一种太阳能异质结电池及其制备方法技术

一种太阳能异质结电池，所述太阳能异质结电池从上至下依次包括第一电极、第一掺水ITO透明导电层、第一非晶硅掺杂层、第一本征非晶硅钝化层、单晶硅片、第二本征非晶硅钝化层、第二非晶硅掺杂层、第二掺水ITO透明导电层和第二电极。本申请还提供了上述太阳能异质结电池的制备方法。本申请的太阳能异质结电池具有优异的光电性能。本申请提供的太阳能异质结电池，有效解决了掺水ITO透明导电层与掺杂非晶硅和丝网印刷银栅极接触不良的问题，从而能够展现出优异的光电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能异质结电池及其制备方法
本申请涉及但不限于太阳能电池
，特别涉及但不限于一种太阳能异质结电池及其制备方法。
技术介绍
在太阳能异质结电池领域，ITO薄膜发挥着重要作用，它不仅负责收集光生载流子，同时还要让多数的太阳光能顺利进入电池体内。这就要求ITO薄膜要同时满足三个条件：高的透过率；良好的导电性；良好的陷光效果。因此，有必要研发一种能够更好的满足上述条件的包括ITO薄膜的太阳能异质结电池。
技术实现思路
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。本申请的专利技术人在研究硅异质结太阳能电池的过程中，深入发现了现有的ITO薄膜及其制备方法存在一些问题，总结如下：一般情况下，ITO薄膜的透过率和电导率是一对矛盾体，电导率的提高往往依赖于ITO材料体内载流子浓度的提升，但是一味地追求载流子浓度的提升会引起光透过率的下降。这是因为载流子浓度的提升会增加透明导电氧化物薄膜对长波段光子的吸收，造成电池短路电流的下降。ITO的导电性由材料的载流子浓度和材料的迁移率的乘积决定。若想保持ITO材料的透过率不受影响(简单的等价为不增加材料载流子浓度)，就只能靠提高材料迁移率来提高ITO材料的导电性。通过提升材料迁移率(载流子浓度不变)，ITO的导电性和透过率均能得到提升。但是，在实验过程中，本申请的专利技术人发现这样一种高迁移率(导电好，透过高)的ITO材料，与电池的非晶硅层和丝印银栅线之间存在比较严重的接触问题。在ITO的制备方面，在非晶硅层沉积以后，过高温度或过长时间的高温退火过程均会对电池带来负面影响。所以，选择在低温条件下进行ITO沉积是一种不错的办法，SHJ电池技术就是一种低温(＜240℃)条件下的电池制备技术。大量实验证明，低温条件下沉积的ITO薄膜是微晶态薄膜，这种微晶态薄膜的载流子浓度高，迁移率低，透过率不好，但它却能跟掺杂非晶硅和丝网印刷银栅极有很好的接触。若是单纯使用微晶态薄膜做为电池的透明导电层，电池的接触会保持良好；但是，受其透过率不高等因素的影响，电池的短路电流将普遍偏低。本申请的专利技术人还发现，在制备非晶态ITO的过程中通入一定量的水蒸汽来参与反应，可以提高所制备的掺水ITO透明导电层(本申请中，将掺水工艺制备的ITO透明导电层定义为掺水ITO透明导电层，现有的不掺水工艺制备的ITO透明导电层定义为不掺水ITO透明导电层)的性能，获得迁移率高，载流子浓度低的掺水ITO透明导电层。掺水ITO透明导电层有比较好的光透过性能，但与电池掺杂非晶硅层和丝网印刷银栅极存在功函数匹配、电极接触等诸多问题。若是全部使用掺水ITO透明导电层作为电池的透明导电层，电池的短路电流不错，但开路电压和填充因子偏低。经过大量深入的研究，本申请的专利技术人创造性地提出了比较优化的设计是：在电池的正反面采用不同的工艺来制备ITO导电层。太阳能电池正反两面都需要沉积ITO薄膜，多数研发和生产机构都是采用一种工艺(比如，常规工艺、掺氢工艺、高温工艺等中的一种)来制备电池正反两面的ITO，这样虽然可以减少工艺的复杂性，却影响了电池的效率。本申请提供了一种利用掺水ITO透明导电层制备的太阳能异质结电池及其制备方法，从而有效解决了ITO导电层与掺杂非晶硅和丝网印刷银栅极接触不良、透过率不高等问题。具体地，本申请提供了一种太阳能异质结电池，所述太阳能异质结电池从上至下依次包括第一电极、第一掺水ITO透明导电层、第一非晶硅掺杂层、第一本征非晶硅钝化层、单晶硅片、第二本征非晶硅钝化层、第二非晶硅掺杂层、第二掺水ITO透明导电层和第二电极。