RU2757544C1 - Двухсторонний гетеропереходный фотоэлектрический преобразователь на основе кремния - Google Patents
Двухсторонний гетеропереходный фотоэлектрический преобразователь на основе кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757544C1 RU2757544C1 RU2021108816A RU2021108816A RU2757544C1 RU 2757544 C1 RU2757544 C1 RU 2757544C1 RU 2021108816 A RU2021108816 A RU 2021108816A RU 2021108816 A RU2021108816 A RU 2021108816A RU 2757544 C1 RU2757544 C1 RU 2757544C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- silicon
- type
- amorphous hydrogenated
- conductivity
- Prior art date
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title description 24
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title description 24
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 23
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 74
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 claims abstract description 48
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical class [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 36
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 23
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 11
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 9
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 8
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 8
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 8
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 8
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 8
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 5
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910004541 SiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010047289 Ventricular extrasystoles Diseases 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical class [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 150000002290 germanium Chemical class 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- FSLGCYNKXXIWGJ-UHFFFAOYSA-N silicon(1+) Chemical compound [Si+] FSLGCYNKXXIWGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроники, а именно к полупроводниковым приборам, и может быть использовано при изготовлении солнечных элементов, которые используются в энергетике, космических и военных технологиях, горнодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической отраслях промышленности и др. Фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) включает текстурированную пластину поликристаллического, мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния n-типа (n)c-Si или р-типа (p)c-Si с фронтальной и тыльной поверхностями, причем на фронтальной поверхности последовательно расположены противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:H, пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si, легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния ((n)a-Si:H) или микрокристаллического кремния (n-mc:Si) n-типа проводимости, токосъемный слой в виде антиотражающего прозрачного проводящего покрытия, токособирающая контактная сетка, а на тыльной поверхности последовательно расположены противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:H, пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si, легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния ((p)a-Si:H) или микрокристаллического кремния (p-mc:Si) р-типа проводимости, токосъемный слой в виде антиотражающего прозрачного проводящего покрытия, токособирающая контактная сетка. Изобретение позволяет повысить эффективность и энергетическую выработку гетеропереходного ФЭП. 1 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к области электроники, а именно к полупроводниковым приборам и может быть использовано при изготовлении солнечных элементов, которые используются в энергетике, космических и военных технологиях, горнодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической отраслях промышленности и др.
Уровень техники
Солнечный элемент - устройство, которое преобразует энергию солнечного света в электрический ток. Солнечный элемент служит для прямого преобразования солнечного излучения в электрическую энергию, используемую для питания электронных приборов и электроприводов устройств и механизмов, применяющихся в электронике, космических и военных технологиях, горнодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической отраслях промышленности, экологии и др.
Среди возобновляемых источников энергии фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии в настоящее время признано самым перспективным. Дальнейшее развитие солнечной энергетики требует постоянного совершенствования характеристик фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) или, другими словами, солнечных элементов (СЭ). Наиболее успешным направлением развития технологий повышения КПД солнечных элементов представляется использование гетеропереходов между аморфным гидрогенизированным и кристаллическим кремнием (a-Si:H/c-Si), которые позволяют получить более высокие КПД по сравнению с солнечными элементами на основе кристаллического кремния и могут быть изготовлены при низких температурах, что позволяет существенно снизить количество технологических операций и увеличить выход годных при производстве.
Эффективность работы первых солнечных элементов на основе a-Si:H/c-Si гетероперехода была ограничена низким качеством границы раздела a-Si:H/c-Si, что приводило к значительно меньшим значениям напряжения холостого хода и коэффициента заполнения вольт амперных характеристик (ВАХ) ФЭП, чем у традиционных солнечных элементов. Негативное влияние границы может быть снижено путем введения промежуточного слоя нелегированного гидрогенизированного аморфного кремния (i)-a-Si:H, который позволяет уменьшить рекомбинацию на границе a-Si:H/c-Si за счет пассивации дефектов на поверхности пластины c-Si. Использование слоя гидрогенизированного аморфного кремния собственной проводимости (i)-a-Si:H в структуре солнечного элемента дало начало бурному развитию так называемых HIT структур (Heterojunction with Intrinsic Thin Layer - гетеропереходы с собственным тонким слоем). Например, технология получения солнечного элемента, описанная в патенте США (см. [1] US 5066340, МПК H01L 31/036, опубликованный 19.11.1991), включает структуру одностороннего фотопреобразователя (ФЭП), состоящего из кристаллического слоя одного типа проводимости, аморфного слоя другого типа проводимости, собственного микрокристаллического слоя между легированными слоями, лицевого и тыльного электрода.
