一种Si基双面电池隧道结的结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Si基双面电池隧道结的结构及其制备方法，包括：N型Si衬底和N型Al

【技术实现步骤摘要】
一种Si基双面电池隧道结的结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能光伏发电
，具体涉及一种Si基双面电池隧道结的结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]光伏太阳能装置利用半导体器件将阳光直接转化为电能，成为未来最有前途的清洁能源之一。光伏(PV)器件不会产生噪音或者污染，也不需要运输，而且太阳能是取之不尽，用之不竭的。每年，太阳向地球发射1.52
×
10
21
千瓦时的能量，是全球能源消耗的10000倍。尽管光伏发电有着诸多的优点，但光伏发电的成本较高，约为16美分/千瓦时，这使得他很难被广泛使用，这个成本大约是电网电力的2～4倍。所以使用低成本、低纯度和低质量的材料，才能带来光伏领域快速发展的前景。
[0003]商用的大规模生产的Si太阳能电池大约有16.5
‑
20％的效率，基于Si材料的光伏组件非常可靠，使用寿命大约为20到30年，并保持了较高的额定初始功率输出百分比(约80％)。由于现在的Si太阳能电池在当今市场上的平均价格是2美元/小时，所以只有价格减少2倍，才会成为现在大规模发电的有效替代品。太阳能电池板成本有60％以上是来自于Si材料本身的生产，因此，从中短期来看，降低光伏发电成本主要就是降低晶体Si(c
‑
Si)太阳能电池的生产价格。尽管c
‑
Si具有优异的电子电荷传输性能，但作为光伏材料来说，它有两个缺点：
[0004]1、Si因其间接的电子带隙，所以是一种弱光吸收体，需要几百微米厚的吸收层，所以具有很高的电子质量(高纯度和低缺陷密度)；
[0005]2、Si作为一种光伏材料，由于它是窄带隙(1.12eV)，相对于最优的太阳能光谱带隙值1.5eV而言，会造成比较大的热损失，这会使它的开路电压(Voc)值较小。
[0006]为了解决Si太阳能电池中光吸收系数低以及窄带隙引起热损失的问题，
Ⅲ‑Ⅴ
族化合物半导体太阳能电池技术得到了引人瞩目的迅速发展；由于GaAs材料的吸收范围与太阳能光谱最匹配，人们开始研究的是AlGaAs/GaAs双结电池，并实现了较高的转换效率。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种Si基双面电池隧道结的结构及其制备方法。
[0008]本专利技术公开了一种Si基双面电池隧道结的结构，包括：N型Si衬底和N型Al
x
Ga1‑
x
As层；
[0009]所述N型Si衬底的上下表面分别掺杂形成P
+
型Si层和N
+
型Si层，所述P
+
型Si层上依次形成有N
+
型Si隧道结层和N型Si层；
[0010]所述N型Al
x
Ga1‑
x
As层的上下表面分别掺杂形成P
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层和N
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层，所述N
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层上形成有N型Si层；
[0011]所述N型Si衬底的N型Si层与所述N型Al
x
Ga1‑
x
As层的N型Si层键合连接，形成N型Si
键合层；
[0012]所述P
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层和N
+
型Si层上分别形成减反射膜和透明导电薄膜，上下的透明导电薄膜上分别形成正面电极和背面电极。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述减反射层的材料包括氮化硅、二氧化硅和二氧化钛中的一种。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述透明导电薄膜为重掺杂的氧化铟锡薄膜或氧化锌铝薄膜。
[0015]本专利技术公开了一种Si基双面电池隧道结的结构的制备方法，包括：
[0016]对N型Si衬底上下表面进行制绒；
[0017]对所述N型Si衬底的上表面进行P
+
型掺杂，形成P
+
型Si层；
[0018]对所述N型Si衬底的下表面进行N
+
型掺杂，形成N
+
型Si层；
[0019]在所述P
+
型Si层的上表面进行Si沉积，形成N
+
型Si隧道结层；
[0020]在所述N
+
型Si隧道结层的上表面进行N型Si沉积，形成N型Si层；
[0021]对N型Al
x
Ga1‑
x
As层的下表面进行N
+
型掺杂，形成N
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层；
[0022]在所述N
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层的下表面进行N型Si沉积，形成N型Si层；
[0023]将所述N型Si衬底的N型Si层与所述N型Al
x
Ga1‑
x
As层的N型Si层进行键合，形成N型Si键合层；
[0024]对N型Al
x
Ga1‑
x
As层的上表面进行P
+
型掺杂，形成P
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层；
[0025]在所述P
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层和N
+
型Si层上分别沉积生长减反射膜和透明导电薄膜，并分别制备正面电极和背面电极。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，所述P
+
型Si层的掺杂浓度为1
×
10
18
/cm3～1
×
10
20
/cm3，掺杂厚度为0.1μm～5μm。
[0027]作为本专利技术的进一步改进，所述N
+
型Si层的掺杂浓度为1
×
10
18
/cm3～1
×
10
20
/cm3，掺杂厚度为0.1μm～5μm。
[0028]作为本专利技术的进一步改进，所述N
+
型Si隧道结层的沉积厚度为1nm～50nm。
[0029]作为本专利技术的进一步改进，所述N型Si衬底和N型Al
x
Ga1‑
x
As层的掺杂采用外延生长或离子注入。
[0030]作为本专利技术的进一步改进，通过改变Si衬底的厚度，可用于制备出柔性太阳能电池。
[0031]作为本专利技术的进一步改进，Al
x
Ga1‑
x<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Si基双面电池隧道结的结构，其特征在于，包括：N型Si衬底和N型Al
x
Ga1‑
x
As层；所述N型Si衬底的上下表面分别掺杂形成P
+
型Si层和N
+
型Si层，所述P
+
型Si层上依次形成有N
+
型Si隧道结层和N型Si层；所述N型Al
x
Ga1‑
x
As层的上下表面分别掺杂形成P
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层和N
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层，所述N
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层上形成有N型Si层；所述N型Si衬底的N型Si层与所述N型Al
x
Ga1‑
x
As层的N型Si层键合连接，形成N型Si键合层；所述P
+
型Al
x
Ga1‑
x
As层和N
+
型Si层上分别形成减反射膜和透明导电薄膜，上下的透明导电薄膜上分别形成正面电极和背面电极。2.如权利要求1所述的Si基双面电池隧道结的结构，其特征在于，所述减反射层的材料包括氮化硅、二氧化硅和二氧化钛中的一种。3.如权利要求1所述的Si基双面电池隧道结的结构，其特征在于，所述透明导电薄膜为重掺杂的氧化铟锡薄膜或氧化锌铝薄膜。4.一种如权利要求1～3中任一项所述的Si基双面电池隧道结的结构的制备方法，其特征在于，包括：对N型Si衬底上下表面进行制绒；对所述N型Si衬底的上表面进行P
+
型掺杂，形成P
+
型Si层；对所述N型Si衬底的下表面进行N
+
型掺杂，形成N
+
型Si层；在所述P
+
型Si层的上表面进行Si沉积，形成N
+
型Si隧道结层；在所述N
+
型Si隧道结层的上表面进行N型Si沉积，形成N型Si层；对N型Al
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Ga1‑
x
As层的下表面进行N
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【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，黄瑞，兰天，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：