重掺杂氢化非晶碳化硅的厚度为3-30nm。
所述TOP Con底电池为N型TOPCon底电池，所述N型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层、氧化物钝化层、硼掺杂多晶硅层、N-型单晶硅吸光层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；或所述N型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层、氧化物钝化层、N-型单晶硅吸光层、硼掺杂多晶硅层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；所述堆叠结构均是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或n型氢化非晶硅中的一种与重掺杂n型氢化微晶硅、重掺杂n型氢化非晶硅、重掺杂n型氢化纳米晶硅、重掺杂n型氢化微晶碳化硅、重掺杂n型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
所述TOP Con底电池为P型TOPCon底电池，所述P型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层、氧化物钝化层、磷扩散层、P-型单晶硅吸光层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构，所述堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或p型氢化非晶硅中的一种与重掺杂p型氢化微晶硅、重掺杂p型氢化非晶硅、重掺杂p型氢化纳米晶硅、重掺杂p型氢化微晶碳化硅、重掺杂p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂p型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成；或所述P型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层、p型氢化非晶硅或p型微晶硅层、氧化物钝化层、P-型单晶硅吸光层、磷扩散层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；所述堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅中的一种与重掺杂n型或p型氢化微晶硅、重掺杂n型或p型氢化非晶硅、重掺杂n型或p型氢化纳米晶硅、重掺杂n型或p型氢化微晶碳化硅、重掺杂n型或p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型或p型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
所述遂穿氧化物和氧化物钝化层中氧化物的材质为氧化硅和/或氧化铝及其衍生物。
所述中间复合层为第一透明导电层，或重掺杂p型氢化微晶碳化硅、重掺杂p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂p型氢化非晶碳化硅、重掺杂p型氢化微晶硅、重掺杂p型氢化非晶硅、重掺杂p型氢化纳米晶硅分别与重掺n型氢化微晶碳化硅、重掺n型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型氢化非晶碳化硅、重掺杂n型氢化微晶硅、重掺杂n型氢化非晶硅、重掺杂n型氢化纳米晶硅中的一种或多种组合。优选的，中间复合层与电荷提取层均采用重掺杂结构，便于形成高低节提取，n+/p+两者重掺才能实现和顶电池，底电池的能级匹配，利于载流子提取然后复合。
所述钙钛矿顶电池为nip结构或者pin结构。
所述钙钛矿顶电池包括自下而上依次设置的空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、SnO2阻挡层、第二透明导电层和第一金属电极层；或钙钛矿顶电池包括自下而上依次设置的电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、SnO2阻挡层、第二透明导电层和第一金属电极层。
所述空穴传输层的材质为NiOX、CuSCN、NiO与spiro TPD的复合层、NiO与MeOPACz的复合层或spiro TPD中的一种。
