一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法技术

技术编号:15393495 阅读:43 留言:0更新日期:2017-05-19 05:51
本发明专利技术涉及太阳能电池领域。本发明专利技术公开了一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法,所述硅基异质结太阳能电池包括:晶硅基片、第一金属硫族化合物膜层、第二金属硫族化合物膜层、第一本征非晶层、第二本征非晶层、第一掺杂层、第二掺杂层、第一透明导电层和第二透明导电层,所述第一金属硫族化合物膜层和第二金属硫族化合物膜层分别设置在晶硅基片的受光面与第一本征非晶层之间以及晶硅基片的背面与第二本征非晶层之间。本发明专利技术通过在晶硅基片表面形成所述第一金属硫族化合物膜层和第二金属硫族化合物膜层可以提高硅基异质结太阳能电池的开路电压和短路电流,使晶硅基片的制绒工序简单化,进而降低了制造成本。

Silicon based heterojunction solar cell and preparation method thereof

The invention relates to the solar cell field. The invention discloses a silicon heterojunction solar battery and a preparation method thereof, wherein the silicon heterojunction solar cell includes a silicon substrate, a first metal chalcogenide film and second metal chalcogenide film first, intrinsic amorphous layer, second intrinsic amorphous layer, a first doped layer, the second doped layer, a first transparent conductive layer and the second transparent conductive layer, the first metal chalcogenide film and second metal chalcogenide films are respectively arranged on the silicon substrate by surface and the first intrinsic amorphous silicon layer between the substrate and the back and the second intrinsic amorphous layer between. The present invention by forming a silicon substrate on the surface of the first metal chalcogenide film and second metal chalcogenide silicon film can improve the open circuit voltage and short circuit current based heterojunction solar cell, the silicon substrate etching process is simple, thereby reducing the manufacturing cost.