在一些实施方式中，所述第一掺水ITO透明导电层和所述第二掺水ITO透明导电层的厚度可以均为50-110nm。在一些实施方式中，所述太阳能异质结电池还可以包括不掺水ITO透明导电层，所述不掺水ITO透明导电层可以包括第一不掺水ITO层和第二不掺水ITO层；所述第一不掺水ITO层设置在所述第一非晶硅层掺杂层与所述第一掺水ITO透明导电层之间；所述第二不掺水ITO层设置在所述第二非晶硅掺杂层与所述第二掺水ITO透明导电层之间。在一些实施方式中，所述不掺水ITO透明导电层还可以包括第三不掺水ITO层和第四ITO层；所述第三不掺水ITO层设置在所述第一掺水ITO透明导电层与所述第一电极之间；所述第四ITO层设置在所述第二掺水ITO透明导电层与所述第二电极之间。在一些实施方式中，所述第一不掺水ITO层和所述第二不掺水ITO层的厚度可以均为5-10nm。在一些实施方式中所述，第一不掺水ITO层的方块电阻可以为20-80Ω/□，所述第二不掺水ITO层的方块电阻可以为130-200Ω/□。在一些实施方式中，所述第一不掺水ITO层的方块电阻可以为130-200Ω/□，所述第二不掺水ITO层的方块电阻可以为20-80Ω/□。在一些实施方式中，所述第三不掺水ITO层和所述第四ITO层的厚度可以均为5-10nm，方块电阻可以均为20-80Ω/□。在一些实施方式中，所述单晶硅片可以为n型单晶硅片，厚度可以为50-300μm。在一些实施方式中，所述第一本征非晶硅钝化层和所述第二本征非晶硅钝化层的厚度可以均为1-20nm。在一些实施方式中，所述第一非晶硅掺杂层和所述第二非晶硅掺杂层的厚度可以均为3-20nm。在一些实施方式中，所述第一非晶硅掺杂层可以为P型非晶硅掺杂层，所述第二非晶硅掺杂层可以为N型非晶硅掺杂层。在一些实施方式中，所述第一非晶硅掺杂层可以为N型非晶硅掺杂层，所述第二非晶硅掺杂层可以为P型非晶硅掺杂层。本申请还提供了一种太阳能异质结电池的制备方法，所述方法包括：在单晶硅片的第一表面上依次沉积第一本征非晶硅钝化层、第一非晶硅掺杂层，在所述单晶硅片的第二表面上依次沉积第二本征非晶硅钝化层、第二非晶硅掺杂层；在所述第一非晶硅掺杂层上沉积第一掺水ITO透明导电层；在所述第二非晶硅掺杂层上沉积第二掺水ITO透明导电层；分别在所述第一所述掺水ITO透明导电层和所述第二掺水ITO透明导电层上丝网印刷第一电极和第二电极。在一些实施方式中，在所述第一本征非晶硅钝化层上沉积所述第一非晶硅掺杂层之后，在所述第一非晶硅掺杂层上沉积所述第一掺水ITO透明导电层之前，所述方法还可以包括：在所述第一非晶硅掺杂层上沉积第一不掺水ITO层，然后在所述第一不掺水ITO层上沉积所述第一掺水ITO透明导电层。在一些实施方式中，在所述第二本征非晶硅钝化层上沉积所述第二非晶硅掺杂层之后，在所述第二非晶硅掺杂层上沉积所述第二掺水ITO透明导电层之前，所述方法还可以包括：在所述第二非晶硅掺杂层上沉积第二不掺水ITO层，然后在所述第二不掺水ITO层上沉积所述第二掺水ITO透明导电层。在一些实施方式中，在沉积所述第一掺水ITO透明导电层之后，丝网印刷所述第一电极之前，所述方法还可以包括：在所述第一掺水ITO透明导电层上沉积第三不掺水ITO层，然后在所述第三不掺水ITO层上丝网印刷所述第一电极。在一些实施方式中，在沉积所述第二掺水ITO透明导电层之后，丝网印刷所述第二电极之前，所述方法还可以包括：在所述第二掺水ITO透明导电层上沉积第四ITO层，然后在所述第四ITO层上丝网印刷所述第二电极。在一些实施方式中，沉积所述第一掺水ITO透明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能异质结电池，所述太阳能异质结电池从上至下依次包括第一电极、第一掺水ITO透明导电层、第一非晶硅掺杂层、第一本征非晶硅钝化层、单晶硅片、第二本征非晶硅钝化层、第二非晶硅掺杂层、第二掺水ITO透明导电层和第二电极。