所述电子传输层的材质为有机C60材料。
所述第一金属电极是丝网印刷低温银栅然后160℃到200℃烧结退火。
所述第一透明导电层和第二透明导电层为ITO、IZO、AZO、IO:H或IZrO透明导电层。
本发明还提供TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构的制备方法，所述制备方法是先制备TOP Con底电池，之后在TOP Con底电池上制备然后制备中间复合层，最后在中间复合层上制备钙钛矿顶电池薄膜；其中，TOP Con底电池靠近中间复合层的一侧沉积电荷提取层与钝化层的堆叠结构的方法是先沉积一层1-10nm的钝化层，之后在钝化层上沉积3-30nm的电荷提取层，中间复合层沉积于电荷提取层上。
作为一种可选的方式，N型TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构制备工艺包括以下步骤：将N型单晶硅片衬底进行硼扩散制结和n面PECVD依次沉积1～10nm的本征非晶硅或者氧化硅薄膜、3-30nm重掺氢化微晶硅或者氢化本征非晶硅薄膜，接着在p面用PVD的方法，依次沉积1～10nm氧化铝钝化层、沉积1～100nm氮化硅减反层和银电极的丝印，然后制备中间复合层，最后在中间复合层上制备p-i-n型钙钛矿顶电池薄膜。
其中，N型硅底电池制备工艺包括如下步骤：
a.用N-型硅底电池，厚度为100μm～200μm；
b.在高温扩散炉内面采用高温扩散的方式，对N型衬底背面进行硼掺杂处理制结，硼掺杂的厚度为5μm以下；
c.采用PECVD等离子沉积的方式制备异质结钝化结构(电荷提取层与钝化层的堆叠结构)，先后顺序为先沉积一层10nm以下的i-Si:H、SiOx或n-i-Si:H薄膜，后沉积一层3-30nm的n-μ-Si:H或n-i-Si:H薄膜；
d.在背面扩硼掺杂层上采用PVD溅射工艺沉积10nm以下氧化铝钝化层；
e.在背面氧化铝钝化层上采用PVD溅射工艺沉积10nm-100nm的SiNx减反层；
f.在背面SiNx减反层上采用PVD溅射工艺沉积一层50nm～100nm的透明导电层。
其中宽带隙顶电池结构为p-i-n型电池结构的制备方法包括如下步骤：
a.在隧穿复合层上采用热蒸镀法制备一次沉积空穴传输层，其厚度为0-20nm；
b.在空穴传输层上，采用热蒸镀和涂布组合方式，制备带隙位于1.65V-1.72V的宽带隙钙钛矿吸光层，其厚度为200nm～1μm；
c.在钙钛矿吸光层上，采用热蒸镀方式沉积一层C60电子传输层，其厚度为0～40nm；
d.在电子传输层上采用ALD沉积一层SnO2阻挡层，其厚度为0～10nm；
e.在阻挡层上采用物理溅射沉积一层透明导电层，其厚度为50～100nm。
本发明的有益效果：
1、通过去掉TOP Con底电池SiNx钝化减反层(TOPcon原电池上下面都有钝化SiN减反层，本发明去除上面的SiN减反层)，并通过重掺氢化微晶硅或者重掺氢化非晶硅或者重掺氢化纳米晶硅取代多晶硅，进一步增强表面的固定正电荷密度，实现优异的场钝化效应，促进电子隧穿氧化硅层的能力，减小界面层缺陷引起的复合损失，而且重掺层的引入可以构建高低结实现优异的载流子提取。其次，氢化非晶硅(n-i-Si:H)在制备过程中产生丰富的氢原子，可以实现Si/SiOx之间由于Si-O错配和晶体表面原子紊乱导致的表面缺陷态和活性悬挂空位原子的化学钝化，进一步降低界面的载流子复合损失。可以消除因正面SiNx层去掉导致的载流子的复合电压损失。本申请所设计结构和采用工艺可以最大化利用TOPCon产线结构和工艺，并克服TOPCon结构电压相对异质结电池低的缺点，实现高电压高稳定性和高电流的TOPCon底电池，制备高效TOPCon/钙钛矿叠层电池。
2、本发明公开的TOP Con/钙钛矿叠层电池的结构具备p-i-n倒置结构的选择和结构设计，将钙钛矿顶电池的生产工艺完美嵌入TOP Con底电池的生产工艺而不需要对底电池生产工艺做改变，不仅保证了TOP Con底电池高效的光利用特点，还降低了现有晶硅厂的生产设备成本，实现光伏平价化电价上网。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明，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为本发明第一种N型TOPCon底电池/钙钛矿叠层太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明第二种N型TOPCon底电池/钙钛矿叠层太阳能电池的结构示意图；
