太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种太阳能电池及其制备方法，涉及太阳能电池技术领域，该太阳能电池包括电池基体、钝化膜和背电极，所述钝化膜位于所述电池基体与所述背电极之间，且所述钝化膜设有开孔区域，所述开孔区域内设有高功函数半导体材料层，所述高功函数半导体材料层位于所述电池基体与所述背电极之间。利用该太阳能电池能够缓解现有技术的局部接触太阳能电池中存在高复合区域导致电池性能下降的技术问题，达到减少电池复合区域和提高电池电性能的技术效果。

Solar cell and preparation method thereof

The invention provides a solar cell and a preparation method thereof, and relates to the technical field of solar cells. The solar cell comprises a battery substrate, a passivation film and a back electrode. The passivation film is located between the battery substrate and the back electrode, and the passivation film is provided with a hole region, and the hole region is provided with high power. The functional semiconductor material layer is located between the battery substrate and the back electrode. The solar cell can alleviate the technical problem that the performance of the solar cell decreases due to the high composite area in the prior art, and achieve the technical effect of reducing the composite area of the solar cell and improving the electrical performance of the solar cell.

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，尤其是涉及一种太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
局部接触太阳能电池又称为PERC太阳能电池，这种结构的电池目前采用Al2O3/SiNx组成的叠层介质钝化膜来对电池背面进行钝化，由于Al2O3带有负电荷，因此可同时在背面实现悬挂键的化学钝化和场效应钝化。然而，由于叠层介质膜是非导电薄膜，因此需要进行局部激光开槽，然后再通过丝网印刷和高温烧结实现金属化。虽然这种方法是目前商业化的高效太阳能电池制造技术，可实现大于21％以上的转换效率，目前工业化的PERC太阳能电池中，正面采用氮化硅减反膜钝化n+层，背面采用Al2O3/SiNx钝化p+层，复合主要发生于丝网印刷烧结后形成的金属－半导体接触区域，该接触区域属于高复合区域。从而降低了太阳能电池的电性能。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种太阳能电池，以缓解现有技术的局部接触太阳能电池中存在高复合区域导致电池性能下降的技术问题。本专利技术的第二目的在于提供一种太阳能电池的制备方法，利用该方法能够在金属和半导体电池基体之间形成一层过渡层，避免金属与半导体电池基体直接接触。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种太阳能电池，包括电池基体、钝化膜和背电极，所述钝化膜位于所述电池基体与所述背电极之间，所述钝化膜设有开孔区域，且所述开孔区域内设有高功函数半导体材料层，所述高功函数半导体材料层位于所述电池基体与所述背电极之间。进一步的，高功函数半导体材料层中的半导体材料的功函数大于p型硅的功函数；优选地，高功函数半导体材料层中的半导体材料的功函数大于5eV。进一步的，高功函数半导体材料为过渡金属氧化物。进一步的，所述过渡金属氧化物包括氧化钨、氧化钒、氧化锆或氧化钼中的一种或至少两种的组合。进一步的，所述高功函数半导体材料层的层数≥2层。进一步的，每层高功函数半导体材料层的厚度为0.5-20nm。进一步的，所述电池电池基体为P型硅片。进一步的，所述电池电池基体正面设有氮化硅减反膜。一种上述太阳能电池的制备方法，在电池基体表面分别制备钝化膜和高功函数半导体材料层，然后在所述钝化膜与所述高功函数半导体材料层表面制备背电极，得到所述太阳能电池。进一步的，采用热蒸镀或者磁控溅射工艺制备高功函数半导体材料层；优选地，蒸镀过程中的蒸发速率为0.1-10A/s。进一步的，在所述钝化膜与所述高功函数半导体材料层表面制备背电极。进一步的，所述背电极的材料选自Al、Ag、Ni、Cu、Pb、TCO或ITO中的一种或至少两种的组合。