【技术实现步骤摘要】
一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法
本专利技术属于太阳能电池领域,具体地涉及一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
太阳能电池能够将太阳光直接转换为电力,因此作为新的能量源受到越来越多国家的重视。HeterojunctionwithIntrinsicThinlayer太阳能电池简称HIT太阳能电池,其最早是由三洋公司专利技术的,其是非晶硅/晶硅异质结的太阳能电池,是一种利用晶硅基片和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池。由于HIT太阳能电池具有高的光电转换效率,低的温度系数和在相对低温条件下的制备技术,在近几年来成为光伏行业研究和开发的重点方向之一。目前日本的三洋公司产业化的HIT太阳能电池的效率已超过23%,其实验室效率已超过了25%。图1A和图1B所示为现有的HIT太阳能电池的结构示意图。在图1A和图1B中,在由单晶硅、多晶硅等的结晶类半导体构成的n型结晶类硅基板1的一个主面上,本征非晶硅层2、p型非晶硅层3依次叠层,进而在其上形成ITO透明导电氧化物层4和由银构成的梳型形状的栅电极9;在结晶类硅基板1的另一个主面上依次叠层本征非晶硅层5、n型非晶硅层6,进而在其上形成ITO透明导电氧化物层7和由银构成的梳型形状的栅电极9,汇流条电极8将栅电极9的电流汇集起来。这种HIT太阳能电池按照以下的顺序制造。首先,使用等离子体CVD法,在结晶类基板1的一个主面上连续形成本征非晶硅层2、p型非晶硅层3,在另一个主面上连续形成本征非晶硅层5、n型非晶硅层6。接着使用溅射法在p型非晶硅层3和n型非晶硅层6上分别形成ITO透明导电层4和7,进而通过丝网印刷,在ITO透明导电氧化物层4和7上形成梳型形状的栅电极9。所使用的等离子体增强CVD法、溅射法、丝网印刷法等的方法全部能够在250℃以下的温度形成上述各膜层,因此能够防止基板的翘曲,能够实现制造成本的降低。传统的做法是将本征非晶硅膜层直接沉积在具有绒面结构的晶硅基片的表面上,本征非晶硅膜层在这里是起到钝化硅片表面的作用,当非晶硅膜层太薄时其不能很好的覆盖具有绒面结构的硅片表面,其不能起到很好的钝化效果,这就会造成电池的开路电压的下降;当非晶硅膜层太厚时,其虽然可以较好的覆盖具有绒面结构的硅片表面,但是由于非晶硅膜层对光具有很高的吸收系数,因此会减少到达硅片的入射光的量,从而造成电池短路电流的降低。因此传统的做法不但对非晶硅膜层的厚度有严格的限制,而且对制作硅片表面的绒面结构有着严格的要求,这就使工艺操作的窗口变窄,同时使硅片的制绒工序变得更加的复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为解决上述的现有HIT太阳能电池技术中存在的问题,提供一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法,本专利技术通过在所述晶硅基片的受光面与第一本征非晶层之间设置有第一金属硫族化合物膜层和/或在所述晶硅基片的背面与第二本征非晶层之间设置有第二金属硫族化合物膜层,这样既能使晶硅基片的表面得到很好的钝化,又可使用较薄的非晶硅膜层来覆盖晶硅基片,从而使更多的太阳光入射到晶硅基片上,因而可提高电池的短路电流和开路电压,从而增强了太阳能电池的性能,使晶硅基片的制绒工序简单化,进而降低了制造成本。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:一种硅基异质结太阳能电池,包括晶硅基片,所述晶硅基片的受光面和背面分别设置有第一本征非晶层和第二本征非晶层,所述第一本征非晶层上设置有第一掺杂层,所述第二本征非晶层上设置有第二掺杂层,所述第一掺杂层上设置有第一透明导电层,所述第二掺杂层上设置有第二透明导电层,所述晶硅基片的受光面与第一本征非晶层之间插入有第一金属硫族化合物膜层和/或所述晶硅基片的背面与第二本征非晶层之间插入有第二金属硫族化合物膜层。进一步的,所述第二透明导电层上设置有一叠层结构,所述叠层结构包括依次叠层的第一金属氮化物膜层、金属膜层和第二金属氮化物膜层,所述第一金属氮化物膜层与第二透明导电层直接接触;所述第一金属氮化物膜层和/或第二金属氮化物膜层为锆氮化物膜层、钛氮化物膜层、铪氮化物膜层、镍氮化物膜层、铬氮化物膜层、钒氮化物膜层、铌氮化物膜层、钽氮化物膜层、钼氮化物膜层、钪氮化物膜层或它们的任一组合的氮化物膜层;所述金属膜层为银膜层、铝膜层、铜膜层、金膜层、铬膜层、钛膜层、铂膜层、镍膜层或它们的任一组合中的一种。本专利技术还公开了另一种硅基异质结太阳能电池,包括晶硅基片,所述晶硅基片的受光面设置有第一本征非晶层,所述第一本征非晶层上设置有一减反射层,所述基片的背面设置有第二本征非晶层,所述第二本征非晶层的表面区域内交错设置有第一掺杂层和第二掺杂层,所述第一掺杂层上设置有第一透明导电层,所述第二掺杂层上设置有第二透明导电层,所述晶硅基片的受光面与第一本征非晶层之间插入有第一金属硫族化合物膜层和/或所述晶硅基片的背面与第二本征非晶层之间插入有第二金属硫族化合物膜层。进一步的,所述第一本征非晶层与减反射层之间设置有一层掺杂层,所述掺杂层的导电类型与晶硅基片的一致。当晶硅基片为n型晶硅基片时,所述掺杂层为n型非晶硅膜层;当晶硅基片为p型晶硅基片时,所述掺杂层为p型非晶硅膜层。进一步的,所述第一透明导电层和第二透明导电层上分别设置有一叠层结构,所述叠层结构包括依次叠层的第一金属氮化物膜层、金属膜层和第二金属氮化物膜层,所述第一金属氮化物膜层分别与第一透明导电层和第二透明导电层直接接触;所述第一金属氮化物膜层和/或第二金属氮化物膜层为锆氮化物膜层、钛氮化物膜层、铪氮化物膜层、镍氮化物膜层、铬氮化物膜层、钒氮化物膜层、铌氮化物膜层、钽氮化物膜层、钼氮化物膜层、钪氮化物膜层或它们的任一组合的氮化物膜层;所述金属膜层为银膜层、铝膜层、铜膜层、金膜层、铬膜层、钛膜层、铂膜层、镍膜层或它们的任一组合中的一种。进一步的,所述第一金属硫族化合物膜层和/或第二金属硫族化合物膜层为硫化锌、硒化锌、硫硒化锌、硫化铟、硒化铟、硫硒化铟、硫化镉和硫化镉锌中的一种或两种以上。进一步的,所述第一金属硫族化合物膜层和/或第二金属硫族化合物膜层中含有氧。进一步的,所述第一金属硫族化合物膜层和/或第二金属硫族化合物膜层的厚度为1-100nm,优选第一金属硫族化合物膜层和/或第二金属硫族化合物膜层的厚度为2-50nm,更优选第一金属硫族化合物膜层和/或第二金属硫族化合物膜层的厚度为5-30nm。进一步的,所述第一本征非晶层和第二本征非晶层为本征非晶硅膜层,所述晶硅基片为N型单晶硅片、P型单晶硅片、N型多晶硅片、P型多晶硅片。进一步的,所述第一掺杂层和第二掺杂层分别为p型非晶硅膜层和n型非晶硅膜层,或所述第一掺杂层和第二掺杂层分别为n型非晶硅膜层和p型非晶硅膜层。进一步的,所述第一掺杂层与第一透明导电层之间设置有第一掺杂氧化钛膜层和/或所述第二掺杂层与第二透明导电层之间设置有第二掺杂氧化钛膜层,所述第一掺杂氧化钛膜层和/或第二掺杂氧化钛膜层为TiO2掺杂有Ta、W、Nb、Mo、Sb、Sc、Sn、Y、Zr、Hf、Ce和Al中的一种或两种以上。选用CVD(化学气相沉积法)、RPD(反应等离子沉积法)、ALD(原子层沉积法)、PVD(物理气相沉积法)等方法来沉积第一掺杂氧化钛膜层和/或第二掺杂氧化钛膜层。进一步的,所述第一透明导电层和第二透明导电层上分别设置有栅本文档来自技高网
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一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法

