太阳电池中的NiO制造技术

本发明专利技术公开了一种太阳电池中的NiO

【技术实现步骤摘要】
太阳电池中的NiO
x
空穴传输层及其制备方法、应用


[0001]本专利技术的至少一种实施例涉及一种太阳电池，尤其涉及一种应用于太阳电池中的NiO
x
空穴传输层及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]晶硅异质结太阳电池凭借高光电转换效率、稳定性好等特点成为光伏行业的一大重要支柱。掺杂非晶硅材料作为一种常用的窗口层材料，为高效晶硅异质结电池的诞生做出突出贡献，但是其材料本身带隙较小的特性阻碍了光电转换效率的进一步提升。因此，需要寻找宽带隙材料来作为窗口层以减小寄生吸收现象，从而提高器件效率。而氧化镍作为一种宽带隙p型半导体材料，具有极大的发展前景。NiO
x
材料的光电特性跟其中的Ni空位密切相关，通过调节O含量能有效改变薄膜内Ni空位数量，从而影响薄膜的透过率以及费米能级位置。NiO
x
薄膜的能带结构极大地影响着太阳电池器件的性能，随着薄膜内氧含量的增大，NiO
x
薄膜的价带位置逐渐降低，与晶硅的价带位置靠近以形成较小的价带带阶，利于空穴的传输。但是氧含量增大时，薄膜内Ni空位增加，载流子浓度升高，光通过薄膜后散射现象变严重，因此薄膜带隙会随着氧含量的增加而减小，这对光的利用造成严重阻碍，也是阻碍器件性能提升的一个重大因素。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种太阳电池中的NiO
x
空穴传输层，通过形成一种能带位置渐变可调的NiO
x
薄膜，使NiO
x
空穴传输层与晶硅衬底之间形成良好选择性传输结构，且与透明导电氧化物电极形成良好的欧姆接触，同时兼顾其光学特性。
[0004]本专利技术提供一种太阳电池中的NiO
x
空穴传输层的制备方法，包括：将晶硅衬底置于磁控溅射设备的真空反应腔室中，并将晶硅衬底加热至反应温度；向真空反应腔室中通入反应气体，反应气体中氧流量呈线性速率变化，以在晶硅衬底的一侧生长带隙渐变的NiO
x
空穴传输层；其中，NiO
x
空穴传输层的带隙自太阳电池中的透明导电层向晶硅衬底的方向逐渐升高，透明导电层位于NiO
x
空穴传输层远离晶硅衬底的一侧，以使NiO
x
空穴传输层靠近透明导电层一侧的能带与透明导电层的能带匹配，且NiO
x
空穴传输层靠近晶硅衬底一侧的能带与晶硅衬底的能带匹配。
[0005]本专利技术还提供一种利用上述的制备方法制备得到的太阳电池中的NiO
x
空穴传输层。
[0006]本专利技术还提供一种上述的太阳电池中的NiO
x
空穴传输层在太阳电池中的应用，太阳电池从下而上依次包括：金属背电极、电子传输层、第一钝化层、晶硅衬底、第二钝化层、NiO
x
空穴传输层、透明导电层、栅线电极；其中，NiO
x
空穴传输层的带隙自透明导电层向晶硅衬底的方向逐渐升高。
[0007]根据本专利技术的实施例，采用磁控溅射的方法制备NiO
x
空穴传输层，通过调节反应气体中的氧氩流量比，使制备得到的NiO
x
空穴传输层的价带位置从透明导电层至晶硅衬底
方向逐渐升高，以使NiO
x
空穴传输层靠近晶硅衬底一侧的能带与晶硅衬底的能带匹配，且使NiO
x
空穴传输层靠近透明导电层一侧的能带与透明导电层的能带匹配，有利于空穴的传输；由于NiO
x
空穴传输层与晶硅衬底和透明导电层的能带匹配，使NiO
x
空穴传输层与透明导电层和晶硅衬底之间具有较小的接触电阻，从而减小了晶硅异质结太阳电池的串联电阻，提升填充因子，有利于得到高效的晶硅异质结太阳电池。
[0008]根据本专利技术上述实施例提供的NiO
x
空穴传输层的制备方法，通过调节反应气体中的氩氧流量比，改变NiO
x
空穴传输层中的氧镍比，使制备得到的NiO
x
空穴传输层薄膜的带隙从透明导电层至晶硅衬底方向逐渐升高，优化了NiO
x
空穴传输层薄膜的透光性能，兼顾了能带结构与光学性能，减小为了与晶硅衬底能带匹配而造成的光学损失，使制备得到的NiO
