一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法技术

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、第一透明导电层及第二透明导电层，其中，第一透明导电层和/或第二透明导电层是由金属膜层和电介质膜层构成的透明导电叠层。金属膜层为银膜层、金膜层、铝膜层、铜膜层、铬膜层、钼膜层、钨膜层、铌膜层或其合金材料膜层。本发明专利技术的透明导电叠层比传统的透明导电氧化物膜层具有更低的方块电阻、同时对中远红外线具有较强的反射能力，可提高硅基异质结太阳能电池的性能。

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 battery comprises a silicon substrate, a first intrinsic amorphous layer, second intrinsic amorphous layer, a first doped layer, second doped layer, a first transparent conductive layer and the two transparent conductive layer. Among them, the first transparent conductive layer and / or the second transparent conductive layer is composed of metal film and transparent conductive laminated dielectric film. The metal film is composed of a silver film, a gold film, an aluminum film, a copper film, a chromium film, a molybdenum film, a tungsten film, a niobium film or its alloy material film. The sheet resistance of the invention, a transparent conductive layer of transparent conductive oxide films than traditional has lower and has strong ability to reflect the middle and far infrared, can improve the performance of silicon heterojunction solar cells.

【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的受光面上，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和由银浆印刷构成的梳型形状的栅电极9；在结晶类硅基板1的背光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和由银浆印刷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；在这里通常的ITO透明导电氧化物层的方块电阻一般都在30-60Ω/□，这就需要使用较多的栅电极来收集载流子，从而对银浆的需求量增大，增加了成本。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的受光面上连续形成本征非晶硅层2、p型非晶硅层3，在背光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。由于非晶硅膜层的导电性较差，所以在HIT的制作过程中，在栅电极和非晶硅膜层之间设置一层ITO膜层可以有效地增加载流子的收集。ITO薄膜具有光学透明和导电双重功能，对有效载流子的收集起着关键作用，但是ITO膜层与非晶硅膜层之间会形成一定的肖特基接触，而肖特基接触会导致内建电场的降低从而导致开路电压的降低，且当势垒高度较大时还会引起一个附加的串阻。因此较高的势垒高度降低了电池的开路电压，同时也增加了电池的串联电阻，串联电阻的增加会导致电池填充因子的下降。在HIT太阳能电池中，传统所使用的ITO或IWO透明导电氧化物膜层的方块电阻一般都比较高，为了增加载流子的收集就要求增加栅电极的数量，这会导致银浆使用量的增加，增加了制造成本，同时栅电极数量的增加又会使电池的有效发电面积的减少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为解决上述问题而提供一种降低其串联电阻，提高了电池的填充因子，增强了太阳能电池的性能，同时降低了成本且增加电池的有效发电面积的硅基异质结太阳能电池及其制备方法。为此，本专利技术公开了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，所述第一透明导电层和/或所述第二透明导电层由金属膜层和电介质膜层构成，所述电介质膜层覆盖在所述金属膜层的上下两表面构成一叠层结构，所述金属膜层的总厚度≤20nm，优选所述金属膜层的总厚度≤15nm。当所述第一掺杂层为p型掺杂层且第二掺杂层为n型掺杂层时，与第一掺杂层接触的电介质膜层的功函数≥4.5eV，和/或与第二掺杂层接触的电介质膜层的功函数≤5.0eV；当所述第一掺杂层为n型掺杂层且第二掺杂层为p型掺杂层时，与第二掺杂层接触的电介质膜层的功函数≥4.5eV，和/或与第一掺杂层接触的电介质膜层的功函数≤5.0eV。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，所述第一透明导电层和/或所述第二透明导电层由金属膜层和电介质膜层构成，所述电介质膜层覆盖在所述金属膜层的上下两表面构成一叠层结构。优选所述金属膜层的总厚度≤20nm，更优选所述金属膜层的总厚度≤15nm。当所述第一掺杂层为p型掺杂层且第二掺杂层为n型掺杂层时，与第一掺杂层接触的电介质膜层的功函数≥4.5eV，和/或与第二掺杂层接触的电介质膜层的功函数≤5.0eV；当所述第一掺杂层为n型掺杂层且第二掺杂层为p型掺杂层时，与第二掺杂层接触的电介质膜层的功函数≥4.5eV，和/或与第一掺杂层接触的电介质膜层的功函数≤5.0eV。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一致。进一步的，位于金属膜层下表面的电介质膜层为金属硫族化合物膜层。更进一步的，所述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、硫化镉锌中的一种或两种以上。进一步的，在晶硅基片的背面侧，位于金属膜层下表面的电介质膜层可为氧化钛、氧化钛锡、氧化钛铌、氧化锌钛、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化钼、氧化铌、氧化锌锡、氧化锌镁、氧化锌硅、ITO、ITiO、AZO、IWO、BZO、GZO、IZO、IGZO、IMO、氧化锡基透明导电材料或它们的任一组合中的一种。进一步的，所述金属膜层为银膜层、金膜层、铝膜层、铜膜层、铬膜层、钼膜层、钨膜层、铌膜层或其合金材料膜层。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，所述本征非晶硅膜层中可含有碳、氧等元素。进一步的，所述p型掺杂层为p型非晶硅膜层；所述n型掺杂层为n型非晶硅膜层，所述p型掺杂层和n型掺杂层中可含有碳、氧等元素。进一步的，所述晶硅基片为n型单晶硅基片、p型单晶硅基片、n型多晶硅基片或p型多晶硅基片。进一步的，位于金属膜层上表面的电介质膜层为氧化钛、氧化钛锡、氧化钛铌、氧化锌钛、硫化镉、硫化镉锌、硫化锌、硒化锌、硫硒化锌、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化钼、氧化铌、氧化锌锡、氧化锌镁、氧化锌硅、ITO、ITIO、AZO、IWO、BZO、GZO、IZO、IGZO、IMO、氧化锡基透明导电材料或它们的任一组合中的一种。进一步的，所述金属膜层为一层或双层结构；所述电介质膜层为一层或多层结构。进一步的，所述第一透明导电层和第二透明导电层上设置有栅电极，所述栅电极为梳状型或其他合适的形状。更进一步的，与栅电极直接接触的电介质膜层为透明导电氧化物膜层。本专利技术还公开了一种光伏发电系统，由上述的硅基异质结太阳能电池组成发电系统。本专利技术还提供了一种硅基异质结太阳能电池的制备方法，包括：准备晶硅基片；在所述晶硅基片的受光面沉积第一本征非晶层；在所述晶硅基片的背面沉积第二本征非晶层；在所述第一本征非晶层上沉积第一本文档来自技高网...

