硅基异质接面太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种硅基异质接面太阳能电池及其制备方法。所述硅基异质接面太阳能电池，包括：一硅基PN接面结构、一第一透明导电膜、一第二透明导电膜、一第一电极以及一第二电极。本发明专利技术借由直流电弧放电在低温下高速沉积透明导电膜，该硅基异质接面太阳能电池具有改善其电流特性及提升光电转换效率的特性。

Silicon based hetero junction solar cell and preparation method thereof

The invention discloses a silicon based heterogeneous junction solar cell and a preparation method thereof. The silicon based heterojunction solar cell includes a silicon based PN junction structure, a first transparent conductive film, a second transparent conductive film, a first electrode and a second electrode. In the invention, a transparent conductive film is deposited at high speed by a DC arc discharge at low temperature, and the silicon based hetero junction solar cell has the characteristics of improving current characteristics and enhancing photoelectric conversion efficiency.

【技术实现步骤摘要】
硅基异质接面太阳能电池及其制备方法
本专利技术关于一种硅基异质接面太阳能电池及其制备方法，特别有关于一种具有直流电弧放电沉积透明导电膜的硅基异质接面太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
目前由于国际能源短缺，而世界各国一直持续研发各种可行的替代能源，而其中又以太阳能发电的太阳电池最受到瞩目。目前，以硅晶做成的太阳能电池的转换效率，因其仅能吸收1.1电子伏特以上的太阳光能的限制、反射光造成的损失、材料对太阳光的吸收能力不足、载子在尚未被导出之前就被材料中的缺陷捕捉而失效，或是载子受到材料表面的悬浮键结捕捉产生复合等诸多因素，皆使其效率下降。因此，现在市售硅晶太阳能电池的转换效率仅约15％，即表示硅晶太阳能电池的高效率化其实还有相当大的空间。其中，太阳能电池高效率化的基本原理就是结合不同能隙的发电层材质，把它们做成叠层结构。参照美国公告专利第5,213,628号，标题为：光伏组件(Photovoltaicdevice)，其主要揭示一种结合不同能隙的太阳能电池，借由加入非晶硅本质半导体，增加太阳能电池的载子寿命，减少电子电洞复合机率，提高光电流转换效率。参照美国公告专利第6,878,921号，标题为：光伏组件与其制作方法(Photovoltaicdeviceandmanufacturingmethodthereof)。如图1所示，其主要揭示一种硅基异质接面太阳能电池，使用铟锡氧化物(In2O3:SnO2，ITO)透明导电膜作为电流分散层，以提升其电流特性及提升光电转换效率的特性。参照美国公告专利第7,164,150号，标题为：光伏组件及其制作方法(Photovoltaicdeviceandmanufacturingmethodthereof)，其主要揭示一种太阳能电池的结构与制备方式。该电池配置一透明导电膜于背电极及光电转换层之间，以使入射光反射回光电转换层中进行再作用，借以改善电流特性并增加电池整体的光电转换效率。参照美国公告专利第7,601,558号，标题为：具有渐进氧含量的氧化锌透明电极(Transparentzincoxideelectrodehavingagradedoxygencontent)，其主要揭示一种太阳能电池的制备方式。其利用溅镀法沉积氧化锌透明导电膜，借由提高透明导电膜的厚度来提高面的纹理化，借以提升入射光的折射率，进而增加电池整体的光电转换效率。参照美国公告专利第8,513,044号，标题为：薄膜光伏转换元的制作方法(Methodforthemanufacturingofthinfilmphotovoltaicconverterdevice)，其主要揭示一种太阳能电池的结构与制备方式。其利用溅镀法沉积氧化锌透明导电膜，再利用氢氟酸稀释溶液或离子蚀刻法使透明导电膜形成纹理结构，借此增加入射光的行径长度，增加光吸收量，进而改善组件电池整体的光电转换效率。对于太阳电池所应用的透明导电膜而言，锡铟氧化物(ITO)一直是主流材料，然而铟矿稀少并且昂贵，并且，在氢电浆中抵抗力弱，因此未来势必要研发取代材料。然而，上述专利揭示的溅镀法所沉积的透明导电膜过于平坦，无法达到所需的粗糙度，形成纹理结构，因此必须额外再进行薄膜的蚀刻制备，导致增加太阳能电池的制造成本。氧化锌为一具有潜力的材料，其具有资源丰富且成本低廉的优点，未经掺杂的氧化锌即具备一定水平的导电性与光穿透率，并且对氢电浆的耐抗性强，而掺杂铝的氧化锌更具有不亚于ITO的导电性与光穿透率。综上所述，有必要提出一种硅基异质接面太阳能电池以改善上述问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出一种硅基异质接面太阳能电池，借由直流电弧放电沉积制备出的表面具有粗糙纹理结构的透明导电膜，借此改善电池整体的光电转换效率。本专利技术的另一目的在于提出一种硅基异质接面太阳能电池的制备方法，借由以直流电弧放电的高镀率下制备出具有粗糙纹理结构的透明导电膜，借此改善电池整体的光电转换效率。为达到本专利技术的主要目的，本专利技术提供一种硅基异质接面太阳能电池，包括：一硅基PN接面结构，具有两个相对表面，其中该硅基PN接面结构由一P型半导体层与一N型半导体层所组成，且该P型半导体层的能隙不同于该N型半导体层的能隙；一第一透明导电膜，设置位于该硅基PN接面结构的一表面，其使用镀率大于1.5nm/s的直流电弧放电沉积所形成；一第二透明导电膜，设置位于该硅基PN接面结构且相对于第一电极的另一表面，其使用镀率大于1.5nm/s的直流电弧放电沉积所形成；一第一电极，设置于该第一透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流；以及一第二电极，设置于该第二透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流。其中该第一透明导电膜的折射率介于1.90至1.94之间，且该第二透明导电膜的折射率介于1.90至1.94之间。其中该第一透明导电膜与该第二透明导电膜选自掺杂铝的氧化锌、掺杂镓的氧化锌、掺杂硼的氧化锌、掺杂锌的氧化铟、掺杂硼的氧化铟、掺杂氢的氧化铟或其中任意两种以上的组合。其中该第一透明导电膜的晶粒尺寸介于20纳米至30纳米之间，且该第二透明导电膜的晶粒尺寸介于20纳米至30纳米之间。其中该第一透明导电膜的表面粗糙度介于3纳米至20纳米之间，且该第二透明导电膜的表面粗糙度介于3纳米至20纳米之间。为达到本专利技术的另一目的，本专利技术还提供一种硅基异质接面太阳能电池的制备方法，包括下列步骤：形成一硅基PN接面结构，具有两个相对表面，其中该硅基PN接面结构由一P型半导体层与一N型半导体层所组成，且该P型半导体层的能隙不同于该N型半导体层的能隙；沉积一第一透明导电膜于该PN接面结构的一表面，其使用镀率大于1.5nm/s的直流电弧放电沉积所形成；沉积一第二透明导电膜于该PN接面结构且相对于该第一电极的另一表面，其使用镀率大于1.5nm/s的直流电弧放电沉积所形成；以及形成一第一电极于该第一透明导电膜之上与形成一第二电极于该第二透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流。其中该第一透明导电膜的折射率介于1.90至1.94之间，且该第二透明导电膜的折射率介于1.90至1.94之间。其中该第一透明导电膜选自掺杂铝的氧化锌、掺杂镓的氧化锌、掺杂硼的氧化锌、掺杂锌的氧化铟、掺杂硼的氧化铟、掺杂氢的氧化铟或其中任意两种以上的组合。其中该第一透明导电膜的晶粒尺寸介于20纳米至30纳米之间，且该第二透明导电膜的晶粒尺寸介于20纳米至30纳米之间。其中该第一透明导电膜的表面粗糙度介于3纳米至20纳米之间，且该第二透明导电膜的表面粗糙度介于3纳米至20纳米之间。本专利技术具有的优点在于：本专利技术借由直流电弧放电制备透明导电膜，其具有在制备温度低于200℃达到较高的成膜速度，且表面具有良好的粗糙纹理结构，不需要再经过蚀刻程序即可为太阳能电池所使用。本专利技术的技术特征在于使用直流电弧放电沉积该第一透明导电膜与该第二透明导电膜。借此达成加速硅基异质接面太阳能电池的量产。因此，本专利技术的优点还包括：提高透明导电膜的成膜速度，表面具有良好的粗糙纹理结构；增加光的吸收，并同时最到抗反射层的功能，提升输出电流密度，进而提高光电转换效率；提供商业化量产速度，降低量产制备成本。附图说明图1显示为硅基异质接面太阳能电池的现有技术剖面示意图；图2显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基异质接面太阳能电池，其特征在于，包括：    一硅基PN接面结构，具有两个相对表面，其中该硅基PN接面结构由一P型半导体层与一N型半导体层所组成，且该P型半导体层的能隙不同于该N型半导体层的能隙；一第一透明导电膜，设置位于该硅基PN接面结构的一表面，其使用镀率大于1.5 nm/s的直流电弧放电沉积所形成；一第二透明导电膜，设置位于该硅基PN接面结构且相对于第一电极的另一表面，其使用镀率大于1.5 nm/s的直流电弧放电沉积所形成；一第一电极，设置于该第一透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流；以及一第二电极，设置于该第二透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流。