Существенный прогресс в повышении КПД солнечных элементов за последние два десятилетия был достигнут компанией Sanyo, в первую очередь, за счет оптимизации фронтальной и тыльной поверхностей солнечного элемента.
Известен способ получения солнечного элемента, описанный в патенте США (см. [2] US 5401336, МПК H01L 31/0236, опубликованный 28.03.1995), где односторонняя структура (поглощение и преобразование солнечного света происходит только с одной стороны СЭ) представляет гетеропереход между кристаллическим и аморфным полупроводником с аморфным или микрокристаллическим собственным слоем между ними, выполненный с применением текстурированных подложек и прозрачных электродов.
В другом патенте США (см. [3] US 5935344, МПК H01L 31/04, опубликованный 10.08.1999), описана структура СЭ (солнечного элемента) с гетеропереходами, состоящая из слоев собственного и легированного аморфного кремния, нанесенных на обе стороны подложки из кристаллического кремния.
Известен также способ получения солнечного элемента с многослойными гетеропереходами на основе слоев аморфного кремния и его сплавов, нанесенных на обе стороны подложки из кристаллического кремния (см. [4] ЕР 1187223, МПК H01L 31/04, опубликованный 13.03.2002).
Известен метод производства одностороннего солнечного элемента с гетеропереходом (см. [5] US 20090293948, МПК H01L 21/027, опубликованный 03.12.2009), содержащий подложку, на которую в качестве буферного слоя нанесен слой аморфного кремния, затем слой легированного кремния, с противоположной стороны подложки нанесено антиотражающее покрытие.
К недостаткам перечисленных солнечные элементов и методов их производства, относится отсутствие возможности двухстороннего поглощения и преобразования солнечного света, что снижает их эффективность и выработку электроэнергии солнечными модулями на их основе в условиях реальной эксплуатации. Кроме этого в перечисленных методах пассивация поверхности кремниевой пластины производится аморфным кремнием, что в свою очередь может вызвать паразитный эпитаксиальный рост на поверхности подложки, который приведет к увеличению рекомбинации носителей заряда и ухудшению фотоэлектрических характеристик элементов.
Известен солнечный элемент с гетеропереходом на основе кристаллического кремния (см. [6] KR 100847741, МПК H01L 31/04, опубликованный 23.07.2008), содержащий слой карбида кремния для уменьшения дефектов, а также контактной площади между слоем аморфного и кристаллического кремния. Пассивирующий слой может быть изготовлен из SiO2, SiC, SiNx и собственного аморфного кремния. К недостаткам солнечного элемента можно отнести отсутствие текстурированной рельефной поверхности кристаллического кремния с обеих сторон и обусловленное этим слабое рассеяние поступающего солнечного излучения, что приводит к низким значениям тока короткого замыкания СЭ и ухудшению его фотоэлектрических характеристик.
В заявке США (см. [7] US 20090250108, МПК H01L 31/0224, опубликованной 08.10.2009), описана двухсторонняя структура на основе подложки из кристаллического кремния n-типа и нанесенных последовательно на обе стороны слоев карбида кремния, аморфного кремния р(n)-типа, проводящего прозрачного слоя (ITO), Ag электродов в виде сетки на фронтальной и тыльной сторонах подложки. К недостаткам данного солнечного элемента можно отнести отсутствие с обеих сторон нелегированного слоя аморфного гидрогенизированного кремния: его функцию выполняет карбид кремния, который является более дефектным материалом, что значительно ухудшает качество пассивации поверхности, а соответственно и выходных характеристик СЭ.