图3为本发明第一种P型TOPCon底电池/钙钛矿叠层太阳能电池的结构示意图；
图4为本发明第二种P型TOPCon底电池/钙钛矿叠层太阳能电池的结构示意图。
图中标记为：
1、第一金属电极；2、第二透明导电层；3、SnO2阻挡层；4、电子传输层；5、钙钛矿吸光层；6、空穴传输层；7、中间复合层；8、电荷提取层；9、钝化层；10、N-型单晶硅吸光层；11、硼掺杂多晶硅层；12、氧化物钝化层；13、SiNx层；14、第二金属电极；15、P-型单晶硅吸光层；16、磷扩散层；17、p型氢化非晶硅。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本发明涉及一种TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，包括由下到上依次设置的TOP Con底电池、中间复合层7和钙钛矿顶电池，所述TOP Con底电池靠近中间复合层7的一侧采用电荷提取层8与钝化层9的堆叠结构。可以同时构造化学钝化和场钝化的双重钝化结构，实现更有效的载流子提取和晶硅表界面的缺陷钝化，有效提升TOPCon晶硅底电池开路电压，提升TOP Con/钙钛矿叠层太阳能电池的效率。通过高低结和异质结的叠层钝化结构设计，解决TOPCon底电池界面复合导致的电压损失和少子的高效收集的难题，实现高效TOPCon/钙钛矿的叠层太阳能电池。
具体而言，在TOPCon底电池靠近隧穿中间层一侧采用隧穿氧化硅/重掺μ-Si:H堆叠结构，或者隧穿i-Si:H/重掺μ-Si:H堆叠结构、或者隧穿氧化硅/重掺i-Si:H的堆叠结构，或隧穿i-Si:H/重掺i-Si:H的堆叠结构或者隧穿氧化硅/重掺nc-Si:H的堆叠结构，或隧穿i-Si:H/重掺nc-Si:H的堆叠结构，或隧穿i-Si:H/重掺nc-SiC:H的堆叠结构，或隧穿i-Si:H/重掺i-SiC:H的堆叠结构，或隧穿i-Si:H/重掺μ-SiC:H的堆叠结构，或隧穿i-Si:H/重掺nc-SiC:H的堆叠结构，或隧穿i-Si:H/重掺i-SiC:H的堆叠结构，或隧穿i-Si:H/重掺μ-SiC:H的堆叠结构。
作为可选的实施方式，遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅或遂穿氢化非晶硅的厚度为1-10nm，重掺杂氢化微晶硅、重掺杂氢化非晶硅、重掺杂氢化纳米晶硅、重掺杂氢化微晶碳化硅、重掺杂氢化纳米晶碳化硅或重掺杂氢化非晶碳化硅的厚度为3-30nm。
TOP Con底电池为N型TOPCon底电池时，作为一种可选的实施方式，N型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层13、氧化物钝化层12、硼掺杂多晶硅层11、N-型单晶硅吸光层10和所述电荷提取层8与钝化层9的堆叠结构；堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或n型氢化非晶硅中的一种与重掺杂n型氢化微晶硅、重掺杂n型氢化非晶硅、重掺杂n型氢化纳米晶硅、重掺杂n型氢化微晶碳化硅、重掺杂n型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
作为另一种可选的实施方式，N型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层13、氧化物钝化层12、N-型单晶硅吸光层10、硼掺杂多晶硅层11和所述电荷提取层8与钝化层9的堆叠结构；堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或n型氢化非晶硅中的一种与重掺杂n型氢化微晶硅、重掺杂n型氢化非晶硅、重掺杂n型氢化纳米晶硅、重掺杂n型氢化微晶碳化硅、重掺杂n型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
