一种太阳能电池的窗口层、太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种太阳能电池的窗口层、太阳能电池及其制备方法。涉及太阳能电池制造领域，解决了窗口层导电性和结晶稳定性不佳的问题。太阳能电池的窗口层为N型氢化碳氧化硅薄膜，N型氢化碳氧化硅薄膜的化学式为nc

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池的窗口层、太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池制造
，尤其涉及一种太阳能电池的窗口层、太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]在过去十几年里，纳米晶硅由于优异的光电特性，如高导电性、可调控光学带隙、良好的稳定性被广泛应用于太阳能电池。其中，在各种纳米晶硅薄膜中掺入O原子或C原子形成的氢化纳米晶硅薄膜，是构建太阳能电池的窗口层很有前景的材料。
[0003]目前硅异质结太阳能电池主要通过在工艺腔内通入SiH4、H2、CO2、PH3来制备磷掺杂的N型nc
‑
SiO
x
:H薄膜作为窗口层，由于SiO
x
基体具有较高的势垒高度，使nc
‑
SiO
x
:H薄膜具有较高的电阻率，不利于太阳能电池中载流子的收集，导电性差。nc
‑
SiC
x
:H薄膜作为窗口层，与SiO
x
基体相比，SiC
x
基体虽然具有较高的载流子迁移率，但是SiC
x
基体中Si
‑
Si键的长度和极性较低，使纳米晶硅在SiC
x
基体中的相分离和积累困难，结晶度不好。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种太阳能电池的窗口层、太阳能电池及其制备方法，以提高薄膜的导电性和结晶稳定性。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种太阳能电池的窗口层，窗口层为N型氢化碳氧化硅薄膜，N型氢化碳氧化硅薄膜的化学式为nc
‑
SiO
x
C
y
:H，其为纳米晶态，其中，非化学计量比x的范围为0.1～0.5，非化学计量比y的范围为0.25～1。
[0006]采用上述技术方案时，太阳能电池的窗口层为纳米晶硅薄膜中同时掺入了氧原子和碳原子后形成的纳米晶态的N型氢化碳氧化硅薄膜，该纳米晶态的N型氢化碳氧化硅薄膜融合了SiO
x
基体和SiC
y
基体的优点，其中，SiO
x
基体可以实现最佳的热力学相分离，在高温下具有高的非晶相稳定性；SiC
y
基体具有较高的载流子迁移率，具有高导电性。因此，纳米晶态的N型氢化碳氧化硅薄膜具有更好的结晶度和导电性，同时具有宽的光学带隙，作为太阳能电池的窗口层能够更好地提高光电转换效率。
[0007]第二方面，本专利技术还提供一种太阳能电池的窗口层制备方法，包括：
[0008]提供一基底；
[0009]在基底的第一表面利用热丝化学气相沉积(HWCVD)方法沉积形成N型氢化碳氧化硅薄膜，N型氢化碳氧化硅薄膜形成上述的窗口层。
[0010]采用上述技术方案时，通过热丝化学气相沉积方法在基底的第一表面沉积形成N型氢化碳氧化硅薄膜，形成太阳能电池的窗口层，热丝化学气相沉积方法是利用热丝高温催化工艺，使气体形成自由基在基底成膜，相较于现有的通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法在基底上镀膜，基底在等离子体的轰击作用下容易损伤造成缺陷，使得电池性能下降，而采用热丝化学气相沉积方法在镀膜过程中不会对基底造成损伤；且热丝化学气相沉积方法对工艺气体的解离效率较高，能够较为容易地使含碳原子的气体解离，所制备
的N型氢化碳氧化硅薄膜晶化率较高，且不需要大量的H2，成本很低；热丝化学气相沉积方法的工艺简单，薄膜掺杂效率较高，不需要额外的热处理过程。
[0011]可选地，在上述的窗口层制备方法中，形成N型氢化碳氧化硅薄膜的前驱气体包括硅源气体、氢源气体、氧源气体、碳源气体和氮源气体。如此设置，通过含硅原子、氢原子、氧原子、碳原子和氮原子的前驱气体实现一步制备N型氢化碳氧化硅薄膜，进而获得高电导率。
[0012]可选地，在上述的窗口层制备方法中，氧源气体包括N2O。如此设置，前驱气体中通过N2O不仅可以提供氧原子，还可以同时提供氮原子，减少气体的种类，从而降低气体的储存成本。