Вышеприведенные недостатки были решены в нашем аналоге, патенте РФ на солнечный элемент (см. [8] RU 2590284, МПК H01L 31/0445, опубликованный 10.07.2016), включающий кристаллическую подложку из кремния n-типа с фронтальной и тыльной поверхностями, на которые нанесены промежуточный слой аморфного гидрогенизированного карбида кремния в виде твердого раствора, нелегированный слой аморфного гидрогенизированного кремния, р-легированный (на фронтальной поверхности) и n-легированный (на тыльной поверхности) слой аморфного гидрогенизированного кремния, слой оксида индия-олова ITO. В данном аналоге описывается использование противоэпитаксиального подслоя из карбида кремния, но при этом ФЭП является односторонним, то есть тыльный электрод является сплошным металлическим слоем. При этом в патенте описывается структура, где р слой располагается на фронтальной стороне СЭ при этом пластина кристаллического кремния имеет проводимость n-типа, так называемая конфигурация с фронтальным эмиттером.
Известен гетероструктурный фотоэлектрический преобразователь на основе кристаллического кремния (см. [9] RU 2632266, МПК H01L 31/04, опубликованный 03.10.2017), с аналогичной, аналогу [8], структурой и с фронтальным эмиттером (р слой сверху), при этом в качестве n-слоя применяют металлические оксиды n-типа.
Также известна структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния (см. [10] RU 2632267, МПК H01L 31/0747, опубликованный 03.10.2017), которая содержит текстурированную поликристаллическую или монокристаллическую пластину кремния; пассивирующий слой в виде аморфного гидрогенизированного кремния, нанесенный на каждую сторону пластины кремния; р-слой; n-слой; контактные токосъемные слои в виде прозрачных проводящих оксидов; тыльный токосъемный слой в виде металлического непрозрачного проводящего слоя. При этом в качестве р-слоя и n-слоя применяют металлические оксиды, соответственно, р-типа и n-типа, т.е. структура выполнена как с фронтальным так с тыльным эмиттером, но ФЭП является односторонним, то есть тыльный электрод является сплошным металлическим слоем.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения, взятого за прототип, является структура гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя с противоэпитаксиальным подслоем (см. [11] RU 2675069, МПК H01L 31/0747, опубликованный 14.12.2018), включающая подложку в виде пластины кремния, на обе стороны которой нанесены слои пассивации в виде слоев аморфного гидрогенизированного кремния, при этом на одну сторону кремниевой подложки с нанесенными пассивирующими слоями нанесен слой полупроводника n-типа, а на противоположную сторону нанесен слой полупроводника р-типа, причем перед слоями пассивации на поверхность пластины кремния нанесен противоэпитаксиальный слой в виде аморфного гидрогенизированного германия или аморфного гидрогенизированного кремний-германия толщиной до 10 нм. Структура данного ФЭП может быть выполнена как с фронтальным (n слой с фронтальной стороны СЭ, пластина кристаллического кремния р-типа проводимости), так и с тыльным эмиттером (р слой с тыльной стороны СЭ, пластина кристаллического кремния n-типа проводимости).
Сущность изобретения
Задачей заявляемого изобретения является устранение недостатков известных аналогов, в том числе создания двухстороннего гетеропереходного ФЭП с возможностью поглощения и преобразования солнечного света с двух сторон солнечного элемента на основе моно/мульти/поли/квазимоно-кристаллического кремния.
Техническим результатом является повышение эффективности и производительности ФЭП за счет возможности поглощения и преобразования солнечного света с двух сторон солнечного элемента, а также улучшенного процесса пассивацию поверхности за счет предотвращения частичного эпитаксиального роста во время нанесения слоя аморфного гидрогенизированного кремния толщиной 2-5 нм на кристаллическую подложку, за счет использования буферного противоэпитаксиального слоя нестехиометрического гидрогенизированного аморфного карбида кремния, что в свою очередь ведет к увеличению напряжения холостого хода и как следствию эффективности преобразования солнечного излучения СЭ на пластинах разного типа проводимости.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного результата предлагается фотоэлектрический преобразователь включающий текстурированную пластину поликристаллического, мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния n-типа (n)c-Si или р-типа (p)c-Si с фронтальной и тыльной поверхностями, причем на фронтальной поверхности последовательно расположены: противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:H, пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si, легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния ((n)a-Si:H) или микрокристаллического кремния (n-mc:Si) n-типа проводимости, токосъемный слой в виде антиотражающего прозрачного проводящего покрытия, токособирающая контактная сетка, а на тыльной поверхности последовательно расположены: противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:H, пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si, легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния ((p)a-Si:H) или микрокристаллического кремния (p-mc:Si) р-типа проводимости, токосъемный слой в виде антиотражающего прозрачного проводящего покрытия, токособирающая контактная сетка.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 - изображена структура двухстороннего гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя.
