叠层太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种叠层太阳能电池的制备方法，该制备方法包括以下步骤：提供衬底，在所述衬底上形成前电极；在所述前电极依次形成第一P型掺杂层、第一本征层以及第一N型掺杂层，构成第一P-I-N结；对所述第一P-I-N结的表面进行等离子体氧化处理，以形成氧化层；在所述氧化层上依次形成第二P型掺杂层、第二本征层以及第二N型掺杂层，构成第二P-I-N结；在所述第二P-I-N结上形成背电极。相应地，本发明专利技术还提供了一种叠层太阳能电池结构。本发明专利技术可以有效地提高叠层太阳能电池的转换效率，且工艺简单、成本低廉、能够与现有技术中叠层太阳能电池的生产设备相兼容。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种。
技术介绍
硅基薄膜太阳能电池用料省、能耗低，可以在玻璃、不锈钢和塑料等价格低廉的衬底上制备P-1-N型或N-1-P型结构的太阳能电池，这些特点使硅基薄膜太阳能电池成为以后进一步降低太阳能电池成本的希望。但是，由于非晶硅材料具有光致衰退效应，导致硅基薄膜太阳能电池的稳定性还有待提高，而且现在产业化的非晶硅单结太阳能电池的稳定光电转换效率还较低。因此，如何提高 硅基薄膜太阳能电池的光电转换效率成为这种电池以后是否能够大规模发展的关键。针对上述问题，太阳能电池的研究者提出了叠层太阳能电池，成为改善硅基薄膜太阳能电池稳定性以及提高光电转换效率的有效途径。叠层太阳能电池指由至少两个非晶硅基P-1-N结或N-1-P结所叠合构成的电池。由于叠层太阳能电池中非晶硅层的厚度相对单结太阳能电池要薄很多，因此可以有效地降低叠层太阳能电池的光致衰退，以及提高稳定性。此外，使用不同光学带隙的材料分别作为叠层太阳能电池中非晶硅基P-1-N结或N-1-P结的本征层，可以拓宽太阳能电池对太阳光谱的吸收，从而有效提高太阳能电池的稳定光电转换效率。在叠层太阳能电池中，相邻两个P-1-N结(或N-1-P结)之间的连接处会形成一个反向的PN结，这个结通常称作隧穿复合结。在光照下，叠层太阳能电池中各P-1-N结(或N-1-P结)的本征层内产生的光生电子和光生空穴会在内建场的作用下分别向N型掺杂层和P型掺杂层移动。相邻两个P-1-N结所产生的光生电子和光生空穴到达隧穿复合结界面后必须快速复合，否则会造成电荷积累、削弱内建场以及减少光生载流子的收集。因此，需要增加光生电子和光生空穴在隧穿复合结界面处的复合几率，从而提高叠层太阳能电池的性能。目前，在隧穿复合结界面处生长一层高缺陷态的复合层是增加光生电子和光生空穴在隧穿复合结界面处的复合几率的有效方法之一。其中，在隧穿复合结界面生长一层高缺陷态复合层的方式主要包括以下两种:(I)在叠层太阳能电池隧穿复合结的界面处沉积一层薄的金属氧化物(例如TiOx和NbOx),以此来提高隧穿复合结界面处的复合。但是，由于金属氧化物的形成需要利用电子束蒸发的方式进行制备，无法与现有技术中制备叠层太阳能电池的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备兼容，所以限制了这种方法的推广应用。(2)在P-1-N结(或N-1-P结)之间的NP界面插入带隙较窄的重掺杂微晶硅(μ C-Si)复合层、或缺陷态较高的重掺杂非晶硅(a-Si)层、或电导相对较高的重掺杂纳米硅(nc-Si)层，可以提高空穴向界面的传输。由于这种方法需要较为精确地控制复合层的厚度以及掺杂比例，因此，不适用于在大面积衬底上制备叠层太阳能电池，从而影响叠层太阳能电池的大规模生产。因此，希望提出一种可以克服上述问题的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。根据本专利技术的一个方面，提供了一种叠层太阳能电池的制备方法，该制备方法包括以下步骤:提供衬底，在所述衬底上形成前电极；在所述前电极上依次形成第一 P型掺杂层、第一本征层以及第一 N型掺杂层，构成第一 P-1-N 结；对所述第一 P-1-N结的表面进行等离子体氧化处理，形成氧化层；在所述氧化层上依次形成第二 P型掺杂层、第二本征层以及第二 N型掺杂层，构成第二 P-1-N 结；在所述第二 P-1-N结上形成背电极。