TOP Con底电池为P型TOPCon底电池时，作为一种可选的实施方式，堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或p型氢化非晶硅17中的一种与重掺杂p型氢化微晶硅、重掺杂p型氢化非晶硅17、重掺杂p型氢化纳米晶硅、重掺杂p型氢化微晶碳化硅、重掺杂p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂p型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
作为另一种可选的实施方式，P型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层13、p型氢化非晶硅17或p型微晶硅层、氧化物钝化层12、P-型单晶硅吸光层15、磷扩散层16和所述电荷提取层8与钝化层9的堆叠结构；堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅中的一种与重掺杂n型或p型氢化微晶硅、重掺杂n型或p型氢化非晶硅17、重掺杂n型或p型氢化纳米晶硅、重掺杂n型或p型氢化微晶碳化硅、重掺杂n型或p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型或p型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。实施时，堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅中的一种与p+-i-Si:H，p+-nc-Si:H，p+-μ-Si:H、p+-μ-SiC:H、p+-i-SiC:H或p+-nc-SiC:H中的一种的分别组合形成；或者堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅中的一种与n+-i-Si:H，n+-nc-Si:H，n+-μ-Si:H、n+-μ-SiC:H、n+-i-SiC:H或n+-nc-SiC:H中的一种的分别组合形成。
作为可选的的实施方式。中间复合层7为第一透明导电层，或重掺杂p型氢化微晶碳化硅、重掺杂p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂p型氢化非晶碳化硅、重掺杂p型氢化微晶硅、重掺杂p型氢化非晶硅17、重掺杂p型氢化纳米晶硅分别与重掺n型氢化微晶碳化硅、重掺n型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型氢化非晶碳化硅、重掺杂n型氢化微晶硅、重掺杂n型氢化非晶硅、重掺杂n型氢化纳米晶硅中的一种或多种组合。
钙钛矿顶电池包括自下而上依次设置的空穴传输层6、钙钛矿吸光层5、电子传输层4、SnO2阻挡层3、第二透明导电层2和第一金属电极1层；或钙钛矿顶电池包括自下而上依次设置的电子传输层4、钙钛矿吸光层5、空穴传输层6、SnO2阻挡层3、第二透明导电层2和第一金属电极1层。优选的，空穴传输层6的材质为NiOX、CuSCN、NiO与spiro TPD的复合层、NiO与MeOPACz的复合层或spiro TPD中的一种。电子传输层4的材质为有机C60材料。第一金属电极1是丝网印刷低温银栅然后160℃到200℃烧结退火。第一透明导电层和第二透明导电层2为ITO、IZO、AZO、IO:H或IZrO透明导电层。
下面通过具体的实例进行详细说明。
实施例1
一种N型TOPCon底电池/钙钛矿叠层太阳能电池的结构的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、N型晶硅电池衬底的准备：采用n型单晶硅作为衬底，采用RCA工艺清洗后，用氢氟酸去除氧化层，得到硅片层，放置于NaOH和异丙醇混合溶液中进行制绒；
步骤二、在双制绒处理后的硅基体P面在高温扩散炉内面采用高温扩散的方式制备p+掺杂区域(硼掺杂处理制结，硼掺杂的厚度为3μm)，然后将硅基体的任意一面放入酸性溶液中进行刻蚀处理，以去除n面掺杂区域；
步骤三、在步骤二的硅基体N面，制备异质结钝化膜，采用PECVD依次沉积5nm的本征非晶硅薄膜；
步骤四、在步骤三的异质结钝化层上，采用PECVD沉积20nm重掺杂n型氢化微晶硅薄膜，然后进行快速退火处理，以在所述隧穿氧化层上形成掺杂的多晶硅薄膜或者微晶硅薄膜，并去除硅基体正面的晶硅绕度；
步骤五、在步骤四的硅基体P面扩硼掺杂层上，采用PVD和PECVD的方法，依次沉积6nm氧化铝钝化层和45nm氮化硅减反层；
步骤六、在步骤五的氮化硅减反层上，采用激光刻划的方式，在氮化硅减反膜上进行激光开槽；
步骤七、在步骤六的硅基体P面，采用丝网印刷的方式，印制银电极并高温退火；