На фигуре обозначены следующие позиции: 1 - текстурированная пластина; 2 - противоэпитаксиальный буферный слой; 3 - пассивирующий слой; 4 - легированный слой n-типа; 5 - легированный слой р-типа; 6 - токосъемный слой антиотражающего прозрачного проводящего покрытия; 7 - токособирающая контактная сетка.
Осуществление изобретения
Данное изобретение представляет собой двухсторонний гетеропереходный фотоэлектрический преобразователь на основе кремния, состоящий из пластины кремния с фронтальной и тыльной поверхностями. Пластина предоставляет собой текстурированную пластину (1) поликристаллического, мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния n-типа ((n)c-Si) или р-типа ((p)c-Si).
На фронтальной и тыльной поверхности последовательно расположены: противоэпитаксиальный буферный слой (2) в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:H; пассивирующий слой (3) аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si; легированный слой (4) и (5); токосъемный слой (6) в виде антиотражающего прозрачного проводящего покрытия и токособирающая контактная сетка (7). При этом легированный слой (4) на фронтальной поверхности выполнен из аморфного гидрогенизированного кремния ((n)a-Si:H) или микрокристаллического гидрогенизированного кремния (n-mc:Si) n-типа проводимости, а легированный слой (5) на тыльной поверхности выполнен из аморфного гидрогенизированного кремния ((p)a-Si:H) или микрокристаллического гидрогенизированного кремния (p-mc:Si) р-типа проводимости.
Даная последовательность фотоактивных слоев позволяет получить наиболее максимальные КПД ФЭП на пластинах разного типа проводимости.
В случае использования пластины (1) поликристаллического, мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния n-типа, р слой будет располагаться с тыльной стороны СЭ, так называемая конфигурация с тыльным эмиттером. На данный момент, производимый кремний n-типа имеет лучшее качество материала за счет меньшего количества объемных дефектов по сравнению с кремнием р-типа, поэтому объемная рекомбинация неосновных носителей (дырок) в кремниевой пластине n-типа существенно меньше, чем в пластине р-типа. В таком случае использование конфигурации гетеропереходного ФЭП на основе кремниевой пластины n-типа с тыльным эмиттером позволяет получить лучший фактор заполнения вольт-амперной характеристики (ВАХ) СЭ за счет лучшего сбора основных носителей заряда (электронов) на фронтальной стороне СЭ посредством объемной проводимости самой пластины с проводимостью того же типа без существенных потерь в напряжении холостого хода СЭ.
В случае использования пластины (1) поликристаллического, мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния р-типа, n слой будет располагаться с фронтальной стороны СЭ, так называемая конфигурация с фронтальным эмиттером. Поскольку, из-за большого количества объемных дефектов в кремниевой пластине р-типа по сравнению с платиной n типа, возникает повышенная рекомбинация сгенерированных за счет поглощения солнечного света (фотонов) носителей заряда при их диффузии от области генерации (поглощения фотона) к области р-n перехода, которая приводит к уменьшению вольт-амперных характеристик (ВАХ) СЭ. В таком случае конфигурация с фронтальным эмиттером позволяет уменьшить длину диффузии носителей заряда от области генерации к области р-n перехода и, как следствие, вероятность объемной рекомбинации носителей и осуществить эффективный сбор неосновных носителей заряда (электронов) на фронтальной стороне ФЭП на основе кремниевой пластине р-типа, минимизируя потери в напряжении холостого хода, фактора заполнения и других ВАХ ФЭП.
Пример 1.