与已有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的太阳能电池，在钝化层的开孔区域中用高功函数半导体材料层作为过渡层连接金属背电极与半导体电池基体，避免金属与半导体直接接触造成的高复合区域出现，提高电池的开路电压，从而提高电池的电性能。本专利技术中的高功函数半导体材料层一方面能够对硅片表面进行钝化，其钝化机理如下：1)高功函数半导体材料的功函数大于电池基体Si的功函数，当高功函数半导体材料和硅两种材料实现冶金级接触后，由于功函数(即费米能级)的差别，电子就会从电池基体Si材料中向高功函数半导体材料层中移动，从而在Si表面产生一个空穴富集层，即p+层，这样，间接地降低了Si表面的少子浓度，从而降低了复合；2)高功函数半导体材料层与Si电池基体反应形成一层0.1-2nm的SiO2，提供化学钝化。电池基体Si经高功函数半导体材料钝化后，减少了复合中心，可以进一步提高电池的开路电压；另一方面高功函数半导体材料还兼具传输电荷的作用，使光生载流子经高功函数材层向背电极传输。综上，本专利技术提供的太阳能电池，用高功函数半导体材料层作为电池基体Si和金属背电极间的过渡层，可有效减少金属－半导体的接触面积，从而减少复合区域的面积，同时还能减少电池基体中的复合中心，从而提升太阳能电池的开路电压，进而提高其电性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1提供的太阳能电池的结构示意图；图2为本专利技术实施例2提供的太阳能电池的结构示意图；图3为对比例1提供的太阳能电池的结构示意图。图标：10-P型硅片；20-n+扩散层；30-氮化硅减反膜；40-负极；50-Al2O3钝化层；60-氮化硅层；70-背电极；80-高功函数半导体材料层；81-第一高功函数半导体材料层；82-第二高功函数半导体材料层。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术的一个方面提供了一种太阳能电池，包括电池基体、钝化膜和背电极，所述钝化膜位于所述电池基体与所述背电极之间，且所述钝化膜设有开孔区域，所述开孔区域内设有高功函数半导体材料层，所述高功函数半导体材料层位于所述电池基体与所述背电极之间。本专利技术提供的太阳能电池，在钝化层的开孔区域中用高功函数半导体材料层作为过渡层连接金属背电极与半导体电池基体，避免金属与半导体直接接触造成的高复合区域出现，提高电池的开路电压，从而提高电池的电性能。本专利技术中的高功函数半导体材料层一方面能够对硅片表面进行钝化，其钝化机理如下：1)高功函数半导体材料的功函数大于电池基体Si的功函数，当高功函数半导体材料和硅两种材料实现冶金级接触后，由于功函数(即费米能级)的差别，电子就会从电池基体Si材料中向高功函数半导体材料层中移动，从而在Si表面产生一个空穴富集层，即p+层，这样，间接地降低了Si表面的少子浓度，从而降低了复合；2)高功函数半导体材料层与Si电池基体反应形成一层0.1-2nm的SiO2，提供化学钝化。电池基体Si经高功函数半导体材料钝化后，减少了复合中心，可以进一步提高电池的开路电压；另一方面高功函数半导体材料还兼具传输电荷的作用，使光生载流子经高功函数材层向背电极传输。需要说明的是，本专利技术中所指的高功函数材料是指功函数大于硅的功函数的材料。同时，本专利技术中并未对具体的高功函数半导体材料层的层数做出具体限定，其中，高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括电池基体、钝化膜和背电极，所述钝化膜位于所述电池基体与所述背电极之间，且所述钝化膜设有开孔区域，所述开孔区域内设有高功函数半导体材料层，所述高功函数半导体材料层位于所述电池基体与所述背电极之间。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括电池基体、钝化膜和背电极，所述钝化膜位于所述电池基体与所述背电极之间，且所述钝化膜设有开孔区域，所述开孔区域内设有高功函数半导体材料层，所述高功函数半导体材料层位于所述电池基体与所述背电极之间。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，高功函数半导体材料层中的半导体材料的功函数大于p型硅的功函数；优选地，高功函数半导体材料层中的半导体材料的功函数大于5eV；优选地，高功函数半导体材料为过渡金属氧化物。3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述过渡金属氧化物包括氧化钨、氧化钒、氧化锆或氧化钼中的一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述高功函数半导体材料层的层数≥2层。5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，每层高功函数半导体材料层的厚度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学孟，刘宗涛，吴伟梁，包杰，
申请(专利权)人：顺德中山大学太阳能研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44