异质结太阳能电池及其制备方法技术

本申请涉及一种异质结太阳能电池及其制备方法。该异质结太阳能电池包括：在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层，以及与正面透明导电层电连接的正面金属电极；在硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、第二掺杂层、背面透明导电层、反射层，以及与背面透明导电层电连接的背面金属电极；其中，反射层包括N层全电介质反射膜，N为大于等于3的奇数，并且，奇数层的全电介质反射膜的折射系数大于偶数层的全电介质反射膜的折射系数；每层全电介质反射膜的光学厚度为目标波段入射光波长的四分之一。该太阳能电池提高对长波段入射光的吸收，提高电池的短路电流密度，同时避免测试铜台反射光对电流‑电压测试造成的误差。

【技术实现步骤摘要】
异质结太阳能电池及其制备方法
本申请涉及光伏
，尤其涉及一种异质结太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
硅异质结太阳能电池是一种由掺杂非晶硅发射区、非晶硅本征钝化层和晶体硅基底构成的异质结电池。硅异质结太阳能电池利用了低温的薄膜沉积工艺，制备工艺简单，同时具有高的光电转换效率，成为热门的低成本高效太阳能电池技术之一。目前绝大多数硅异质结太阳能电池以N型单晶硅为主体，如图1所示，该种异质结太阳能电池的典型结构为：第一金属电极5/第一透明导电层4/第一掺杂层3/第一本征钝化层2/硅衬底1/第二本征钝化层6/第二掺杂层7/第二透明导电层8/第二金属电极9，其中，第一掺杂层可以为n型掺杂层，此时，第二掺杂层对应地为p型掺杂层。或者，第一掺杂层也可以为p型掺杂层，此时，第二掺杂层则对应地为n型掺杂层。上述结构的异质结太阳能电池存在以下不足：一方面，电池无法吸收全部的入射光，长波段的入射光会直接透过电池。图2为实验所测的如图1所示的现有结构电池的入射光透过率曲线图。如图2所示，波长为900-1200nm的入射光直接透过了电池。该波段范围的入射光没有被充分利用，导致电池短路电流密度较低，影响电池的转换效率。另一方面，在对如图1所示的电池进行电流-电压测试时，一般在铜台上进行，由于直接透过电池的入射光会照射在测试铜台上，而测试铜台会反射该部分光，由此造成短路电流密度的测试值比实际偏高的测试误差。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种异质结太阳能电池及其制备方法，该异质结太阳能电池提高了电池对长波段入射光的吸收。第一方面，本申请一个实施例提供的具体技术方案如下：一种异质结太阳能电池，包括：在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层，以及与所述正面透明导电层电连接的正面金属电极；在所述硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、第二掺杂层、背面透明导电层、反射层，以及与所述背面透明导电层电连接的背面金属电极；其中，所述反射层包括N层全电介质反射膜，N为大于等于3的奇数，并且，奇数层的全电介质反射膜的折射系数大于偶数层的全电介质反射膜的折射系数；每层全电介质反射膜的光学厚度为目标波段入射光波长的四分之一。第二方面，本申请另一个实施例提供的具体技术方案如下：一种异质结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：在硅衬底的正面制备第一本征钝化层，在所述硅衬底的背面制备第二本征钝化层；在所述第一本征钝化层上制备第一掺杂层，在所述第二本征钝化层上制备第二掺杂层；在所述第一掺杂层上制备正面透明导电层，在所述第二掺杂层上制备背面透明导电层；制备正面金属电极并使其与所述正面透明导电层电连接，制备背面金属电极并使其与所述背面透明导电层电连接；在所述背面透明导电层上制备反射层，所述反射层包括N层全电介质反射膜，N为大于等于3的奇数，并且，奇数层的全电介质反射膜的折射系数大于偶数层的全电介质反射膜的折射系数；每层全电介质反射膜的光学厚度为目标波段入射光波长的四分之一。本申请提供的异质结太阳能电池，在硅衬底背面的背面透明导电层上设置由多层全电介质反射膜组成的反射层，通过设置各层反射膜的折射系数以及厚度，使得透过电池的长波段入射光被反射，再次进入电池被吸收，提高了电池对长波段入射光的吸收，从而提高电池的短路电流密度。同时，由于减少或消除了透过电池照射到测试铜台上的入射光，降低了或避免了测试铜台反射光对电流-电压测试造成的测试误差。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。图1为现有技术的异质结太阳能电池的结构示意图；图2为实验所测的如图1所示结构电池的入射光透过率曲线图；图3为本专利技术一个实施例的异质结太阳能电池的结构示意图；图4为本专利技术一个实施例提供的异质结太阳能电池的制备方法的流程图；图5为实施例1-3中反射层的反射率曲线；图6为实施例4-6中反射层的反射率曲线；图7为实施例7-9中反射层的反射率曲线；图8为实施例10-12中反射层的反射率曲线；图9为实施例13-15中反射层的反射率曲线；图10为实施例16-18中反射层的反射率曲线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。一方面，本申请提供了一种异质结太阳能电池。参见图3，所述异质结太阳能电池包括：硅衬底1，在硅衬底1正面依次形成的第一本征钝化层2、第一掺杂层3、正面透明导电层4，以及与所述正面透明导电层4电连接的正面金属电极5；在所述硅衬底1背面依次形成的第二本征钝化层6、第二掺杂层7、背面透明导电层8、反射层10，以及与所述背面透明导电层8电连接的背面金属电极9。其中，硅衬底的正面是指受光面，硅衬底的背面是指背光面。第一掺杂层可以为n型掺杂层，此时，第二掺杂层对应地为p型掺杂层。当然，第一掺杂层也可以为p型掺杂层，此时，第二掺杂层则对应地为n型掺杂层。本申请图3所示的实施例中，第一掺杂层3为n型掺杂层，第二掺杂层7为p型掺杂层。以下对所述异质结太阳能电池的各层结构进行详细说明。所述硅衬底1可以为单晶硅衬底或多晶硅衬底。本申请的一个实施例中，所述硅衬底为n型单晶硅片。所述第一本征钝化层2和第二本征钝化层6为本征非晶硅薄膜层，例如可以是α-Si:H(i)薄膜、α-SiOx:H(i)薄膜和α-SiC:H(i)薄膜的单层或者多层结构。需要说明的是，较厚的本征钝化层会带来太阳能电池串联电阻的增加，同时阻碍太阳光的透过，导致短路电流和整体效率的恶化；而较薄的本征钝化层会削弱内建电场，导致开路电压的恶化。因此，本征钝化层的厚度需要精确控制。本申请中，第一本征钝化层2和第二本征钝化层6的厚度设置为3-10nm，例如可以为4nm、6nm、8nm。所述第一掺杂层3为n型非晶硅薄膜或者n型微晶硅薄膜，例如可以是α-Si:H(n)薄膜或者μc-SiOx:H(n)薄膜等。需要说明的是，若n型掺杂层的厚度过大，则会带来太阳能电池串联电阻的增加，同时阻碍太阳光的透过，导致短路电流和整体效率的恶化；若n型掺杂层的厚度若过小，则不能够形成强度足够的内建电场，导致开路电压的恶化；因此，在本实施例中，第一掺杂层的厚度设置为5-20nm，例如可以为8n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异质结太阳能电池，其特征在于，包括：/n在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层，以及与所述正面透明导电层电连接的正面金属电极；/n在所述硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、第二掺杂层、背面透明导电层、反射层，以及与所述背面透明导电层电连接的背面金属电极；/n其中，所述反射层包括N层全电介质反射膜，N为大于等于3的奇数，并且，/n奇数层的全电介质反射膜的折射系数大于偶数层的全电介质反射膜的折射系数；/n每层全电介质反射膜的光学厚度为目标波段入射光波长的四分之一。/n