[0013]可选地，在上述的薄膜制备方法中，氮源气体包括N2。
[0014]采用上述技术方案时，通过N2提供氮原子，掺杂N2，是由于工艺腔室中本身含有微量N2，热丝高温同样完全可以将N2催化解离，N2和磷烷相比具有同样的掺杂效果，所以避免了额外杂质气体的引入，且N2来源广，无毒无害无污染。
[0015]可选地，在上述的窗口层制备方法中，形成N型氢化碳氧化硅薄膜之前，还包括步骤：在基底的至少一表面上形成一层非晶硅薄膜。如此设置，有利于提高基底的钝化效果。
[0016]可选地，在上述的窗口层制备方法中，形成N型氢化碳氧化硅薄膜之前，还包括步骤：利用硅源气体和氢源气体通过热丝化学气相沉积方法在基底的第一表面形成种子层。采用上述技术方案时，在制备N型氢化碳氧化硅薄膜之前，先在基底上沉积形成种子层。通过设置种子层，增加基底上的形核点，有利于沉积生长N型氢化碳氧化硅薄膜。
[0017]第三方面，本专利技术还提供一种太阳能电池的制备方法，包括如以上任一项的窗口层制备方法。
[0018]该太阳能电池的制备方法由于采用了本申请中的窗口层制备方法，因此，具有与薄膜制备方法相同的有益效果，在此不再赘述。
[0019]可选地，在上述的太阳能电池的制备方法中，基底为N型，且还包括步骤：
[0020]在基底的第二表面形成P型发射极层；
[0021]在N型氢化碳氧化硅薄膜和P型发射极层的表面均形成透明导电层；以及
[0022]在位于第一表面和第二表面的透明导电层的表面形成金属电极。
[0023]采用上述技术方案时，N型氢化碳氧化硅薄膜作为太阳能电池的窗口层，具有较高导电性和较宽的光学带隙，提高了太阳能电池性能。
[0024]第四方面，本专利技术还提供一种太阳能电池，包括：
[0025]N型的基底；以及
[0026]形成于基底的第一表面的N型氢化碳氧化硅薄膜，作为窗口层，N型氢化碳氧化硅薄膜为上述的薄膜。
[0027]采用上述技术方案时，由于太阳能电池的N型氢化碳氧化硅薄膜采用了本申请中的纳米晶态的氢化碳氧化硅薄膜，作为太阳能电池的窗口层，因此，具有与氢化碳氧化硅薄膜相同的有益效果，在此不再赘述。
[0028]可选地，在上述的太阳能电池中，还包括：
[0029]形成于基底的第二表面的P型发射极层；
[0030]分别形成于N型氢化碳氧化硅薄膜和P型发射极层上的透明导电层；以及
[0031]形成于透明导电层上的金属电极。
[0032]采用上述技术方案时，太阳能电池为硅异质结电池。
[0033]可选地，在上述的太阳能电池中，基底的第一表面与N型氢化碳氧化硅薄膜之间具有钝化层，和/或所述基底的第二表面与P型发射极层之间具有钝化层。
[0034]采用上述技术方案时，通过钝化层减少基底的界面缺陷的产生，进而减少由于缺陷导致的载流子的复合，提高光电转换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池的窗口层，其特征在于，所述窗口层为N型氢化碳氧化硅薄膜，所述N型氢化碳氧化硅薄膜的化学式为nc
‑
SiO
x
C
y
:H，其为纳米晶态，其中，非化学计量比x的范围为0.1～0.5，非化学计量比y的范围为0.25～1。2.一种太阳能电池的窗口层制备方法，其特征在于，包括：提供一基底；在所述基底的第一表面利用热丝化学气相沉积(HWCVD)方法沉积形成N型氢化碳氧化硅薄膜，所述N型氢化碳氧化硅薄膜形成如权利要求1所述的窗口层。3.根据权利要求2所述的窗口层制备方法，其特征在于，形成所述N型氢化碳氧化硅薄膜的前驱气体包括硅源气体、氢源气体、氧源气体、碳源气体和氮源气体。4.根据权利要求3所述的窗口层制备方法，其特征在于，所述氧源气体包括N2O。5.根据权利要求3所述的窗口层制备方法，其特征在于，所述氮源气体包括N2。6.根据权利要求2所述的窗口层制备方法，其特征在于，形成N型氢化碳氧化硅薄膜之前，还包括步骤：在所述基底的至少一表面上形成一层非晶硅薄膜。7.根据权利要求2所述的窗口层制备方法，其特征在于，形成N型氢化碳氧化硅薄膜之前，还包括步骤：利用硅源气体和氢源...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳，刘勇，杨苗，汝小宁，曲铭浩，徐希翔，
申请(专利权)人：西安隆基乐叶光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：