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种叠层太阳能电池，该叠层太阳能电池依次包括衬底、前电极、第一 P-1-N结、第二 P-1-N结以及背电极，其中，在所述第一 P-1-N结和所述第二 P-1-N结之间存在通过等离子体氧化处理所形成的氧化层。根据本专利技术的又一个方面，还提供了一种叠层太阳能电池的制备方法，该制备方法包括以下步骤: 提供衬底，在所述衬底上形成背电极；在所述背电极上依次形成第三N型掺杂层、第三本征层以及第三P型掺杂层，构成第三N-1-P结；对所述第三N-1-P结的表面进行等离子体氧化处理，形成氧化层； 在所述氧化层上依次形成第四N型掺杂层、第四本征层以及第四P型掺杂层，构成第四N-1-P结；在所述第四N-1-P结上形成前电极。根据本专利技术的又一个方面，还提供了一种叠层太阳能电池，该叠层太阳能电池依次包括衬底、背电极、第三N-1-P结、第四N-1-P结以及前电极，其中，在所述第三N-1-P结和所述第四N-1-P结之间存在通过等离子体氧化处理所形成的氧化层。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:(I)本专利技术在叠层太阳能电池的P-1-N结(或N-1-P结)之间的接触界面上形成一层薄的高缺陷态的氧化层，该氧化层的形成有利于光生载流子在P-1-N结(或N-1-P结)间隧穿复合，从而可以有效地降低叠层太阳能电池的串联电阻以及提高填充因子，进而有效地提高叠层太阳能电池的光电转换效率。(2)本专利技术采用CO2作为含氧的处理气体对P-1-N结(或N-1-P结)的表面进行氧化处理。由于CO2的成本较低，因此相应使得叠层太阳能电池的生产成本也较低。(3)本专利技术与现有技术中叠层太阳能电池的生产设备相兼容，因此无需对现有的生产线进行改造或额外购置其他设备即可对本专利技术所提供的叠层太阳能电池进行大规模生产。(4)本专利技术所采用的等离子体氧化处理工艺简单易行且容易控制，便于在叠层太阳能电池产业中进行大范围推广。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为根据本专利技术一个优选实施例的叠层太阳能电池的制备方法的流程图；图2(a)至图2(e)为按照图1所示流程制备太阳能电池背电场的各个阶段的剖面示意图；图3为根据本专利技术另一个优选实施例的叠层太阳能电池的制备方法的流程图；图4(a)为图4(e)为按照图3所示流程制备太阳能电池背电场的各个阶段的剖面示意图； 图5 (a)为传统P-1-N型非晶硅/非晶硅锗叠层太阳能电池和本专利技术经过等离子体氧化处理IOs后的P-1-N型非晶硅/非晶硅锗叠层太阳能电池的串联电阻的比较图；图5 (b)为传统P-1-N型非晶硅/非晶硅锗叠层太阳能电池和本专利技术经过等离子体氧化处理IOs后的P-1-N型非晶硅/非晶硅锗叠层太阳能电池的填充因子的比较图；图5 (C)为传统P-1-N型非晶硅/非晶硅锗叠层太阳能电池和本专利技术经过等离子体氧化处理IOs后的P-1-N型非晶硅/非晶硅锗叠层太阳能电池的光电转换效率的比较图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本专利技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叠层太阳能电池的制备方法，该制备方法包括以下步骤：提供衬底（100），在所述衬底（100）上形成前电极（110）；在所述前电极（110）上依次形成第一P型掺杂层（120a）、第一本征层（120b）以及第一N型掺杂层（120c），构成第一P?I?N结（120）；对所述第一P?I?N结（120）的表面进行等离子体氧化处理，形成氧化层（130）；在所述氧化层（130）上依次形成第二P型掺杂层（140a）、第二本征层（140b）以及第二N型掺杂层（140c），构成第二P?I?N结（140）；在所述第二P?I?N结（140）上形成背电极（150）。

【技术特征摘要】
