一种N型晶体硅太阳能电池制造技术

本发明专利技术公开了一种N型晶体硅太阳能电池，包括N型硅片、设于N型硅片上的扩散层，所述扩散层上依次设有第一钝化层和第二钝化层，构成双层结构；所述第一钝化层为PZT薄膜层，其厚度为10~100nm；所述第二钝化层为透明导电的氧化物薄膜层，其厚度为40~90nm。本发明专利技术降低了硅片上表面的复合率和电极复合率，提高了太阳能电池的光谱响应，尤其是长波长的光谱响应，提高了太阳能电池的短路电流及开路电压，从而达到提升太阳能电池的光电转换效率的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能电池，具体涉及一种N型晶体硅太阳能电池。
技术介绍
太阳能作为可再生能源不仅储量大，而且属于清洁能源，所以太阳能的使用研究已为当前科技界的热点。太阳能电池是当前世界开发和利用太阳能的一种普遍形式，它是利用光伏效应将太阳能转换成电能以供给用户使用。根据太阳能电池所用材料不同，一般分为晶体硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池和有机高分子太阳能电池等。其中以晶体硅太阳能电池的转换效率最高，技术也最为成熟。钝化层是晶体硅太阳能电池中必不可少的一部分。可以说，当今高效晶体硅太阳电池都是利用良好的表面钝化技术来降低半导体的表面活性，使表面的复合速度降低。其主要方式就是饱和半导体表面处的悬挂键，降低表面活性，增加表面的清洁程序，避免由于表面层引入杂质而形成复合中心，以此来降低少数载流子的表面复合速度。目前晶体硅太阳电池表面钝化技术的方法很多，对于传统的P型衬底而言，有热氧化法、等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)等；对于今后采用的η型衬底而言，有原子层沉积法(ALD)等。相对于研究较多的P型硅衬底而言，η型硅对杂质的抵抗性更强，使得其具有更长的少子扩散长度，理论上能量转换效率更易提高。另外，η型硅也不会出现类似硼氧化物的光致衰减现象， 因此逐渐引起了科学家们的广泛关注。1947年，Τ. Suntola专利技术了原子层沉积(ALD)技术。现阶段，利用ALD制备Al2O3 对太阳电池表面进行钝化尚未开展深入研究，仅仅只从少子寿命方面进行了研究。并且ALD 技术在光伏产业上应用最大的缺点是其淀积速度较慢，在制备较薄的膜(<20nm)时尚可接受，但生长较厚的膜时，生长周期就成为挑战。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种N型晶体硅太阳能电池，以降低硅表面的复合率，提高太阳能电池的光电转换效率。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种N型晶体硅太阳能电池，包括N 型硅片、设于N型硅片上的扩散层，所述扩散层上依次设有第一钝化层和第二钝化层，构成双层结构；所述第一钝化层为PZT薄膜层，其厚度为1(T100 nm ；所述第二钝化层为透明导电的氧化物薄膜层，其厚度为4(T90 nm。上文中，所述PZT薄膜层是指锆钛酸铅薄膜层，所述PZT是将醋酸铅、钛酸丁酯、锆酸丁酯等按一定化学计量比溶解在醋酸和乙二醇甲醚混合中，形成溶胶，可以利用甩膜的方法制备而成；或利用溶胶形成干凝胶、经烘烤后形成粉末，压成靶材。沉积方式可以是磁控溅射、脉冲激光等任意现有的化学物理沉积方法。所得的PZT薄膜具有铁电效应。上述技术方案中，所述透明导电的氧化物薄膜层为ITO薄膜层或FTO薄膜。优选采用ITO薄膜层。这是因为ITO薄膜的透光度比较大，能够使大部分的光照射到光电转换层上，并且ITO薄膜的厚度控制在70nm左右时，能够起到减反作用；此外，ITO薄膜中含有氧，与PZT薄膜层形成的界面经过高温退火后，能够有效的减少氧空位，从而形成较大的肖特基势垒，从而获得较大的电场。所述ITO是指掺锡氧化铟(hdium Tin Oxide), 一般简称为ITO ；ITO薄膜是一种 η型半导体材料，具有高的导电率、高的可见光透过率、高的机械硬度和良好的化学稳定性。 沉积方式可以是磁控溅射、蒸发镀膜(or真空镀膜)等任意现有的化学物理沉积方法，是现有技术。所述FTO是指掺杂氟的SnO2导电玻璃(SnO2 = F)，简称为FT0。透明导电的氧化物薄膜层与PZT薄膜层接触形成肖特基势垒，该内建电场的方向由PZT薄膜指向透明导电的氧化物薄膜的导电面。