1. На поверхность текстурированной кремниевой пластины монокристаллического кремния n-типа (в соответствии с альтернативами заявленного изобретения, пластина также может быть выполнена из мультикристаллического, поликристаллического или квазимонокристаллического кремния соответствующего типа проводимости), с каждой из сторон, методом плазмохимического осаждения из газовой фазы (PECVD) наносится противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:Н толщиной 0.2-2 нм;
2. После этого, методом плазмохимического осаждения, на каждую из сторон, наносится пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si толщиной 2-10 нм;
3. После нанесения пассивирующего слоя i-a-Si на фронтальную сторону пластины наносится легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния n-типа проводимости ((n)-a-Si:H) толщиной 3-10 нм;
4. На противоположную сторону от ((n)-a-Si:H) слоя методом PECVD наносится легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния р-типа проводимости ((p)a-Si:H) толщиной 7-20 нм;
5. Далее методом магнетронного распыления (PVD) на обе стороны пластины наноситься слой проводящего прозрачного покрытия (ППП) на основе оксида индия-олова (ITO) толщиной 40-120 нм, необходимой для интерференционного просветления (антиотражающего эффекта) ППП слоев для падающего солнечного излучения. Причем поверхностное сопротивление фронтальных ПП должно варьироваться от 30 до 150 Ом на квадрат, а тыльных от 100 до 300 Ом на квадрат;
6. Методом трафаретной печати или гальваническим осаждением с каждой стороны наносится токособирающая контактная сетка.
Пример 2.
1. На поверхность текстурированной кремниевой пластины поликристаллического кремния р-типа (в соответствии с альтернативами заявленного изобретения, платина также может быть выполнена из мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния соответствующего типа проводимости), с каждой из сторон, методом плазмохимического осаждения из газовой фазы (PECVD) наносится противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:Н толщиной 0.2-2 нм;
2. После этого, методом плазмохимического осаждения, на каждую из сторон, наносится пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si толщиной 2-10 нм;
3. После нанесения пассивирующего слоя i-a-Si аморфного кремния на фронтальную сторону пластины методом PECVD наносится легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния n-типа проводимости ((n)-a-Si:H) толщиной 3-10 нм;
4. На противоположную сторону от ((n)-a-Si:H) слоя методом PECVD наносится легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния р-типа проводимости ((p)a-Si:H) толщиной 17-20 нм;
5. Далее методом магнетронного распыления (PVD) на обе стороны пластины наноситься слой проводящего прозрачного покрытия (ППП) на основе оксида индия-олова (ITO) толщиной 40-120 нм, необходимой для интерференционного просветления (антиотражающего эффекта) ППП слоев для падающего солнечного излучения. Причем поверхностное сопротивление фронтальных ПП должно варьироваться от 30 до 150 Ом на квадрат, а тыльных от 100 до 300 Ом на квадрат;
6. Методом трафаретной печати или гальваническим осаждением с каждой стороны наносится токособирающая контактная сетка.
Пример 3.
1. На поверхность текстурированной кремниевой пластины поликристаллического кремния n-типа (в соответствии с альтернативами заявленного изобретения, платина также может быть выполнена из мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния соответствующего типа проводимости), с каждой из сторон, методом плазмохимического осаждения из газовой фазы (PECVD) наносится противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:Н толщиной 0.2-2 нм;
2. После этого, методом плазмохимического осаждения, на каждую из сторон, наносится пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si толщиной 2-10 нм;
3. После нанесения пассивирующего слоя i-a-Si аморфного кремния на фронтальную сторону пластины методом PECVD наносится легированный слой микрокристаллического гидрогенизированного кремния n-типа проводимости ((n)-mc-Si:H) толщиной 10-15 нм;
4. На противоположную сторону от ((n)-mc-Si:H) слоя методом PECVD наносится легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния р-типа проводимости ((p)a-Si:H) толщиной 7-20 нм;
5. Далее методом магнетронного распыления (PVD) на обе стороны пластины наноситься слой проводящего прозрачного покрытия (ППП) на основе оксида индия-олова (ITO) толщиной 90-110 нм, необходимой для интерференционного просветления (антиотражающего эффекта) ППП слоев для падающего солнечного излучения. Причем поверхностное сопротивление фронтальных ПП должно варьироваться от 30 до 150 Ом на квадрат, а тыльных от 100 до 300 Ом на квадрат;
6. Методом трафаретной печати или гальваническим осаждением с каждой стороны наносится токособирающая контактная сетка.
Пример 4.