【技术保护点】
一种硅基异质结太阳能电池,包括晶硅基片,所述晶硅基片的受光面和背面分别设置有第一本征非晶层和第二本征非晶层,所述第一本征非晶层上设置有第一掺杂层,所述第二本征非晶层上设置有第二掺杂层,所述第一掺杂层上设置有第一透明导电层,所述第二掺杂层上设置有第二透明导电层,其特征在于:所述晶硅基片的受光面与第一本征非晶层之间插入有第一金属硫族化合物膜层和/或所述晶硅基片的背面与第二本征非晶层之间插入有第二金属硫族化合物膜层。

【技术特征摘要】
1.一种硅基异质结太阳能电池,包括晶硅基片,所述晶硅基片的受光面和背面分别设置有第一本征非晶层和第二本征非晶层,所述第一本征非晶层上设置有第一掺杂层,所述第二本征非晶层上设置有第二掺杂层,所述第一掺杂层上设置有第一透明导电层,所述第二掺杂层上设置有第二透明导电层,其特征在于:所述晶硅基片的受光面与第一本征非晶层之间插入有第一金属硫族化合物膜层和/或所述晶硅基片的背面与第二本征非晶层之间插入有第二金属硫族化合物膜层。2.根据权利要求1所述的硅基异质结太阳能电池,其特征在于:所述第二透明导电层上设置有一叠层结构,所述叠层结构包括依次叠层的第一金属氮化物膜层、金属膜层和第二金属氮化物膜层,所述第一金属氮化物膜层与第二透明导电层直接接触;所述第一金属氮化物膜层和/或第二金属氮化物膜层为锆氮化物膜层、钛氮化物膜层、铪氮化物膜层、镍氮化物膜层、铬氮化物膜层、钒氮化物膜层、铌氮化物膜层、钽氮化物膜层、钼氮化物膜层、钪氮化物膜层或它们的任一组合的氮化物膜层;所述金属膜层为银膜层、铝膜层、铜膜层、金膜层、铬膜层、钛膜层、铂膜层、镍膜层或它们的任一组合中的一种。3.一种硅基异质结太阳能电池,包括晶硅基片,所述晶硅基片的受光面设置有第一本征非晶层,所述第一本征非晶层上设置有一减反射层,所述晶硅基片的背面设置有第二本征非晶层,所述第二本征非晶层的表面区域内交错设置有第一掺杂层和第二掺杂层,所述第一掺杂层上设置有第一透明导电层,所述第二掺杂层上设置有第二透明导电层,其特征在于:所述晶硅基片的受光面与第一本征非晶层之间插入有第一金属硫族化合物膜层和/或所述晶硅基片的背面与第二本征非晶层之间插入有第二金属硫族化合物膜层。4.根据权利要求3所述的硅基异质结太阳能电池,其特征在于:所述第一透明导电层和第二透明导电层上分别设置有一叠层结构,所述叠层结构包括依次叠层的第一金属氮化物膜层、金属膜层和第二金属氮化物膜层,所述第一金属氮化物膜层分别与第一透明导电层和第二透明导电层直接接触;所述第一金属氮化物膜层和/或第二金属氮化物膜层为锆氮化物膜层、钛氮化物膜层、铪氮化物膜层、镍氮化物膜层、铬氮化物膜层、钒氮化物膜层、铌氮化物膜层、钽氮化物膜层、钼氮化物膜层、钪氮化物膜层或它们的任一组合的氮化物膜层;所述金属膜层为银膜层、铝膜层、铜膜层、金膜层、铬膜层、钛膜层、铂膜层、镍膜层或它们的任一组合中的一种。5.根据权利要求3所述的硅基异质结太阳能电池,其特征在于:所述第一本征非晶层与减反射层之间设置有一层掺杂层,所述掺杂层的导电类型与晶硅基片的一致。6.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员:李艺明邓国云李浩
申请(专利权)人:江苏神科新能源有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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