【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：所述第一透明导电层和/或所述第二透明导电层由金属膜层和电介质膜层构成，所述电介质膜层覆盖在所述金属膜层的上下两表面，所述金属膜层的总厚度≤20nm；所述第一掺杂层为p型掺杂层且第二掺杂层为n型掺杂层时，与第一掺杂层接触的电介质膜层的功函数≥4.5eV，和/或与第二掺杂层接触的电介质膜层的功函数≤5.0eV；所述第一掺杂层为n型掺杂层且第二掺杂层为p型掺杂层时，与第二掺杂层接触的电介质膜层的功函数≥4.5eV，和/或与第一掺杂层接触的电介质膜层的功函数≤5.0eV。

【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：所述第一透明导电层和/或所述第二透明导电层由金属膜层和电介质膜层构成，所述电介质膜层覆盖在所述金属膜层的上下两表面，所述金属膜层的总厚度≤20nm；所述第一掺杂层为p型掺杂层且第二掺杂层为n型掺杂层时，与第一掺杂层接触的电介质膜层的功函数≥4.5eV，和/或与第二掺杂层接触的电介质膜层的功函数≤5.0eV；所述第一掺杂层为n型掺杂层且第二掺杂层为p型掺杂层时，与第二掺杂层接触的电介质膜层的功函数≥4.5eV，和/或与第一掺杂层接触的电介质膜层的功函数≤5.0eV。2.一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：所述第一透明导电层和/或所述第二透明导电层由金属膜层和电介质膜层构成，所述电介质膜层覆盖在所述金属膜层的上下两表面；所述第一掺杂层为p型掺杂层且第二掺杂层为n型掺杂层时，与第一掺杂层接触的电介质膜层的功函数≥4.5eV，和/或与第二掺杂层接触的电介质膜层的功函数≤5.0eV；所述第一掺杂层为n型掺杂层且第二掺杂层为p型掺杂层时，与第二掺杂层接触的电介质膜层的功函数≥4.5eV，和/或与第一掺杂层接触的电介质膜层的功函数≤5.0eV。3.根据权利要求2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一致。4.根据权利要求1或2所述的硅基异质结太阳能电池，其特征在于：位于金属膜层下表面的电介质膜层为金属硫族化合物膜层。5.根据权利要求4所述的硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述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、硫化镉锌中的一种或两种以上。6.根据权利要求1或2所述的硅基异质结太阳能电池，其特征在于：所述金属膜层为银膜层、金膜层、铝膜层、铜膜层、铬膜层、钼膜层、钨膜层、铌膜层或其合金材料膜层。7.根据权利要求1或2所述的硅基异质结太阳能电池，其特征在于：位于金属膜层上表面的电介质膜层为氧化钛、氧化钛锡、氧...

【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