1. На поверхность текстурированной кремниевой пластины поликристаллического кремния р-типа (в соответствии с альтернативами заявленного изобретения, платина также может быть выполнена из мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния соответствующего типа проводимости), с каждой из сторон, методом плазмохимического осаждения из газовой фазы (PECVD) наносится противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:Н толщиной 0.2-2 нм;
2. После этого, методом плазмохимического осаждения, на каждую из сторон, наносится пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si толщиной 2-10 нм;
3. После нанесения пассивирующего слоя i-a-Si аморфного кремния на фронтальную сторону пластины методом PECVD наносится легированный слой микрокристаллического гидрогенизированного кремния n-типа проводимости ((n)-mc-Si:H) толщиной 10-15 нм;
4. На противоположную сторону от ((n)-mc-Si:H) слоя методом PECVD наносится легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния р-типа проводимости ((p)a-Si:H) толщиной 17-20 нм;
5. Далее методом магнетронного распыления (PVD) на обе стороны пластины наноситься слой проводящего прозрачного покрытия (ППП) на основе оксида индия-олова (ITO) толщиной 40-120 нм, необходимой для интерференционного просветления (антиотражающего эффекта) ППП слоев для падающего солнечного излучения. Причем поверхностное сопротивление фронтальных ПП должно варьироваться от 30 до 150 Ом на квадрат, а тыльных от 100 до 300 Ом на квадрат;
6. Методом трафаретной печати или гальваническим осаждением с каждой стороны наносится токособирающая контактная сетка.
Пример 5.
1. На поверхность текстурированной кремниевой пластины поликристаллического кремния n-типа (в соответствии с альтернативами заявленного изобретения, платина также может быть выполнена из мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния соответствующего типа проводимости), с каждой из сторон, методом плазмохимического осаждения из газовой фазы (PECVD) наносится противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:Н толщиной 0.2-2 нм;
2. После этого, методом плазмохимического осаждения, на каждую из сторон, наносится пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si толщиной 5-10 нм;
3. После нанесения пассивирующего слоя i-a-Si аморфного кремния на фронтальную сторону пластины методом PECVD наносится легированный слой микрокристаллического гидрогенизированного кремния n-типа проводимости ((n)-mc-Si:H) толщиной 10-15 нм;
4. На противоположную сторону от ((n)-mc-Si:H) слоя методом PECVD наносится легированный слой микрокристаллического гидрогенизированного кремния р-типа проводимости ((p)mc-Si:H) толщиной 20-30 нм;
5. Далее методом магнетронного распыления (PVD) на обе стороны пластины наноситься слой проводящего прозрачного покрытия (ППП) на основе оксида индия-олова (ITO) толщиной 40-120 нм, необходимой для интерференционного просветления (антиотражающего эффекта) ППП слоев для падающего солнечного излучения. Причем поверхностное сопротивление фронтальных ПП должно варьироваться от 30 до 150 Ом на квадрат, а тыльных от 100 до 300 Ом на квадрат;
6. Методом трафаретной печати или гальваническим осаждением с каждой стороны наносится токособирающая контактная сетка.
Пример 6.
1. На поверхность текстурированной кремниевой пластины поликристаллического кремния р-типа (в соответствии с альтернативами заявленного изобретения, платина также может быть выполнена из мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния соответствующего типа проводимости), с каждой из сторон, методом плазмохимического осаждения из газовой фазы (PECVD) наносится противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:Н толщиной 0.2-2 нм;
2. После этого, методом плазмохимического осаждения, на каждую из сторон, наносится пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si толщиной 2-10 нм;
3. После нанесения пассивирующего слоя i-a-Si аморфного кремния на фронтальную сторону пластины методом PECVD наносится легированный слой микрокристаллического гидрогенизированного кремния n-типа проводимости ((n)-mc-Si:H) толщиной 10-15 нм;
4. На противоположную сторону от ((n)-mc-Si:H) слоя методом PECVD наносится легированный слой микрокристаллического гидрогенизированного кремния р-типа проводимости ((p)mc-Si:H) толщиной 20-30 нм;
5. Далее методом магнетронного распыления (PVD) на обе стороны пластины наноситься слой проводящего прозрачного покрытия (ППП) на основе оксида индия-олова (ITO) толщиной 40-120 нм, необходимой для интерференционного просветления (антиотражающего эффекта) ППП слоев для падающего солнечного излучения. Причем поверхностное сопротивление фронтальных ПП должно варьироваться от 30 до 150 Ом на квадрат, а тыльных от 100 до 300 Ом на квадрат;
6. Методом трафаретной печати или гальваническим осаждением с каждой стороны наносится токособирающая контактная сетка.
