一种双面入光结构的太阳能电池制造技术

一种双面入光结构的太阳能电池，涉及太阳能光伏技术领域。从上至下分别为：第一透明导电层(1)、第一载流子传输层(2)、第一钝化层(3)、晶体硅(4)、第二钝化层(5)、第二载流子传输层(6)、第二透明导电层(7)。完成第一和第二透明导电层后，再分别在第一和第二透明导电层外表面制作栅线状正面电极和背面电极即栅线电极(8)，用来收集并导出光生载流子。晶硅化合物太阳能电池可以实现双面入光双面发电，进而有更高的转换效率。有更高的转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种双面入光结构的太阳能电池


[0001]本专利技术涉及太阳能光伏
，尤其涉及一种基于化合物载流子传输层的新型双面入光晶硅化合物异质结太阳能电池。

技术介绍

[0002]基于高可靠性、高发电效率、低成本等优势，晶硅太阳能电池一直占据光伏产品市场90％以上份额。其中，晶硅非晶硅异质结太阳能电池(SHJ)因其对称的结构、高开路电压、低的工艺温度、温度特性好、光照稳定性好且可以双面发电等优势，已逐步成为晶硅电池主流技术之一，受到产业界高度关注。然而晶硅非晶硅异质结太阳能电池的受光面的掺杂非晶硅层的缺陷密度多，对太阳光寄生吸收多成了限制此类太阳能电池光电转换效率进一步提升的因素。为了解决此问题，晶硅化合物异质结太阳能电池吸引了学术界和产业界的注意。对于晶硅化合物异质结太阳能电池，电子传输层和空穴传输层为免掺杂的化合物材料，这类材料的特点为只选择性地传输一种光生载流子，而将另一种载流子“反射”回晶硅内部，有效地避免了光生载流子的复合损失。此外，作为载流子传输层的化合物材料具有较大的禁带宽度，因此有更好的透光性，是良好的窗口材料。
[0003]对于很多应用场景，太阳能电池的背面对着高反射率的水面或者高反射率的地面。目前报道的晶硅化合物太阳能电池方案均为单面入光单面发电，背面反射光没有被充分利用。通过本专利技术的方案，晶硅化合物太阳能电池可以实现双面入光双面发电，进而有更高的转换效率。

