太阳能电池及其制备方法技术

本公开提供一种太阳能电池，其包括：半导体衬底；形成在所述半导体衬底的第一侧的第一本征层；形成在所述第一本征层上的掺杂层；形成在所述掺杂层上的前电极；形成在所述半导体衬底的第二侧的第二本征层；形成在所述第二本征层上的缓冲层；以及形成在所述缓冲层上的金属背电极。相应地，提供一种太阳能电池的制备方法。本公开中，采用缓冲层/金属背电极替代了传统HIT太阳能电池中的N型掺杂层/透明导电层，改善了电池的长波响应，提高了电池的短路电流密度，进而提高了电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池及其制备方法
本公开涉及太阳能发电
，具体涉及一种太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
HIT(Hetero-junctionwithIntrinsicThinlayer，本征薄膜异质结)太阳能电池指的是异质结非晶硅/晶硅异质结的太阳能电池，是一种利用晶体硅基板和各种薄膜制成的混合型太阳能电池。由于HIT太阳能电池具有较高的光电转换效率，较低的温度系数和相对简单的制备技术，目前已经成为光伏行业研究和开发的热门技术，是最近几年来光伏行业中太阳能电池发展的趋向，是目前主流的高效太阳能电池技术之一。如图1所示，传统的HIT太阳能电池典型结构为：从受光面至背光面依次设置的TCO(TransparentConductiveOxide，透明导电氧化物)前电极101、P型氢化非晶硅层102、本征型氢化非晶硅层103、N型硅衬底104、本征型氢化非晶硅层105、N型氢化非晶硅层106和TCO背电极107。专利技术人发现，传统的HIT太阳能电池的光电转换效率虽然高，但其中N型掺杂层(即N型氢化非晶硅层106)与透明导电层(即TCO背电极107)由于带隙和掺杂/杂质缺陷，都存在对长波段光的寄生吸收，限制了电池的长波响应，从而降低电池的短路电流密度，影响其光电转换效率。
技术实现思路
为了至少部分解决现有技术中存在的限制电池长波响应的技术问题而完成了本公开。解决本公开技术问题所采用的技术方案是：本公开提供一种太阳能电池，其包括：半导体衬底；形成在所述半导体衬底的第一侧的第一本征层；形成在所述第一本征层上的掺杂层；形成在所述掺杂层上的前电极；形成在所述半导体衬底的第二侧的第二本征层；形成在所述第二本征层上的缓冲层；以及形成在所述缓冲层上的金属背电极。本公开所述太阳能电池采用缓冲层/金属背电极替代了传统HIT太阳能电池中的掺杂层(例如N型掺杂层)/透明导电层，一方面，由于本公开在第二本征层与金属背电极之间插入缓冲层形成了后肖特基势垒结构，来选择性收集一种载流子，避免了因存在掺杂层和透明导电层产生的对长波段光的寄生吸收问题，改善了电池的长波响应，提高了电池的短路电流密度，进而提高了电池的光电转换效率；另一方面，缓冲层减少了表面态的对电池开路电压和填充因子等参数的影响。具体而言，专利技术人发现，如果金属背电极和第二本征层直接接触时，由于表面态的影响，电池的开路电压和填充因子衰减很多。通过在吸收层和金属电极之间引入缓冲层来消除和降低表面态的影响，从而解决这个问题。可选地，所述缓冲层采用功函数低于4.0eV的材质。可选地，所述缓冲层采用禁带宽度大于3.0eV的材质。可选地，所述缓冲层的材质为LiF、Ce2(CO3)3或NaF。可选地，所述缓冲层的厚度满足隧穿效应的实现。可选地，所述缓冲层的厚度范围为1nm～10nm。可选地，所述半导体衬底采用N型单晶硅片；所述掺杂层为P型掺杂层。可选地，所述第一本征层与所述第二本征层均为本征型氢化非晶硅层；所述掺杂层为掺硼的氢化非晶硅层或氢化微晶硅层；所述前电极的材质为透明导电氧化物；所述金属背电极采用单一金属材料或至少两种金属的复合材料。本公开还提供一种太阳能电池的制备方法，其包括如下步骤：制备半导体衬底；在所述半导体衬底的第一侧制备第一本征层；在所述第一本征层上制备掺杂层；在所述半导体衬底的第二侧制备第二本征层；在所述第二本征层上制备缓冲层；在所述掺杂层上制备前电极，在所述缓冲层上制备金属背电极。本公开所述制备方法制备的太阳能电池采用缓冲层/金属背电极替代了传统HIT太阳能电池中的N型掺杂层/透明导电层，一方面，由于在第二本征层与金属背电极之间插入缓冲层形成了后肖特基势垒结构，可以避免N型掺杂层和透明导电层对长波段光的寄生吸收问题，改善了电池的长波响应，提高了电池的短路电流密度，进而提高了电池的光电转换效率；另一方面，缓冲层减少了表面态对后肖特基结构电池开路电压和填充因子等参数的影响。可选地，在所述第二本征层上制备缓冲层的步骤具体为：采用蒸发法将缓冲层沉积在所述第二本征层上。