Пример 7.
1. На поверхность текстурированной кремниевой пластины поликристаллического кремния n-типа (в соответствии с альтернативами заявленного изобретения, платина также может быть выполнена из мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния соответствующего типа проводимости), с каждой из сторон, методом плазмохимического осаждения из газовой фазы (PECVD) наносится противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:Н толщиной 0.2-2 нм;
2. После этого, методом плазмохимического осаждения, на каждую из сторон, наносится пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si толщиной 2-10 нм;
3. После нанесения пассивирующего слоя i-a-Si аморфного кремния на фронтальную сторону пластины методом PECVD наносится легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния n-типа проводимости ((n)-a-Si:H) толщиной 3-10 нм;
4. На противоположную сторону от ((n)-a-Si:H) слоя методом PECVD наносится легированный слой микрокристаллического гидрогенизированного кремния р-типа проводимости ((p)mc-Si:H) толщиной 20-30 нм;
5. Далее методом магнетронного распыления (PVD) на обе стороны пластины наноситься слой проводящего прозрачного покрытия (ППП) на основе оксида индия-олова (ITO) толщиной 90-110 нм, необходимой для интерференционного просветления (антиотражающего эффекта) ППП слоев для падающего солнечного излучения. Причем поверхностное сопротивление фронтальных ПП должно варьироваться от 30 до 150 Ом на квадрат, а тыльных от 100 до 300 Ом на квадрат;
6. Методом трафаретной печати или гальваническим осаждением с каждой стороны наносится токособирающая контактная сетка.
Пример 8.
1. На поверхность текстурированной кремниевой пластины поликристаллического кремния р-типа (в соответствии с альтернативами заявленного изобретения, платина также может быть выполнена из мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния соответствующего типа проводимости), с каждой из сторон, методом плазмохимического осаждения из газовой фазы (PECVD) наносится противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:Н толщиной 0.2-2 нм;
2. После этого, методом плазмохимического осаждения, на каждую из сторон, наносится пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si толщиной 2-10 нм;
3. После нанесения пассивирующего слоя i-a-Si аморфного кремния на фронтальную сторону пластины методом PECVD наносится легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния n-типа проводимости ((n)-a-Si:H) толщиной 3-10 нм;
4. На противоположную сторону от ((n)-a-Si:H) слоя методом PECVD наносится легированный слой микрокристаллического гидрогенизированного кремния р-типа проводимости ((p)mc-Si:H) толщиной 20-30 нм;
5. Далее методом магнетронного распыления (PVD) на обе стороны пластины наноситься слой проводящего прозрачного покрытия (ППП) на основе оксида индия-олова (ITO) толщиной 40-120 нм, необходимой для интерференционного просветления (антиотражающего эффекта) ППП слоев для падающего солнечного излучения. Причем поверхностное сопротивление фронтальных ПП должно варьироваться от 30 до 150 Ом на квадрат, а тыльных от 100 до 300 Ом на квадрат;
6. Методом трафаретной печати или гальваническим осаждением с каждой стороны наносится токособирающая контактная сетка.
