TCO薄膜和异质结太阳能电池制造技术

技术编号:40036648 阅读:5 留言:0更新日期:2024-01-16 19:04
本技术涉及晶体硅太阳能电池技术领域,公开了一种TCO薄膜和异质结太阳能电池。该TCO薄膜包括多层膜结构;其中,所述多层膜结构包括交替叠加的未掺杂碳氢的导电氧化物层和掺杂碳氢的导电氧化物层。本技术提供的TCO薄膜具有未掺杂碳氢的导电氧化物层、掺杂碳氢的导电氧化物层交替叠加的多层膜结构,能够有效提升TCO薄膜在300‑1100nm波段范围的光透过率,减少光损失,同时能够提高载流子迁移率,进而可使异质结太阳能电池产品具有更高的光电转化效率和更高的短路电流密度,性能得到显著改善。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及晶体硅太阳能电池,具体涉及一种tco薄膜和异质结太阳能电池。


技术介绍

1、晶体硅异质结太阳能电池(hjt)是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜,综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势,具有转换效率高、工艺温度低、稳定性高、衰减率低、双面发电等优点,是未来晶体硅电池发展的重要方向。

2、hjt的典型结构是以n型单晶硅片为衬底光吸收区,在单晶硅片的正面依次沉积本征非晶硅层(i-a-si∶h)和掺杂的n型非晶硅层(n-a-si∶h),与硅衬底形成p-n异质结;在单晶硅片的背面依次沉积i-a-si∶h和掺杂的p型非晶硅层(p-a-si∶h),形成背表面场;再在上述两侧的非晶硅层表面分别沉积透明导电氧化物(tco)薄膜,最后通过丝网印刷在两侧的顶层形成金属电极。其中,tco薄膜可增强电荷输送能力,有效解决非晶硅层整体呈现长程无序结构、层内载流子迁移率较低所导致电池电流不能充分被金属电极收集的问题。

3、hjt对正面tco薄膜在300-1100nm波段的光透过率要求极高,同时需要具有高载流子迁移率,进而带来高的长波长透过率,减少电池的电学和光学损失,提高电池的短路电流密度和填充因子。早期的tco薄膜材料主要是单层ito(掺杂锡的铟氧化物)、ico(掺杂铈的铟氧化物)、iwo(掺杂钨的铟氧化物)等。镀膜方式主要是用pvd设备在高纯氩和高纯氧条件下成膜,存在透过率较低、方阻较高、与非晶硅层和金属电极的功函数不匹配等问题。现有技术有在tco薄膜的镀膜过程中加入氢气、水汽,以及采用tco多层叠加的改进方法,以ito材质的膜层为例,在ito膜层中掺杂h元素提高载流子迁移率,但效果不明显,所制得的tco薄膜依然存在300-1100nm波段透过率偏低等缺陷。

4、因此,亟需提供一种改进的具有更高的光透过率和载流子迁移率的tco薄膜,对于提高hjt的性能具有重要意义。


技术实现思路

1、本技术针对现有晶体硅异质结太阳能电池的tco薄膜存在300-1100nm波段范围的光透过率偏低、载流子迁移率有待提高的问题,提供一种tco薄膜和异质结太阳能电池。

2、为了实现上述目的,本技术的第一方面提供一种tco薄膜,所述tco薄膜包括多层膜结构;其中,所述多层膜结构包括交替叠加的未掺杂碳氢的透明导电氧化物层和掺杂碳氢的透明导电氧化物层。

3、优选地,所述掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度为20-80nm。

4、优选地,所述未掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度为3-20nm。

5、优选地,所述未掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度∶掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度比为1∶(1-4)。

6、优选地,所述多层膜结构的总厚度为80-120nm。

7、优选地,所述多层膜结构的总层数为2-10层。

8、优选地,所述未掺杂碳氢的透明导电氧化物层选自ito薄膜、azo薄膜、ico薄膜或iwo薄膜;所述掺杂碳氢的透明导电氧化物层选自掺杂碳氢的ito薄膜、掺杂碳氢的azo薄膜、掺杂碳氢的ico薄膜或掺杂碳氢的iwo薄膜。