附图说明图1为传统的HIT太阳能电池的结构示意图；图2为本公开实施例1提供的太阳能电池的结构示意图；图3为本公开实施例2提供的太阳能电池的制备流程图。图中：101－TCO前电极；102－P型氢化非晶硅层；103－本征型氢化非晶硅层；104－N型硅衬底；105－本征型氢化非晶硅层；106－N型氢化非晶硅层；107－TCO背电极；201－前电极；202－掺杂层；203－第一本征层；204－半导体衬底；205－第二本征层；206－缓冲层；207－金属背电极。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和实施例对本公开作进一步详细描述。在传统HIT太阳能电池中，N型掺杂层存在对长波段光的寄生吸收而限制了电池的长波响应，虽然N型掺杂层对长波段光的吸收会随着吸收层厚度的减薄而减少，即减薄N型掺杂层的厚度可以减少对电池短路电流密度的影响，但是填充因子也会随着其厚度的减少而减小。解决该问题的一种思路是选择宽带隙的材料来减少对长波段光的吸收。目前，n-a-SiO、n-μc-SiO等大带宽的材料受到广泛的关注，但是它们的光学带隙Eopt≈2.0eV，折射系数n≈2.2(波长400nm)，只能有限的减少光吸收和提高光反射。专利技术人解决这一问题的思路是基于肖特基势垒结构。当金属和半导体材料相接触的时候，在界面处半导体的能带弯曲，形成肖特基势垒，势垒的存在导致了较低的界面电压和较大的界面电阻。利用肖特基势垒也能分离光生载流子，其基理完全不同于传统PN结太阳能电池。在采用前肖特基势垒结构的电池中，金属层设置在入光面，和电池形成MIS结构(即金属-绝缘层-半导体结构)，由于其制备简单，在理论上有较高的转换效率而被深入的研究过，但是在入光面的金属层对可见光的透光性差，这严重限制了前肖特基势垒结构电池的短路电流密度。基于这一事实，专利技术人考虑采用后肖特基势垒结构解决传统HIT太阳能电池存在的对长波段光的寄生吸收的问题。后肖特基势垒结构即金属层设置在半导体衬底的背面，且金属层和半导体材料接触形成肖特基势垒结构，对可见光无吸收的同时对长波具有较好的反射作用。下面通过一些实施例描述本公开的技术方案。实施例1：本实施例提供一种太阳能电池，如图2所示，所述太阳能电池包括：半导体衬底204、形成在半导体衬底204的第一侧(图中半导体衬底204的上表面)的第一本征层203、形成在第一本征层203上的掺杂层202、形成在掺杂层202上的前电极201、形成在半导体衬底204的第二侧(图中半导体衬底204的下表面)的第二本征层205、形成在第二本征层205上的缓冲层206，以及形成在缓冲层206上的金属背电极207。对于N型半导体衬底而言，掺杂层为P型掺杂层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：/n半导体衬底；/n形成在所述半导体衬底的第一侧的第一本征层；/n形成在所述第一本征层上的掺杂层；/n形成在所述掺杂层上的前电极；/n形成在所述半导体衬底的第二侧的第二本征层；/n形成在所述第二本征层上的缓冲层；以及/n形成在所述缓冲层上的金属背电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
半导体衬底；
形成在所述半导体衬底的第一侧的第一本征层；
形成在所述第一本征层上的掺杂层；
形成在所述掺杂层上的前电极；
形成在所述半导体衬底的第二侧的第二本征层；
形成在所述第二本征层上的缓冲层；以及
形成在所述缓冲层上的金属背电极。


2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层采用功函数低于4.0eV的材质。


3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层采用禁带宽度大于3.0eV的材质。


4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层的材质为LiF、Ce2(CO3)3或NaF。


5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层的厚度满足隧穿效应的实现。


6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层的厚度范围为1nm～10nm。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：方亮，曾燕，彭敏，张皓，
申请(专利权)人：成都珠峰永明科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51