【技术特征摘要】
1.一种硅基异质接面太阳能电池，其特征在于，包括：一硅基PN接面结构，具有两个相对表面，其中该硅基PN接面结构由一P型半导体层与一N型半导体层所组成，且该P型半导体层的能隙不同于该N型半导体层的能隙；一第一透明导电膜，设置位于该硅基PN接面结构的一表面，其使用镀率大于1.5nm/s的直流电弧放电沉积所形成；一第二透明导电膜，设置位于该硅基PN接面结构且相对于第一电极的另一表面，其使用镀率大于1.5nm/s的直流电弧放电沉积所形成；一第一电极，设置于该第一透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流；以及一第二电极，设置于该第二透明导电膜之上，用于取出该硅基PN接面结构的电流。2.根据权利要求1所述的硅基异质接面太阳能电池，其特征在于，其中该第一透明导电膜的折射率介于1.90至1.94之间，且该第二透明导电膜的折射率介于1.90至1.94之间。3.根据权利要求1所述的硅基异质接面太阳能电池，其特征在于，其中该第一透明导电膜与该第二透明导电膜选自掺杂铝的氧化锌、掺杂镓的氧化锌、掺杂硼的氧化锌、掺杂锌的氧化铟、掺杂硼的氧化铟、掺杂氢的氧化铟或其中任意两种以上的组合。4.根据权利要求1所述的硅基异质接面太阳能电池，其特征在于，其中该第一透明导电膜的晶粒尺寸介于20纳米至30纳米之间，且该第二透明导电膜的晶粒尺寸介于20纳米至30纳米之间。5.根据权利要求1所述的硅基异质接面太阳能电池，其特征在于，其中该第一透明导电膜的表面粗糙度介于3纳米至20纳米之间，且该第二透明导电膜的表面粗糙度介于3纳米至20纳米之...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金隆，杨茹媛，陈坤贤，许硕夫，
申请(专利权)人：盐城金合盛光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32