步骤八、在步骤七的硅基体N面重掺杂n型氢化微晶硅薄膜上，采用PVD的方法，沉积20nm的中间复合层(重掺杂p型氢化非晶碳化硅与型氢化纳米晶硅分别与重掺n型氢化微晶碳化硅的复合层，厚度为1:1)；
步骤九、在步骤八中间复合层上，采用热蒸镀和PVD的方法，沉积15nm空穴传输材料，形成空穴传输层，工艺为：用PVD沉积一层7nm的氧化镍薄膜，接着用热蒸镀的方式沉积一层8nm的spiro TPD薄膜；
步骤十、在步骤九的空穴传输层上，采用热蒸镀和涂布结合的方法，制备20μm钙钛矿薄膜作为钙钛矿吸光层；
步骤十一、在步骤十的钙钛矿吸光层上，采用热蒸镀的方法，制备30nm电子传输层；电子传输层的材质为有机C60材料；
步骤十二、在步骤十一的电子传输层上，采用ALD原子沉积的方法，制备15nm的氧化锡缓冲阻挡层；
步骤十三、在步骤十二的氧化锡缓冲阻挡层上，采用PVD的方法，制备60nm的ITO透明导电层；
步骤十四、在步骤十三的透明导电层上，采用丝网印刷的方法，制备正极银电极。
实施例2
一种P型TOPCon底电池/钙钛矿叠层太阳能电池的结构的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、P型晶硅电池衬底的准备：采用p型单晶硅作为衬底，采用RCA工艺清洗后，用氢氟酸去除氧化层，得到硅片层，放置于NaOH和异丙醇混合溶液中进行制绒；
步骤二、在双制绒处理后的硅基体P面通过高温磷扩散工艺制备p+掺杂区域(磷扩散层的厚度为1μm)，然后将硅基体的任意一面放入酸性溶液中进行刻蚀处理，以去除p面掺杂区域；
步骤三、在步骤二的硅基体N面，制备异质结钝化膜，采用PECVD依次沉积5nm的本征非晶硅薄膜；
步骤四、在步骤三的异质结钝化层上，采用离子注入的方式进行n型掺杂并清洗，然后进行快速退火处理，以在所述隧穿氧化层上形成15nm重掺杂n型氢化微晶硅薄膜，并去除硅基体正面的晶硅绕度；
步骤五、在步骤四的硅基体P面，采用PVD和PECVD的方法，依次沉积5nm氧化铝钝化层和60nm氮化硅减反层；
步骤六、在步骤五的氮化硅减反层上，采用激光刻划的方式，在氮化硅减反膜上进行激光开槽；
步骤七、在步骤六的硅基体P面，采用丝网印刷的方式，印制银电极并高温退火；
步骤八、在步骤七的硅基体N面，采用PVD的方法，沉积40nm的中间复合层(重掺杂p型氢化微晶硅与重掺杂n型氢化纳米晶硅按厚度1:1复合)；
步骤九、在步骤八中间复合层上，采用热蒸镀和PVD的方法，沉积20nm空穴传输材料，工艺为：用PVD沉积一层15nm的氧化镍薄膜，接着用热蒸镀的方式沉积一层5nm的MeO-PACz薄膜；
步骤十、在步骤九的空穴传输层上，采用热蒸镀和涂布结合的方法，制备800nm钙钛矿薄膜作为钙钛矿吸光层；
步骤十一、在步骤十的钙钛矿吸光层上，采用热蒸镀的方法，制备25nm电子传输层；电子传输层的材质为有机C60材料；
步骤十二、在步骤十一的电子传输层上，采用ALD原子沉积的方法，制备25nm的氧化锡缓冲阻挡层；
步骤十三、在步骤十二的阻挡层上，采用PVD的方法，制备65nm的ITO透明导电层；
步骤十四、在步骤十三的透明导电层上，采用丝网印刷的方法，制备正极银电极。
实施例3
本实施例与实施例1的不同点在于，步骤三、在步骤二的硅基体N面，制备异质结钝化膜，采用PECVD依次沉积5nm的本征非晶硅薄膜、15nm重掺杂n型氢化纳米碳化硅薄膜。
实施例4
本实施例与实施例1的不同点在于，步骤九中的中间复合层上，采用热蒸镀的方法，沉积15nm空穴传输材料，形成空穴传输层，工艺为：直接用热蒸镀的方式沉积一层15nm的spiro TPD薄膜。
实施例5
本实施例与实施例1的不同点在于，步骤三、在步骤二的硅基体N面，制备异质结钝化膜，采用PECVD依次沉积3nm的氧化硅薄膜、20nm重掺杂重掺n型纳米晶硅薄膜。
实施例6
本实施例与实施例2的不同点在于，在步骤二的硅基体N面，制备异质结钝化膜，采用PECVD依次沉积5nm的本征非晶硅薄膜、15nm重掺杂n型氢化非晶碳化硅薄膜。
实施例7
本实施例与实施例2的不同点在于，P型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的氮化硅减反层、p型微晶硅层、氧化铝钝化层、P-型单晶硅吸光层、磷扩散层、遂穿氢化非晶硅与重掺杂n型氢化微晶硅。