Claims (12)
- Фотоэлектрический преобразователь, включающий текстурированную пластину поликристаллического, мультикристаллического, монокристаллического или квазимонокристаллического кремния n-типа (n)c-Si или р-типа (p)c-Si с фронтальной и тыльной поверхностями, на фронтальной поверхности последовательно расположены:
- a) противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:H,
- b) пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si,
- c) легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния ((n)а-Si:H) или микрокристаллического кремния (n-mc:Si) n-типа проводимости,
- d) токосъемный слой в виде антиотражающего прозрачного проводящего покрытия,
- e) токособирающая контактная сетка,
- а на тыльной поверхности последовательно расположены:
- f) противоэпитаксиальный буферный слой в виде аморфного гидрогенизированного карбида кремния собственной проводимости (i)-a-SixCx-1:H,
- g) пассивирующий слой аморфного гидрогенизированного кремния собственной проводимости i-a-Si,
- h) легированный слой аморфного гидрогенизированного кремния ((р)а-Si:H) или микрокристаллического кремния (p-mc:Si) р-типа проводимости,
- i) токосъемный слой в виде антиотражающего прозрачного проводящего покрытия,
- j) токособирающая контактная сетка.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021108816A RU2757544C1 (ru) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | Двухсторонний гетеропереходный фотоэлектрический преобразователь на основе кремния |
| PCT/RU2021/050408 WO2022225419A1 (ru) | 2021-04-22 | 2021-12-01 | Двухсторонний гетеропереходный фотоэлектрический преобразователь на основе кремния |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021108816A RU2757544C1 (ru) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | Двухсторонний гетеропереходный фотоэлектрический преобразователь на основе кремния |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2757544C1 true RU2757544C1 (ru) | 2021-10-18 |
Family
ID=78286357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021108816A RU2757544C1 (ru) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | Двухсторонний гетеропереходный фотоэлектрический преобразователь на основе кремния |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2757544C1 (ru) |
| WO (1) | WO2022225419A1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102931267A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-13 | 蚌埠玻璃工业设计研究院 | 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法 |
| RU2590284C1 (ru) * | 2015-04-10 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе", ООО "НТЦ ТПТ" | Солнечный элемент |
| WO2018108403A1 (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Silicon heterojunction solar cells and methods of manufacture |
| RU2694113C9 (ru) * | 2017-11-24 | 2019-11-07 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Тонкопленочный гибридный фотоэлектрический преобразователь и способ его изготовления |
-
2021
- 2021-04-22 RU RU2021108816A patent/RU2757544C1/ru active
- 2021-12-01 WO PCT/RU2021/050408 patent/WO2022225419A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102931267A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-13 | 蚌埠玻璃工业设计研究院 | 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法 |
| RU2590284C1 (ru) * | 2015-04-10 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе", ООО "НТЦ ТПТ" | Солнечный элемент |
| WO2018108403A1 (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Silicon heterojunction solar cells and methods of manufacture |
| RU2694113C9 (ru) * | 2017-11-24 | 2019-11-07 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Тонкопленочный гибридный фотоэлектрический преобразователь и способ его изготовления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022225419A1 (ru) | 2022-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10084107B2 (en) | Transparent conducting oxide for photovoltaic devices | |
| CN109728103B (zh) | 太阳能电池 | |
| KR101000064B1 (ko) | 이종접합 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101627217B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| US20080173347A1 (en) | Method And Apparatus For A Semiconductor Structure | |
| US20110023960A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| EP1950810A2 (en) | Method and apparatus for a semi conductor structure forming at least one via | |
| CN113410328A (zh) | 一种晶硅异质结太阳能电池 | |
| US11621359B1 (en) | Solar cell, photovoltaic module, and method for preparing the solar cell | |
| CN106887476B (zh) | P型perc双面太阳能电池及其组件、系统和制备方法 | |
| CN217306521U (zh) | 一种太阳能电池及一种光伏组件 | |
| RU2590284C1 (ru) | Солнечный элемент | |
| Muñoz et al. | Key aspects on development of high efficiency heterojunction and IBC heterojunction solar cells: Towards 22% efficiency on industrial size | |
| Soley et al. | Advances in high efficiency crystalline silicon homo junction solar cell technology | |
| CN111640826A (zh) | 一种利用选择性接触导电的电池制备方法 | |
| Chowdhury et al. | High-efficiency crystalline silicon solar cells: a review | |
| CN108615775B (zh) | 一种叉指背接触异质结单晶硅电池 | |
| CN220543926U (zh) | 太阳能电池和光伏组件 | |
| CN115000198B (zh) | 太阳能电池及光伏组件 | |
| EP0248953A1 (en) | Tandem photovoltaic devices | |
| CN115985992A (zh) | 一种n型单晶硅hbc太阳能电池结构及其制备方法 | |
| RU2757544C1 (ru) | Двухсторонний гетеропереходный фотоэлектрический преобразователь на основе кремния | |
| Lu et al. | a-Si/c-Si heterojunction for interdigitated back contact solar cell | |
| Schmiga et al. | Large-area n-type silicon solar cells with printed contacts and aluminium-alloyed rear emitter | |
| KR20130061346A (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 |