技术实现思路

[0004]为了进一步提高硅基化合物异质结太阳能电池的光电转换效率，本专利技术提出的方案实现了晶硅化合物异质结太阳能电池的双面入光。
[0005]本专利技术中的双面入光晶硅化合物异质结电池的主要结构，从上至下分别为：第一透明导电层(1)、第一载流子传输层(2)、第一钝化层(3)、晶体硅(4)、第二钝化层(5)、第二载流子传输层(6)、第二透明导电层(7)。在第一和第二透明导电层外表面制作栅线状正面电极和背面电极即栅线电极(8)，用来收集并导出光生载流子。
[0006]所述的第一载流子传输层和第二载流子传输层为不同的化合物层，用来选择性地传输光生电子和光生空穴，可分别对应的为电子传输层、空穴传输层，或对应的为空穴传输层、电子传输层。空穴传输层为高功函数的化合物材料，功函数一般大于等于5eV，禁带宽度大于2eV,选自氧化钼、氧化镍、氧化钒、氧化钨等。电子传输层为低功函数的化合物材料，功函数一般低于5eV，禁带宽度大于2eV，选自氧化镁、氧化钛、氟化锂等。
[0007]所述的第一透明导电层和第二透明导电层兼具透光及传输载流子的作用，一般为掺杂的氧化物，例如氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化硒(SnO2:F)、掺铝或掺硼氧化锌(ZnO:Al、ZnO:B)等。
[0008]所述的第一钝化层和第二钝化层由氢、硅元素组成(化学式为Si:H)或氢、硅、碳元
素组成(化学式为Si
x
C1‑
x
:H)或氢、硅、氧组成(化学式为SiO:H)。因为晶硅两面的化合物是不同的材料，第一钝化层和第二钝化层选择不同的材料。
[0009]所述的晶体硅为n型单晶硅或p型单晶硅，表面有绒面陷光结构；通过腐蚀液对硅晶体的不同晶面具有不同的腐蚀速度这一特性，在与第一钝化层和第二钝化层接触的两表面处分别形成四方椎体结构，也叫金字塔结构或绒面结构，用来增加入射光的吸收，减少反射损失。
[0010]所述的正面电极和背面电极经丝网印刷工艺、溅射或蒸镀后光刻工艺制成，材料为导电性能良好的金属，例如银、铝、铜等。
[0011]晶体硅厚度小于400μm。
[0012]根据单晶硅的不同类型(n型或p型)及电子传输层、空穴传输层不同的位置，本专利技术的硅化合物异质结太阳能电池结构有4种变种，第一载流子传输层即空穴传输层(2)、第一钝化层(3)、n型晶体硅(4)、第二钝化层(5)、第二载流子传输层即电子传输层(6)分别可替换为对应的如下结构：空穴传输层
‑
钝化层
‑
p型单晶硅
‑
钝化层
‑
电子传输层、电子传输层
‑
钝化层
‑
n型单晶硅
‑
钝化层
‑
空穴传输层、电子传输层
‑
钝化层
‑
p型单晶硅
‑
钝化层
‑
空穴传输层。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的双面硅化合物异质结太阳能电池的结构示意图。
[0014]以第一种为例，则在图(1)中，1为透明导电层，2为第一载流子传输层，3为第一钝化层，4为晶体硅，5为第二钝化层，6为第一载流子传输层，7为透明导电层，8为电池上下表面的栅线电极。
具体实施方式
[0015]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步阐述，但本专利技术并不限于以下实施例。
[0016]所述的单晶硅4为n型或p型掺杂单晶硅，厚度小于400μm，表面有绒面陷光结构。通过溶剂腐蚀的工艺可获得绒面结构，常用的溶剂为含有添加剂的碱性溶剂，例如氢氧化钾(KOH)溶剂。通过调节碱溶液与制绒添加剂的浓度以及制绒时间等参数可以有效实现金字塔尺寸大小的调节。
[0017]所述的钝化层可通过等离子体辅助化学气相沉积法或原子层沉积法制备，厚度小于20nm。反应气体如硅烷(SiH4)或其他含硅元素的材料例如正硅酸乙酯(TEOS)等、氢气、甲烷、氧气或臭氧，在反应腔室内及晶硅表面经过一系列的化学反应，转化成薄膜。通过调控沉积过程中的反应性气体的流量、比例等参数，来控制薄膜的成分。
[0018]所述的空穴传输层可通过真空蒸镀法、溅射法、热丝氧化升华法、原子层沉积法、溶液法等工艺制备，厚度小于30nm。
[0019]所述的电子传输层可通过真空蒸镀法、溅射法、热丝氧化升华法、原子层沉积法、溶液法等工艺制备，厚度小于30nm。
[0020]通过磁控溅射法可制备出均匀的大面积的所述的透明导电层1和透明导电层7。
[0021]所述的正、背面的金属栅线电极8通过丝网印刷、溅射或蒸镀后光刻等工艺完成。栅线电极的宽度小于0.1毫米的称为细栅线，起到收集光生载流子的作用，对光线的遮挡
少；宽度介于0.5毫米至1毫米的电极称为主栅线，能够减小电阻，但是会遮挡光线。电极的形式可以有两种，一种是只有细栅线，没有主栅线，另一种是有细栅线和几条与之交叉的主栅线。
[0022]实施例
[0023]本实施例介绍上述第一种晶硅化合物异质结太阳能电池，即空穴传输层
‑
钝化层
‑
n型单晶硅
‑
钝化层
‑
电子传输层的实施方法。本实施例选择的空穴传输层为氧化钼，它与晶硅的钝化层为氢化非晶硅，电子传输层为氧化镁，它与晶硅的钝化层为氢化非晶硅碳。电池的正面的电极只有细栅线，背面既有细栅线又有主栅线。实施步骤如下：
[0024]步骤1.对n型单晶硅4进行抛光清洗制绒加工。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双面入光结构的太阳能电池，其特征在于，从上至下分别为：第一透明导电层(1)、第一载流子传输层(2)、第一钝化层(3)、晶体硅(4)、第二钝化层(5)、第二载流子传输层(6)、第二透明导电层(7)；在第一和第二透明导电层外表面制作栅线状正面电极和背面电极即栅线电极(8)，用来收集并导出光生载流子。2.按照权利要求1所述的一种双面入光结构的太阳能电池，其特征在于，所述的第一载流子传输层和第二载流子传输层用来选择性地传输光生电子和光生空穴，分别对应的为电子传输层、空穴传输层，或对应的为空穴传输层、电子传输层。3.按照权利要求2所述的一种双面入光结构的太阳能电池，其特征在于，空穴传输层为高功函数的化合物材料，功函数大于等于5eV，禁带宽度大于2eV,包括但不限于氧化钼、氧化镍、氧化钒、氧化钨中的一种或几种；电子传输层为低功函数的化合物材料，功函数低于5eV，禁带宽度大于2eV，包括但不限于氧化镁、氧化钛、氟化锂、氟化镁、氧化硒、氧化铌中的一种或几种。4.按照权利要求1所述的一种双面入光结构的太阳能电池，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：严辉，刘丰珍，张永哲，宋雪梅，郑子龙，陈小青，周玉荣，周玉琴，何永才，孙召清，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：