该P型TOPCon底电池/钙钛矿叠层太阳能电池的结构的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、P型晶硅电池衬底的准备：采用p型单晶硅作为衬底，采用RCA工艺清洗后，用氢氟酸去除氧化层，得到硅片层，放置于NaOH和异丙醇混合溶液中进行制绒；
步骤二、在双制绒处理后的硅基体P面通过高温磷扩散工艺制备p+掺杂区域(磷扩散层的厚度为1μm)，然后将硅基体的任意一面放入酸性溶液中进行刻蚀处理，以去除p面掺杂区域；
步骤三、在步骤二的硅基体P面，制备异质结钝化膜，采用PECVD依次沉积5nm的氢化非晶硅薄膜；
步骤四、在步骤三的异质结钝化层上，采用离子注入的方式进行n型掺杂并清洗，然后进行快速退火处理，以在所述隧穿氧化层上形成15nm重掺杂n型氢化微晶硅薄膜，并去除硅基体正面的晶硅绕度；
步骤五、在步骤四的硅基体N面，采用PVD和PECVD的方法，依次沉积5nm氧化铝钝化层、1nm的p型微晶硅层和60nm氮化硅减反层；
步骤六、在步骤五的氮化硅减反层上，采用激光刻划的方式，在氮化硅减反膜上进行激光开槽；
步骤七、在步骤六的硅基体N面，采用丝网印刷的方式，印制银电极并高温退火；
步骤八、在步骤七的硅基体P面，采用PVD的方法，沉积40nm的中间复合层(重掺杂p型氢化微晶硅与重掺杂n型氢化纳米晶硅按厚度1:1复合)；
步骤九、在步骤八中间复合层上，采用热蒸镀和PVD的方法，沉积20nm空穴传输材料，工艺为：用PVD沉积一层5nm的氧化镍薄膜，接着用热蒸镀的方式沉积一层15nm的spiroTPD薄膜；
步骤十、在步骤九的空穴传输层上，采用热蒸镀和涂布结合的方法，制备800nm钙钛矿薄膜作为钙钛矿吸光层；
步骤十一、在步骤十的钙钛矿吸光层上，采用热蒸镀的方法，制备25nm电子传输层；电子传输层的材质为有机C60材料；
步骤十二、在步骤十一的电子传输层上，采用ALD原子沉积的方法，制备25nm的氧化锡缓冲阻挡层；
步骤十三、在步骤十二的阻挡层上，采用PVD的方法，制备65nm的ITO透明导电层；
步骤十四、在步骤十三的透明导电层上，采用丝网印刷的方法，制备正极银电极。
相较而言，实施例7所设计结构和采用工艺可以最大化利用TOPCon产线结构和工艺，进一步增强表面的固定正电荷密度，实现优异的场钝化效应，促进电子隧穿氧化硅层的能力，减小界面层缺陷引起的复合损失，而且可以构建高低结实现优异的载流子提取。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，包括由下到上依次设置的TOPCon底电池、中间复合层和钙钛矿顶电池，其特征在于，所述TOP Con底电池靠近中间复合层的一侧采用电荷提取层与钝化层的堆叠结构。
2.根据权利要求1所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅或遂穿氢化非晶硅中的一种与重掺杂氢化微晶硅、重掺杂氢化非晶硅、重掺杂氢化纳米晶硅、重掺杂氢化微晶碳化硅、重掺杂氢化纳米晶碳化硅、重掺杂氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
3.根据权利要求2所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅或遂穿氢化非晶硅的厚度为1-10nm，所述重掺杂氢化微晶硅、重掺杂氢化非晶硅、重掺杂氢化纳米晶硅、重掺杂氢化微晶碳化硅、重掺杂氢化纳米晶碳化硅或重掺杂氢化非晶碳化硅的厚度为3-30nm。
4.根据权利要求2所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述TOP Con底电池为N型TOPCon底电池，所述N型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层、氧化物钝化层、硼掺杂多晶硅层、N-型单晶硅吸光层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；或所述N型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层、氧化物钝化层、N-型单晶硅吸光层、硼掺杂多晶硅层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；所述堆叠结构均是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或n型氢化非晶硅中的一种与重掺杂n型氢化微晶硅、重掺杂n型氢化非晶硅、重掺杂n型氢化纳米晶硅、重掺杂n型氢化微晶碳化硅、重掺杂n型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