x
空穴传输层兼顾了宽带隙和低接触电阻率的特点。
附图说明
[0009]图1为根据本专利技术实施例的太阳电池中的NiO
x
空穴传输层的制备方法的流程图；
[0010]图2为根据本专利技术实施例的太阳电池的截面示意图；
[0011]图3为相关技术中的太阳电池和本专利技术实施例的太阳电池的J
‑
V曲线对比图；以及
[0012]图4为相关技术中的c
‑
Si/NiO
x
/ITO接触电阻和本专利技术实施例的c
‑
Si/NiO
x
/ITO接触电阻的测试结果对比图。
[0013]【附图标记说明】
[0014]1‑
金属背电极；
[0015]2‑
电子传输层；
[0016]31
‑
第一钝化层；
[0017]32
‑
第二钝化层；
[0018]4‑
晶硅衬底；
[0019]5‑
NiO
x
空穴传输层；
[0020]6‑
透明导电层；
[0021]7‑
栅线电极。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。但是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使专利技术彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同元件。
[0023]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本专利技术。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0024]图1为根据本专利技术实施例的太阳电池中的NiO
x
空穴传输层的制备方法的流程图。图2为根据本专利技术实施例的太阳电池的截面示意图。
[0025]根据本专利技术的一种示例性实施例，本专利技术提供一种太阳电池中的NiO
x
空穴传输层
的制备方法，参考图1及图2所示，包括：步骤S01～S02。
[0026]在步骤S01，将晶硅衬底4置于磁控溅射设备的真空反应腔室中，并将晶硅衬底4加热至反应温度。
[0027]根据本专利技术的实施例，上述的制备方法还包括：在将晶硅衬底4置于真空反应腔室之前，在晶硅衬底4的两侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳电池中的NiO
x
空穴传输层的制备方法，其特征在于，包括：将晶硅衬底(4)置于磁控溅射设备的真空反应腔室中，并将所述晶硅衬底(4)加热至反应温度；向所述真空反应腔室中通入反应气体，所述反应气体中氧流量呈线性速率变化，以在所述晶硅衬底(4)的一侧生长带隙渐变的NiO
x
空穴传输层(5)；其中，所述NiO
x
空穴传输层(5)的带隙自太阳电池中的透明导电层(6)向所述晶硅衬底(4)的方向逐渐升高，所述透明导电层(6)位于所述NiO
x
空穴传输层(5)远离所述晶硅衬底(4)的一侧，以使所述NiO
x
空穴传输层(5)靠近所述透明导电层(6)一侧的能带与所述透明导电层(6)的能带匹配，且所述NiO
x
空穴传输层(5)靠近所述晶硅衬底(4)一侧的能带与所述晶硅衬底(4)的能带匹配。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：在将所述晶硅衬底(4)置于所述真空反应腔室之前，在所述晶硅衬底(4)的两侧分别形成第一钝化层(31)和第二钝化层(32)。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还包括：在所述晶硅衬底(4)的两侧分别形成第一钝化层(31)和第二钝化层(32)之前，利用碱溶液腐蚀所述晶硅衬底(4)，以在所述晶硅衬底(4)的表面形成绒面结构。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玮，杨旭东，赵俊峰，张仲卿，马静怡，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：