9、优选地,所述掺杂碳氢的透明导电氧化物层中,c含量为0.1-1.5wt%,h含量为0.02-0.15wt%。

10、优选地,所述tco薄膜在光透过率测试中,在300-1100nm波段的平均光透过率为90-92.5%。

11、优选地,所述tco薄膜的折射率为1.5-1.85。

12、本技术的第二方面提供一种异质结太阳能电池,包括:n型单晶硅片衬底,在所述衬底的正面上由近及远依次设置的第一本征非晶硅层、n型非晶硅层、第一导电层和第一金属电极,以及在所述衬底的背面上由近及远依次设置的第二本征非晶硅层、p型非晶硅层、第二导电层和第二金属电极;

13、其中,所述第一导电层、第二导电层各自独立地为前述第一方面所述的tco薄膜。

14、通过上述技术方案,本技术所取得的有益技术效果如下:

15、1)本技术提供的tco薄膜具有未掺杂碳氢的透明导电氧化物层、掺杂碳氢的透明导电氧化物层交替叠加的多层膜结构,其中,对于掺杂碳氢的透明导电氧化物层,通过掺杂氢可改善非晶硅的钝化、提高载流子迁移率效果,同时掺杂碳的存在可以调控掺杂层的折射率。采用上述的未掺杂碳氢的透明导电氧化物层、掺杂碳氢的透明导电氧化物层相互交替叠加的多层结构,能够有效提升tco薄膜在300-1100nm波段范围的平均光透过率至90%以上(最高达92.5%),减少光损失,增强对太阳光的吸收,同时能够提高载流子迁移率至40cm2/(v·s)以上,更好地平衡光损失和电损失;

16、2)本技术提供的tco薄膜,制备中可以无需额外增加不同材质的靶材和镀膜设备,能够减少设备故障风险对制备的影响,相较于不含掺杂碳氢的tco薄膜,可以减少tco整体的用量,有效降低成本,提高良率;

17、3)本技术提供的异质结太阳能电池,相较于采用常规tco薄膜的异质结太阳能电池产品,具有更高的光电转化效率和更高的短路电流密度,性能得到显著改善,可以广泛用于光伏电站、太阳能汽车等领域。

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【技术保护点】

1.一种TCO薄膜,其特征在于,所述TCO薄膜包括多层膜结构;其中,所述多层膜结构包括交替叠加的未掺杂碳氢的透明导电氧化物层和掺杂碳氢的透明导电氧化物层。

2.根据权利要求1所述的TCO薄膜,其特征在于,所述未掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度为3-20nm。

3.根据权利要求1所述的TCO薄膜,其特征在于,所述掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度为20-80nm。

4.根据权利要求1所述的TCO薄膜,其特征在于,所述未掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度:掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度比为1∶(1-4)。

5.根据权利要求1所述的TCO薄膜,其特征在于,所述多层膜结构的总厚度为80-120nm。

6.根据权利要求1所述的TCO薄膜,其特征在于,所述多层膜结构的总层数为2-10层。

7.根据权利要求1所述的TCO薄膜,其特征在于,所述未掺杂碳氢的透明导电氧化物层选自ITO薄膜、AZO薄膜、ICO薄膜或IWO薄膜;

8.一种异质结太阳能电池,其特征在于,包括:N型单晶硅片衬底,在所述衬底的正面上由近及远依次设置的第一本征非晶硅层、N型非晶硅层、第一导电层和第一金属电极,以及在所述衬底的背面上由近及远依次设置的第二本征非晶硅层、P型非晶硅层、第二导电层和第二金属电极;

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【技术特征摘要】

1.一种tco薄膜,其特征在于,所述tco薄膜包括多层膜结构;其中,所述多层膜结构包括交替叠加的未掺杂碳氢的透明导电氧化物层和掺杂碳氢的透明导电氧化物层。

2.根据权利要求1所述的tco薄膜,其特征在于,所述未掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度为3-20nm。

3.根据权利要求1所述的tco薄膜,其特征在于,所述掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度为20-80nm。

4.根据权利要求1所述的tco薄膜,其特征在于,所述未掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度:掺杂碳氢的透明导电氧化物层的单层厚度比为1∶(1-4)。

5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:禹跃斌管慧兰郑佳鑫区灿林周维
申请(专利权)人:比亚迪股份有限公司
类型:新型
国别省市:

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