5.根据权利要求2所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述TOP Con底电池为P型TOPCon底电池，所述P型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层、氧化物钝化层、磷扩散层、P-型单晶硅吸光层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构，所述堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅或p型氢化非晶硅中的一种与重掺杂p型氢化微晶硅、重掺杂p型氢化非晶硅、重掺杂p型氢化纳米晶硅、重掺杂p型氢化微晶碳化硅、重掺杂p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂p型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成；或所述P型TOPCon底电池包括由下至上依次设置的SiNx层、p型氢化非晶硅或p型微晶硅层、氧化物钝化层、P-型单晶硅吸光层、磷扩散层和所述电荷提取层与钝化层的堆叠结构；所述堆叠结构是通过遂穿氧化物、遂穿本征氢化微晶硅、遂穿氢化非晶硅中的一种与重掺杂n型或p型氢化微晶硅、重掺杂n型或p型氢化非晶硅、重掺杂n型或p型氢化纳米晶硅、重掺杂n型或p型氢化微晶碳化硅、重掺杂n型或p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型或p型氢化非晶碳化硅中的一种的分别组合形成。
6.根据权利要求2-5任一项所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述遂穿氧化物和氧化物钝化层中氧化物的材质为氧化硅和/或氧化铝及其衍生物。
7.根据权利要求2-5任一项所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述中间复合层为第一透明导电层，或重掺杂p型氢化微晶碳化硅、重掺杂p型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂p型氢化非晶碳化硅、重掺杂p型氢化微晶硅、重掺杂p型氢化非晶硅、重掺杂p型氢化纳米晶硅分别与重掺n型氢化微晶碳化硅、重掺n型氢化纳米晶碳化硅、重掺杂n型氢化非晶碳化硅、重掺杂n型氢化微晶硅、重掺杂n型氢化非晶硅、重掺杂n型氢化纳米晶硅中的一种或多种组合。
8.根据权利要求2-5任一项所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述钙钛矿顶电池为nip结构或者pin结构。
9.根据权利要求8所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构，其特征在于，所述钙钛矿顶电池包括自下而上依次设置的空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、阻挡层、第二透明导电层和第一金属电极层；或钙钛矿顶电池包括自下而上依次设置的电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、SnO2阻挡层、第二透明导电层和第一金属电极层。
10.根据权利要求1-9所述TOP Con晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池的结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法是先制备TOP Con底电池，之后在TOP Con底电池上制备然后制备中间复合层，最后在中间复合层上制备钙钛矿顶电池薄膜；其中，TOP Con底电池靠近中间复合层的一侧沉积电荷提取层与钝化层的堆叠结构的方法是先沉积一层1-10nm的钝化层，之后在钝化层上沉积3-30nm的电荷提取层，中间复合层沉积于电荷提取层上。
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