【技术特征摘要】
1.一种异质结太阳能电池，其特征在于，包括：
在硅衬底正面依次形成的第一本征钝化层、第一掺杂层、正面透明导电层，以及与所述正面透明导电层电连接的正面金属电极；
在所述硅衬底背面依次形成的第二本征钝化层、第二掺杂层、背面透明导电层、反射层，以及与所述背面透明导电层电连接的背面金属电极；
其中，所述反射层包括N层全电介质反射膜，N为大于等于3的奇数，并且，
奇数层的全电介质反射膜的折射系数大于偶数层的全电介质反射膜的折射系数；
每层全电介质反射膜的光学厚度为目标波段入射光波长的四分之一。


2.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述全电介质反射膜的材料选自二氧化钛、二氧化锆、二氧化铈、五氧化二钽。


3.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，奇数层的全电介质反射膜的材料选自二氧化钛、二氧化锆、二氧化铈、五氧化二钽，偶数层的全电介质反射膜的材料选自氟化镁、二氧化硅。


4.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，目标波段入射光波长为900-1200nm。


5.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池，其特征在于，所述正面金属电极设置在所述正面透明导电层上；所述背面金属电极一端设置在所述背面透明导电层上，另一端伸出所述反射层。


6.根据权利要求1-5任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张皓，龙巍，
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