CN208521944U - 一种异质结背接触太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种异质结背接触太阳能电池，包括N型晶硅衬底，N型晶硅衬底的背光面上依次设置有第一本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层和电极层，第一掺杂非晶硅层包括交错排布的N型掺杂区和P型掺杂区，其中，电极层和第一掺杂非晶硅层之间设有透明导电薄膜层，透明导电薄膜层包括依次设置在第一掺杂非晶硅层上的第一薄膜层和第二薄膜层，第一薄膜层的功函数大于第二薄膜层的功函数，第一薄膜层的功函数不小于5eV。本实用新型解决了现有异质结背接触太阳能电池的TCO薄膜层的功函数较小，造成电流的损失的问题。

Description

一种异质结背接触太阳能电池

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种异质结背接触太阳能电池。

背景技术

目前公布的异质结背接触太阳能电池结构中，为了实现电流的收集和导出，实现非晶硅层和金属电极良好的欧姆接触，在电池背面沉积一层厚度约为100nm左右的的TCO(透明导电层：Transparent Conductive Oxide)薄膜。TCO薄膜由ITO(铟锡氧化物：Indiumtin Oxide)构成，但是ITO的功函数(4.5eV)小于P型及N型非晶硅的功函数(>5eV)，因此造成电流的损失，不利于提高太阳能电池的能量转换效率。

另外，制备ITO结晶时，需要在超过150℃以上的温度下进行ITO的沉积。这样虽然获得了较佳的薄膜光电性质，但是ITO结晶过程会增加ITO层表面的粗糙度(>2.5nm)，同时TCO薄膜的高温制作过程容易对非晶硅膜层造成损伤。

实用新型内容

鉴于现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种异质结背接触太阳能电池，以解决ITO薄膜的功函数较低，导致电流损失的问题，以及TCO薄膜制备过程的高温对非晶硅膜层造成损伤的问题。

为了达到上述的目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种异质结背接触太阳能电池，包括N型晶硅衬底，所述N型晶硅衬底的背光面上依次设置有第一本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层和电极层，所述第一掺杂非晶硅层包括交错排布的N型掺杂区和P型掺杂区，其中，所述电极层和所述第一掺杂非晶硅层之间设有透明导电薄膜层，所述透明导电薄膜层包括依次设置在所述第一掺杂非晶硅层上的第一薄膜层和第二薄膜层，所述第一薄膜层的功函数大于所述第二薄膜层的功函数，所述第一薄膜层的功函数不小于5eV。

优选地，所述第一薄膜层的功函数为5eV～6eV。

优选地，所述第一薄膜层的材料为IZTO，所述第二薄膜层的材料为ITO。

优选地，所述第一薄膜层的厚度为80～120nm。

优选地，所述第二薄膜层厚度为20～50nm。

优选地，所述电极层包括负电极和正电极，所述负电极电性连接到所述N型掺杂区，所述正电极电性连接到所述P型掺杂区。

优选地，所述太阳能电池还包括依次设置在所述N型晶硅衬底的受光面上的第二本征非晶硅层、第二掺杂非晶硅层和减反射层。

与现有技术相比，本实用新型增加了TCO薄膜层的功函数，提高了太阳能的转换效率。进一步，本实用新型中IZTO薄膜可通过低温PVD(工艺温度：<100℃)工艺来进行沉积，因此减少了沉积TCO薄膜时产生的高温对非晶硅膜层造成的损伤，以及ITO表面的粗糙度。

附图说明

图1为本实用新型提供的异质结背接触太阳能电池的结构示意图；

图2为本实用新型提供的异质结背接触太阳能电池的制备流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本实用新型的实施方式仅仅是示例性的，并且本实用新型并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

本实用新型提供了一种异质结背接触太阳能电池，如图1所示，所述异质结背接触太阳能电包括N型晶硅衬底1，所述N型晶硅衬底1的背光面上依次设置有第一本征非晶硅层2、第一掺杂非晶硅层3和电极层4。其中，所述N型晶硅衬底1作为光敏层具有良好的光伏特性，主要由单晶硅或多晶硅构成。所述第一本征非晶硅层2作为表面钝化层，缓解了所述N型晶硅衬底1表面的空穴-电子复合，提高了所述N型晶硅衬底1的产激子效率。

所述第一掺杂非晶硅层3，包括交错排布的N型掺杂区31和P型掺杂区32，所述N型掺杂区31和所述P型掺杂区32交错排布，所述P型掺杂区32收集光生空穴，所述N型掺杂区31收集光生电子。所述第一掺杂非晶硅层3与所述电极层4电性连接。具体地，所述电极层4包括负电极41和正电极42，所述负电极41电性连接于所述N型掺杂区31，所述正电极42电性连接于所述P型掺杂区32。其中，所述第一掺杂非晶硅层3和所述电极层4之间设有透明导电薄膜层5，所述透明导电薄膜层5包括依次设置在所述第一掺杂非晶硅层3上的第一薄膜层51和第二薄膜层52。所述第一薄膜层51主要由IZTO(氧化铟In₂O₃、氧化锌ZnO、氧化锡SnO₂的混合物)构成，IZTO可以采用低温PVD(物理气相沉积：Physical Vapor Deposition)的方式(工艺温度：<100℃)制备获得非晶或纳米结晶结构的薄膜。这样获得的IZTO层的功函数不小于5eV，透光率率达到85％，电阻率在10^-3～10^-4Ω.cm的范围，表面粗糙度可达到0.5nm，导电特性近似于ITO。