该电场方向与光电转换层pn结形成的内建电场方向要一致。本专利技术的设计机理为透明导电的氧化物薄膜层(以ITO薄膜层为例)为金属氧化物薄膜，铁电薄膜PZT具有半导体的特性，因此在光电转换层(扩散层)上表面存在ΙΤ0/ΡΖΤ 界面肖特基接触的强电场；该电厂能够迅速地分离上表面的电子-空穴对，降低了上表面的复合率。并且，ΙΤ0/ΡΖΤ本身就存在内建电场，电极复合率也大大改善。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点1.本专利技术在硅片的扩散层上依次设置了第一钝化层和第二钝化层，且第一钝化层为 PZT薄膜层，第二钝化层为透明导电的氧化物薄膜层，而氧化物薄膜层与PZT薄膜层接触形成肖特基势垒，在扩散层(光电转换层)上表面形成ITO/PZT界面肖特基接触的强电场，从而降低了硅片上表面的复合率和电极复合率，提高了太阳能电池的光谱响应，尤其是长波长的光谱响应，提高了太阳能电池的短路电流及开路电压，从而达到提升太阳能电池的光电转换效率的目的。2.本专利技术的晶体硅太阳能电池具有较高的开路电压、短路电流和光电转换效率， 相比未采用钝化层的普通太阳能电池，本专利技术的电池的短路电流均有所提高。3.本专利技术的电池结构简单，易于制备，适于推广应用。附图说明附图1是本专利技术实施例一的结构示意附图2是本专利技术实施例一、二、三和对比例一中电池的光谱响应曲线对比图。其中1、PZT薄膜层；2、氧化物薄膜层；3、Ν型硅片；4、扩散层。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述 实施例一参见附图1所示，一种N型晶体硅太阳能电池，包括N型硅片3、设于N型硅片上的扩散层4，所述扩散层上依次设有第一钝化层和第二钝化层，构成双层结构；所述第一钝化层为 PZT薄膜层1，其厚度为10 nm ；所述第二钝化层为氧化物薄膜层2，本实施例采用ITO薄膜层，其厚度为70 nm。首先将硅片清洗-绒面制备-扩散制pn结，然后将pn结作为基底，用磁控溅射发法沉积PZT薄膜，PZT薄膜厚度为lOnm，并在空气中650°C的条件下退火5min，使PZT结晶成相；接着在PZT薄膜上用磁控溅射法沉积ITO薄膜，ITO薄膜厚度为70nm，在空气中650°C 的条件下退火lOmin，形成ITO/PZT/PN样品结构；最后进行丝网印刷和烧结，得到晶体硅太阳能电池。实施例二一种N型晶体硅太阳能电池，包括N型硅片、设于N型硅片上的扩散层，所述扩散层上依次设有第一钝化层和第二钝化层，构成双层结构；所述第一钝化层为PZT薄膜层，其厚度为40 nm ；所述第二钝化层为ITO薄膜层，其厚度为70 nm。首先将硅片清洗-绒面制备-扩散制pn结，然后将pn结作为基底，用磁控溅射发法沉积PZT薄膜，PZT薄膜厚度为40nm，并在空气中650°C的条件下退火5min，使PZT结晶成相；接着在PZT上用磁控溅射法沉积ITO薄膜，ITO薄膜厚度为70nm，在空气中650°C的条件下退火lOmin，形成IT0/PZT/PN样品结构；最后进行丝网印刷和烧结，得到晶体硅太阳能电池。实施例三一种N型晶体硅太阳能电池，包括N型硅片、设于N型硅片上的扩散层，所述扩散层上依次设有第一钝化层和第二钝化层，构成双层结构；所述第一钝化层为PZT薄膜层，其厚度为80 nm ；所述第二钝化层为ITO薄膜层，其厚度为60 nm。首先将硅片清洗-绒面制备-扩散制pn结，然后将pn结作为基底，用磁控溅射发法沉积PZT薄膜，PZT薄膜厚度为80nm，并在空气中650°C的条件下退火5min，使PZT结晶成相；接着在PZT上用磁控溅射法沉积ITO薄膜，ITO薄膜厚度为60nm，在空气中650°C的条件下退火lOmin，形成IT0/PZT/PN本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种Ｎ型晶体硅太阳能电池，包括Ｎ型硅片（３）、设于Ｎ型硅片上的扩散层（４），其特征在于：所述扩散层上依次设有第一钝化层和第二钝化层，构成双层结构；所述第一钝化层为ＰＺＴ薄膜层（１），其厚度为１０～１００　ｎｍ；所述第二钝化层为透明导电的氧化物薄膜层（２），其厚度为４０～９０　ｎｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑分刚，曹大威，王春燕，沈明荣，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：32