1.一种叠层太阳能电池的制备方法，该制备方法包括以下步骤: 提供衬底(100 )，在所述衬底(100 )上形成前电极(110 ); 在所述前电极(110)上依次形成第一 P型掺杂层(120a)、第一本征层(120b)以及第一N型掺杂层(120c)，构成第一 P-1-N结(120)； 对所述第一 P-1-N结(120)的表面进行等离子体氧化处理，形成氧化层(130)； 在所述氧化层(130)上依次形成第二 P型掺杂层(140a)、第二本征层(140b)以及第二N型掺杂层(140c)，构成第二 P-1-N结(140)； 在所述第二 P-1-N结(140)上形成背电极(150)。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中: 制备所述第一 P型掺杂层(120a)的材料包括a-SiC:H、a_SiO:H或nc_S1:H ； 制备所述第一本征层(120b)的材料包括a-S1:H、a-SiC:H或a_SiO:H ； 制备所述第一 N型掺杂层(120c)的材料包括a-S1:H。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中: 制备所述第二 P型掺杂层(14·0a)的材料包括a-S1:H、a-SiC:H、a-SiO:H或nc_S1:H ； 制备所述第二本征层(140b)的材料包括a-SiGe:H或uc_SiGe:H ； 制备所述第二 N型掺杂层(140c)的材料包括a-S1:H或uc_S1:H。4.根据权利要求1至3中任一所述的制备方法，其中，对所述第一P-1-N结(120)的表面进行等离子体氧化处理以形成氧化层(130)的步骤包括: 在制备所述叠层太阳能电池的反应室内通入含氧的处理气体，该含氧的处理气体在一定的反应条件下生成含氧等离子体，该含氧等离子体对所述第一 P-1-N结(120)的表面进行氧化处理，在所述第一 P-1-N结(120)的表面形成氧化层(130)。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述氧化层(130)的厚度范围为2nm-20nm。6.根据权利要求4所述的制备方法，其中: 所述含氧的处理气体为CO2，所述反应室内的压力为0.Ι-lOmBar，温度为100-300°C，功率密度为0.0l-lOOW/cm2，氧化处理的时间为l-60s，所述氧化层(130)为SiOx层。7.根据权利要求1所述的制备方法，还包括: 在所述第二 P-1-N结(140)和所述背电极(150)之间，交替形成M个氧化层和P-1-N结，其中，M大于等于I。8.一种叠层太阳能电池，依次包括衬底(100)、前电极(110)、第一 P-1-N结(120)、第二 P-1-N结(140)以及背电极(150)，其中: 在所述第一 P-1-N结(120)和所述第二 P-1-N结(140)之间存在通过等离子体氧化处理所形成的氧化层(130)。9.根据权利要求8所述的叠层太阳能电池，其中，所述氧化层(130)的厚度为2nm_20nmo10.根据权利要求8或9所述的叠层太阳能电池，其中: 所述第一 P-1-N结(120)包括第一 P型掺杂层(120a)、第一本征层(120b)以及第一 N型掺杂层(120c)，其中: 制备所述第一 P型掺杂层(120a)的材料包括a-SiC:H、a_Si0:H或nc_S1:H ； 制备所述第一本征层(120b)的材料包括a-S1:H、a-SiC:H或a-Si0:H ；制备所述第一 N型掺杂层(120c)的材料包括a-S1:H。11.根据权利要求10所述的叠层太阳能电池，其中，所述氧化层(130)为SiOx层。12.根据权利要求8或9所述的叠层太阳能电池，其中 所述第二 P-1-N结(140)包括第二 P型掺杂层(140a)、第二本征层(140b)以及第二 N型掺杂层(140c)，其中: 制备所述第二 P型掺杂层(140a)的材料包括a-S1:H、a-SiC:H、a-SiO:H*nc-S1:H ； 制备所述第二本征层(140b)的材料包括a-SiGe:H或uc_SiGe:H ； 制备所述第二 N型掺杂层(140c)的材料包括a-S1:H或uc_S1:H。13.根据权利要求8或9所述的叠层太阳能电池，在所述第二P-1-N结(140)和背电极(150)之间还包括: 交替排列的M个氧化层以及P-1-N结，其中，M大于等于I。14.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘石勇，牛新伟，杨德仁，仇展炜，
申请(专利权)人：浙江正泰太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：