所述第二薄膜层52主要由ITO构成，ITO的功函数虽低于IZTO，但是导电率和透光率优于IZTO。以此，结合了所述第一薄膜层51和所述第二薄膜层52双层结构的所述透明导电薄膜层5具有了低表面粗糙度、低面电阻、高功函数的特性。由此，低表面粗糙度特性提升了太阳能电池的光吸收率，产生更多的光生载流子，高功函数的特性防止了电流的损失，提高了光电转换率。

进一步，本实用新型提供的异质结背接触太阳能电池还包括，依次设置在所述N型晶硅衬底1的受光面上的第二本征非晶硅层6、第二掺杂非晶硅层7和减反射层8。其中，所述第二掺杂非晶硅层7为掺磷氢化非晶硅层，依次排布的所述减反射层8、所述第二掺杂非晶硅层7、所述第二本征非晶硅层6、所述N型晶硅衬底1、所述第一本征非晶硅层2以及所述第一掺杂非晶硅层3的P型掺杂区32形成了异质结光伏部分，提高了光电转换率。

如图2所示，如上所述的异质结背接触太阳能电池的制备方法，包括步骤：

S1、提供一N型晶硅衬底1，在所述N型晶硅衬底1的背光面和受光面分别制备形成所述第一本征非晶硅层2和所述第二本征非晶硅层6。具体地，所述N型晶硅衬底1由单晶硅片构成，所述第一本征非晶硅层2和所述第二本征非晶硅层6采用PECVD(等离子体增强化学的气相沉积法：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)工艺分别在所述N型晶硅衬底1的背光面和受光面上制备形成。

S2、在所述第一本征非晶硅层2上制备形成第一掺杂非晶硅层3。具体地，所述步骤S2包括：

S21、采用硬掩膜版在所述第一本征非晶硅层2上进行图形化遮挡，通过PECVD工艺沉积一层掺硼非晶硅，形成图形化的所述P型掺杂区32。

S22、采用与所述P型掺杂区32相同形状的硬掩膜版，对所述P型掺杂区32进行遮挡。

S23、在未遮挡的所述第一本征非晶硅层2上通过PECVD工艺沉积一层掺磷非晶硅，形成图形化的所述N型掺杂区31。

S3、在所述第二本征非晶硅层6上通过PECVD工艺沉积一层掺磷非晶硅薄膜层，形成5～10nm厚度的第二掺杂非晶硅层7。

S4、在所述第二掺杂非晶硅层7上通过PECVD工艺沉积一层氮化硅层，形成减反射层8。

S5、在所述第一掺杂非晶硅层3上制备形成所述透明导电薄膜层5。具体地，所述步骤S5包括：

S51、采用低温PVD工艺，在4×10^-3～5×10^-3torr的气压下，利用直流脉冲电源，将高纯IZTO靶材溅镀在所述第一掺杂非晶硅层3上。其中，沉积速率为5～8nm/min，温度需要控制在80～85℃，沉积到80～120nm厚度时，停止沉积并进行退火处理，退火温度为180～200℃，退火时长为30～35min，形成所述第一薄膜层51，所述第一薄膜层51的功函数为5～6eV。

S52、采用PVD工艺，在4×10^-3～5×10^-3torr的气压下，利用直流脉冲电源，将高纯ITO靶材溅镀在所述第一薄膜层51上。其中，沉积速率为5～8nm/min，沉积到20～50nm厚度时，停止沉积并进行退火处理，退火温度为180～200℃，退火时长为30～35min，形成所述第二薄膜层52。

S6、在所述透明导电薄膜层5上，采用丝网印刷工艺形成所述电极层4。具体地，所述负电极41电性连接于所述所述N型掺杂区31，所述正电极42电性连接于所述P型掺杂区32。

本实用新型提供的异质结背接触太阳能电池，增加了TCO薄膜的功函数，解决了太阳能的转换效率较低的问题。进一步，IZTO薄膜通过低温PVD工艺来进行沉积，以此解决了溅镀TCO薄膜时产生的高温对非晶硅膜层造成损伤，以及ITO表面粗糙度增加的问题。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种异质结背接触太阳能电池，包括N型晶硅衬底(1)，所述N型晶硅衬底(1)的背光面上依次设置有第一本征非晶硅层(2)、第一掺杂非晶硅层(3)和电极层(4)，所述第一掺杂非晶硅层(3)包括交错排布的N型掺杂区(31)和P型掺杂区(32)，其特征在于，所述电极层(4)和所述第一掺杂非晶硅层(3)之间设有透明导电薄膜层(5)，所述透明导电薄膜层(5)包括依次设置在所述第一掺杂非晶硅层(3)上的第一薄膜层(51)和第二薄膜层(52)，所述第一薄膜层(51)的功函数大于所述第二薄膜层(52)的功函数，所述第一薄膜层(51)的功函数不小于5eV。

2.根据权利要求1所述的异质结背接触太阳能电池，其特征在于，所述第一薄膜层(51)的功函数为5eV～6eV。

3.根据权利要求2所述的异质结背接触太阳能电池，其特征在于，所述第一薄膜层(51)的材料为IZTO，所述第二薄膜层(52)的材料为ITO。

4.根据权利要求3所述的异质结背接触太阳能电池，其特征在于，所述第一薄膜层(51)的厚度为80～120nm。

5.根据权利要求3所述的异质结背接触太阳能电池，其特征在于，所述第二薄膜层(52)厚度为20～50nm。

6.根据权利要求1所述的异质结背接触太阳能电池，其特征在于，所述电极层(4)包括负电极(41)和正电极(42)，所述负电极(41)电性连接到所述N型掺杂区(31)，所述正电极(42)电性连接到所述P型掺杂区(32)。

7.根据权利要求1-6任一所述的异质结背接触太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池还包括依次设置在所述N型晶硅衬底(1)的受光面上的第二本征非晶硅层(6)、第二掺杂非晶硅层(7)和减反射层(8)。