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能异质结电池，所述太阳能异质结电池从上至下依次包括第一电极、第一掺水ITO透明导电层、第一非晶硅掺杂层、第一本征非晶硅钝化层、单晶硅片、第二本征非晶硅钝化层、第二非晶硅掺杂层、第二掺水ITO透明导电层和第二电极。2.根据权利要求1所述的太阳能异质结电池，其中，所述第一掺水ITO透明导电层和所述第二掺水ITO透明导电层的厚度均为50-110nm。3.根据权利要求1或2所述的太阳能异质结电池，还包括不掺水ITO透明导电层，所述不掺水ITO透明导电层包括第一不掺水ITO层和第二不掺水ITO层；所述第一不掺水ITO层设置在所述第一非晶硅层掺杂层与所述第一掺水ITO透明导电层之间；所述第二不掺水ITO层设置在所述第二非晶硅掺杂层与所述第二掺水ITO透明导电层之间。4.根据权利要求3所述的太阳能异质结电池，其中，所述不掺水ITO透明导电层还包括第三不掺水ITO层和第四ITO层；所述第三不掺水ITO层设置在所述第一掺水ITO透明导电层与所述第一电极之间；所述第四ITO层设置在所述第二掺水ITO透明导电层与所述第二电极之间。5.根据权利要求3或4所述的太阳能异质结电池，其中，所述第一不掺水ITO层和所述第二不掺水ITO层的厚度均为5-10nm；所述第一不掺水ITO层的方块电阻为20-80Ω/□，所述第二不掺水ITO层的方块电阻为130-200Ω/□；或者，所述第一不掺水ITO层的方块电阻为130-200Ω/□，所述第二不掺水ITO层的方块电阻为20-80Ω/□；任选地，所述第一不掺水ITO层的方块电阻为20-80Ω/□，所述第二不掺水ITO层的方块电阻为130-200Ω/□。6.根据权利要求4所述的太阳能异质结电池，其中，所述第三不掺水ITO层和所述第四ITO层的厚度均为5-10nm，方块电阻均为20-80Ω/□。7.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳能异质结电池，其中，所述单晶硅片为n型单晶硅片，厚度为50-300μm。8.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳能异质结电池，其中，所述第一本征非晶硅钝化层和所述第二本征非晶硅钝化层的厚度均为1-20nm。9.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳能异质结电池，其中，所述第一非晶硅掺杂层和所述第二非晶硅掺杂层的厚度均为3-20nm；所述第一非晶硅掺杂层为P型非晶硅掺杂层，所述第二非晶硅掺杂层为N型非晶硅掺杂层；或者，所述第一非晶硅掺杂层为N型非晶硅掺杂层，所述第二非晶硅掺杂层为P型非晶硅掺杂层；任选地，所述第一非晶硅掺杂层为N型非晶硅掺杂层，所述第二非晶硅掺杂层为P型非晶硅掺杂层。10.一种太阳能异质结电池的制备方法，所述方法包括：在单晶硅片的第一表面上依次沉积第一本征非晶硅钝化层、第一非晶硅掺杂层，在所述单晶硅片的第二表面上依次沉积第二本征非晶硅钝化层、第二非晶硅掺杂层；在所述第一非晶硅掺杂层上沉积第一掺水ITO透明导电层；在所述第二非晶硅掺杂层上沉积第二掺水ITO透明导电层；分别在所述第一所述掺水ITO透明导电层和所述第二掺水ITO透明导电层上丝网印刷第一电极和第二电极。11.根据权利要求10所述的太阳能异质结电池的制备方法，在所述第一本征非晶硅钝化层上沉积所述第一非晶硅掺杂层之后，在所述第一非晶硅掺杂层上沉积所述第一掺水ITO透明导电层之前，所述方法还包括：在所述第一非晶硅掺杂层上沉积第一不掺水ITO层，然后在所述第一不掺水ITO层上沉积所述第一掺水ITO透明导电层；在所述第二本征非晶硅钝化层上沉积所述第二非晶硅掺杂层之后，在所述第二非晶硅掺杂层上沉积所述第二掺水ITO透明导电层之前，所述方法还包括：在所述第二非晶硅掺杂层上沉积第二不掺水ITO层，然后在所述第二不掺水ITO层上沉积所述第二掺水ITO透明导电层。12.根据权利要求10或...

【专利技术属性】
技术研发人员：董刚强，
申请(专利权)人：君泰创新北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11