一种光电转换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例公开了一种光电转换装置，该光电转换装置包括P型半导体衬底，以及位于P型半导体衬底上依次设置的介质膜层、高掺杂半导体层和位于高掺杂半导体层上的第一金属电极，其中，介质膜层的禁带宽度比P型半导体衬底的禁带宽度至少大2.5eV，且介质膜层与P型半导体衬底的导带失配大于0.1eV。本实用新型专利技术实施例提供的一种光电转换装置，通过将P型半导体衬底经介质膜层进行钝化，降低其开路电压损失，再通过在介质膜层上设置高掺杂半导体层，减少载流子的传输路径，以减少电阻损失，从而获得高效的光电转换装置。

【技术实现步骤摘要】
一种光电转换装置
本技术实施例涉及光电转换
，尤其涉及一种光电转换装置。
技术介绍
光伏技术是利用PN结将太阳能转换为电能的技术，通常采用该技术制作光伏电池。而制作光伏电池的材料为半导体材料，其具有一定的禁带宽度，能够在有太阳光照时，使得能量超过该半导体禁带宽度的光子在内部产生电子空穴对，此时PN结将电子和空穴分离，并控制光生载流子的流动方向，以向外接电路输出功率。当前，工业化生产的p型晶硅电池通常采用全铝背场结构，即正面PN结，背面印刷铝浆，烧结后形成铝背场。这种结构的电池产业化的光电转换效率普遍比晶硅单结电池的极限值低，影响其转换效率损失的主要原因是复合造成的开路电压(Voc)损失，光学损失造成的短路电流(Isc)损失，以及电阻损失造成的填充因子(FF)损失，其中，电池内部复合造成的开路电压(Voc)损失为主要的损失，而铝背场硅铝金属接触和正面银硅接触为复合Voc损失的关键因素。现有技术中，局部钝化的PERC电池结构通常采用氧化铝和氮化硅的钝化介质膜组合(AlOx/SiNx)代替铝背场，将部分区域氧化铝+氮化硅钝化介质膜去除，用铝背场和硅铝金属接触来实现载流子的收集，以改善背部复合损失。但是，氧化铝和氮化硅介质膜组合的导电能力弱，使得背面电流传导能力降低，而采用局部去除氧化铝和氮化硅介质膜组合，转换为铝背场和硅铝金属接触来实现载流子的收集时，会使得载流子的传输路径大大增加，这将造成更多的电阻损失。对于N型晶硅电池，同样会存在上述问题。为了解决上述问题，一种现有技术是在待钝化的硅片两个表面上形成10～30纳米的非晶硅薄膜，然后在非晶硅薄膜上分别形成n型和p型掺杂层，再两面覆盖透明导电氧化物薄膜(TCO)，最外层分别设置金属电极；另一种现有技术是在待钝化的硅片两个表面上形成2～10纳米的二氧化硅薄膜，然后在二氧化硅上分别形成n型和p型掺杂层，再两面覆盖透明导电氧化物薄膜(TCO)，最外层分别设置金属电极。上述两种现有技术可以保证n型硅片中的多数载流子电子能够穿透非晶硅薄膜或二氧化硅薄膜，形成很好的欧姆接触，同时很好地反射带正电荷的空穴，从而避免电子和空穴在N型硅与非晶硅薄膜或二氧化硅薄膜的表面处复合。但如果用在p型硅片上时，一方面需要穿透多数载流子因为非晶硅薄膜或二氧化硅薄膜的反射效果反而被反射，不能有效的欧姆接触；另一方面，需要被反射的电子大量地穿透非晶硅薄膜或二氧化硅薄膜，从而在N型硅与非晶硅薄膜或二氧化硅薄膜的表面处产生大量的复合，影响表面钝化效果。这两方面对于形成高光电转换效率起到了适得其反的效果，因而不能直接用于P型硅基底的太阳电池。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种光电转换装置，能够实现P型半导体衬底制备的光电转换装置，对载流子复合造成的开路电压损失和传输路径增加引起的电阻损失的同时减少。本技术实施例提供了一种光电转换装置，包括：P型半导体衬底；位于所述P型半导体衬底上的介质膜层，和所述介质膜层上形成的高掺杂半导体层，其中，所述介质膜层的禁带宽度与所述P型半导体衬底的禁带宽度的差值大于2.5eV，且所述介质膜层与所述P型半导体衬底的导带失配大于0.1eV；以及在所述高掺杂半导体层上的第一金属电极。可选的，所述P型半导体衬底包括半导体单质或半导体化合物；所述介质膜层为单层或多层，包括金属化合物或非金属化合物。可选的，所述介质膜层的厚度为0.1纳米～30纳米。可选的，所述P型半导体衬底包括单质硅、铜铟镓硒半导体、钙钛矿类化合物的任意一种；所述介质膜层包括氧化铝、氧化锌、二氧化钛、二氧化铪、氧化钼、氧化钨、五氧化二钒、氧化镁、氧化镍、碳化硅的至少一种。可选的，所述高掺杂半导体层的禁带宽度大于或等于所述P型半导体衬底的禁带宽度；所述高掺杂半导体层的掺杂浓度较所述P型半导体衬底的掺杂浓度至少100倍。可选的，所述高掺杂半导体层的掺杂类型为P型。可选的，所述装置还包括：位于所述P型半导体衬底上远离所述介质膜层一侧的N型发射区，以及位于所述N型发射区上的第一减反射膜和穿过所述第一减反射膜与所述N型发射区接触的第二金属电极。