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金属氧化物层，所述金属氧化物层的功函数大于所述半导体衬底的功函数；以及形成在所述金属氧化物层上的前电极。相应地，提供一种太阳能电池的制备方法。本公开中，采用金属氧化物层替代了传统HIT太阳能电池中基于硅基材料的窗口层，改善了电池的短波段光的量子效率和光谱响应，从而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，以及一种太阳能电池的制备方法。
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之一，也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(即窗口层)、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，传统的窗口层材料p-a-Si:H，p-μc-SiO等的光学带隙普遍在2.0eV左右，对蓝光有着明显的光吸收，而且窗口层内的电场和电池的内建电场方向相反，使得光生载流子不能成为短路电流，限制了电池的短波响应。
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的短路电流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金属氧化物层，所述金属氧化物层的功函数大于所述半导体衬底的功函数；以及形成在所述金属氧化物层上的前电极。本公开所述太阳能电池中，采用金属氧化物层替代了传统HIT太阳能电池中基于硅基材料的窗口层(即P型氢化非晶硅层102)，改善了电池的短波段光的量子效率和光谱响应，从而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。可选地，所述金属氧化物层与所述半导体衬底的功函数之差大于1.0eV。可选地，所述金属氧化物层的功函数不低于5.0eV。可选地，所述金属氧化物层的禁带宽度范围为3.0eV～4.0eV。可选地，所述金属氧化物层的电导率为1～10-6s/cm。可选地，所述金属氧化物层的厚度范围为4nm～20nm。可选地，所述金属氧化物层的材质为钼氧化物、钨氧化物或钒氧化物。可选地，所述太阳能电池还包括：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。可选地，所述缓冲层采用功函数低于4.0eV、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，所述半导体衬底采用N型单晶硅片；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金属氧化物层，所述金属氧化物层的功函数大于所述半导体衬底的功函数；在所述金属氧化物层上制备前电极。本公开所述太阳能电池的制备方法中，采用金属氧化物层替代了传统HIT太阳能电池中基于硅基材料的窗口层(即P型氢化非晶硅层102)，改善了电池的短波段光的量子效率和光谱响应，从而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。可选地，在所述第一本征层上制备金属氧化物层的步骤具体为：采用溅射法或蒸发法将金属氧化物层沉积在所述第一本征层上。可选地，所述制备方法还包括如下步骤：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；在所述缓冲层上制备金属背电极。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一种结构示意图；图3为本公开实施例1提供的太阳能电池的另一种结构示意图；图4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－金属氧化物层；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。实施例1：作为本实施例的一个方面，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的第一侧的第一本征层203、形成在第一本征层203上的金属氧化物层202，以及形成在金属氧化物层202上的前电极201。其中，金属氧化物层202的功函数大于半导体衬底204的功函数。在一些实施例中，所述金属氧化物为暂态金属氧化物(TMO)。目前，已经发现的暂态金属氧化物大多属于N型半导体，其是利用半导体缺陷形成的，而P型暂态金属氧化物因制作工艺复杂，较难制备，行业内不常用。当然，本公开对金属氧化物是N型半导体还是P型半导体不作限制，本领域技术人员可以根据实际情况选择。不同于传统硅异质结太阳电池p-n结的构建方式，本公开所涉及的太阳能电池内部载流子输运的根本动力为金属氧化物和半导体衬底之间的功函数之差，利用功函数之差在太阳能电池内形成内建电场。采用高功函数的TMO材料可以有效的提升电池内部载流子的输运。本公开的太阳能电池利用金属氧化物和半导体衬底之间的功函数之差收集光生载流子，本公开对太阳能电池的其他结构不做限定。例如，本公开用于HIT电池，半导体衬底204的第一侧采用上面描述的结构(受光面一侧；至于半导体衬底204的第二侧的结构，本公开不做限定。例如可采用现有HIT太阳能电池中的结构。在一些实施例中，在半导体衬底204的第二侧依次形成有本征型氢化非晶硅层(i-a-Si:H)、N型氢化非晶硅层(n-a-Si:H)和透明导电氧化物层(TCO)。本实施例中，采用金属氧化物层替代了传统HIT太阳能电池中基于硅基材料的窗口层(即P型氢化非晶硅层102)，由于金属氧化物的禁带宽度(即带隙)对可见光的吸收系数小，同时折射系数与半导体衬底光学匹配较好，对短波段光的寄生吸收少，改善了电池的短波段光的量子效率和光谱响应，从而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。在一些实施例中，金属氧化物层202与半导体衬底204的功函数之差最好大于1.0eV，以增加太阳能本文档来自技高网...

【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金属氧化物层，所述金属氧化物层的功函数大于所述半导体衬底的功函数；以及/n形成在所述金属氧化物层上的前电极。/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金属氧化物层，所述金属氧化物层的功函数大于所述半导体衬底的功函数；以及
形成在所述金属氧化物层上的前电极。


2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属氧化物层与所述半导体衬底的功函数之差大于1.0eV。


3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属氧化物层的功函数不低于5.0eV。


4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属氧化物层的禁带宽度范围为3.0eV～4.0eV。


5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属氧化物层的电导率为1～10-6s/cm。


6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属氧化物层的厚度范围为4nm～20nm。


7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属氧化物层的材质为钼氧化物、钨氧化物或钒氧化物。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，还包括：
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。


9.根据权利要求8所述的太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：方亮，彭敏，曾燕，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