可选的，所述高掺杂半导体层的掺杂类型为N型。可选的，所述装置还包括：位于所述高掺杂半导体层上的第二减反射膜，所述第一金属电极穿过所述第二减反射膜与所述高掺杂半导体层接触；位于所述P型半导体衬底远离所述介质膜层一侧的第三金属电极和基板。本技术提供的一种光电转换装置，该光电转换装置包括P型半导体衬底，以及位于P型半导体衬底上依次设置的介质膜层、高掺杂半导体层和位于高掺杂半导体层上的第一金属电极，其中，介质膜层的禁带宽度比P型半导体衬底的禁带宽度至少大2.5eV，且介质膜层与P型半导体衬底的导带失配大于0.1eV，从而能够解决现有技术中由于载流子复合造成的开路电压损失，相对于去除部分介质膜层的装置，能够减少由于载流子传输路径增加而造成的电阻损失。本技术提供的一种光电转换装置，通过将P型半导体衬底经介质膜层进行全表面钝化，降低其开路电压损失，再通过在介质膜层上设置高掺杂半导体层，减少载流子的传输路径，以减少电阻损失，从而获得高效的光电转换装置。附图说明图1是本技术实施例一提供的一种光电转换装置的结构示意图；图2是本技术实施例二提供的一种光电转换装置的结构示意图；图3是本技术实施例三提供的一种光电转换装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。实施例一本技术实施例提供的一种光电转换装置适用于将太阳能转换为电能的情况。图1是本技术实施例一提供的一种光电转换装置的结构示意图。如图1所示，本技术实施例提供的光电转化装置100具体包括：P型半导体衬底110、位于P型半导体衬底110上的介质膜层120和介质膜层120上形成的高掺杂半导体层130、以及位于高掺杂半导体层130上的第一金属电极140。其中，介质膜层120的禁带宽度与P型半导体衬底110的禁带宽度的差值大于2.5eV，且介质膜层120与P型半导体衬底110的导带失配大于0.1eV。具体的，光电转换过程是光子将能量传递给电子使其定向运动从而形成电流，最常见的是固体装置，例如太阳能电池。太阳能电池中所采用的半导体材料具有一定的禁带宽度，当其受到光照时，使得能量超过半导体材料禁带宽度的光子在其内部产生电子空穴对，并将该电子空穴对分离，从而形成电流，并通过外接电流连接输出功率。现有P型半导体衬底的太阳能电池采用全铝背场，这将使得电池内部的载流子复合，造成开路电压损失，且当采用局部钝化的方式解决这一问题时，会使得载流子的传输路径增加，进而产生电阻损失，严重影响其转换效率。本技术实施例提供的光电转换装置100，在P型半导体衬底110上设置介质膜层120，并在介质膜层120上设置高掺杂半导体层130，最终使高掺杂半导体层130与第一金属电极140之间形成欧姆接触。其中，通过选用相应的材料，使得介质膜层120与P型半导体衬底110的禁带宽度之间的差值大于2.5eV，从而能够有效地钝化P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电转换装置，其特征在于，包括：P型半导体衬底；位于所述P型半导体衬底上的介质膜层，和所述介质膜层上形成的高掺杂半导体层，其中，所述介质膜层的禁带宽度与所述P型半导体衬底的禁带宽度的差值大于2.5eV，且所述介质膜层与所述P型半导体衬底的导带失配大于0.1eV；以及在所述高掺杂半导体层上的第一金属电极。

【技术特征摘要】
1.一种光电转换装置，其特征在于，包括：P型半导体衬底；位于所述P型半导体衬底上的介质膜层，和所述介质膜层上形成的高掺杂半导体层，其中，所述介质膜层的禁带宽度与所述P型半导体衬底的禁带宽度的差值大于2.5eV，且所述介质膜层与所述P型半导体衬底的导带失配大于0.1eV；以及在所述高掺杂半导体层上的第一金属电极。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述P型半导体衬底包括半导体单质或半导体化合物；所述介质膜层为单层或多层，包括金属化合物或非金属化合物。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述介质膜层的厚度为0.1纳米～30纳米。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述P型半导体衬底包括单质硅、铜铟镓硒半导体、钙钛矿类化合物的任意一种。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高掺杂半导体层...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴坚，蒋方丹，邢国强，
申请(专利权)人：苏州阿特斯阳光电力科技有限公司，阿特斯阳光电力集团有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32