专利名称：一种提高n型衬底hit太阳能电池开路电压的方法
技术领域：
本发明涉及薄膜太阳电池技术领域。特别地，本发明公开了一种提高N型衬底HIT太阳能电池开路电压的技术。该技术同时可降低N型衬底HIT太阳能电池的串阻。
背景技术：
HIT (Heterojunction with intrinsic Thinlayer)太阳能电池以其高效、不需要复杂的制备工艺、温度系数小等特点而越来越引起人们的关注。通常HIT电池的结构为Ag/TCO/p-a-s1:H/i_a_s1:H/c_Si (η) /i_a_s1:H/n-a_s1:H/TC0/Ag (根据本领域惯用表达Tj ζ:a-si BP amorphous silicon film,表薄月莫，c_si 即 crystal silicion 表$晶硅，i表示本征类型，P表示P型，η表示N型，H表示氢化；进一步的，上述HIT电池结构中，p-a-s1:H表示P型氢化非晶娃薄膜、1-a-s1:H表示本征氢化非晶娃薄膜、c-Si (η)表示N型晶硅、n-a-s1:Η表示N型氢化非晶硅薄膜)。由于非晶硅的导电性较差，所以在HIT的制作过程中，在电极和非晶硅层之间加一层TCO (透明导电氧化物)薄膜可以有效地增加载流子的收集。TCO薄膜具有光学透明和导电双重功能，对有效载流子的收集起着关键作用，可以减少光的反射，起到很好的陷光作用，是很好的窗口层材料。但是由于TCO的功函数(4.3eV-5.2eV)小于a-si (p)的功函数(5.4eV左右，视薄膜性质而定)，因此TCO/a-s1:H(p)间就形成了肖特基接触，肖特基接触会导致内建电场的降低从而导致开路电压的降低，且当势垒高度较大时还会引起一个附加的串阻。通常HIT电池中为了提高TCO的导电性，所采用的TCO薄膜功函数都不会太高，因为高的功函数意味着TCO的电阻率高，导电性差。因此TCO/p-a-s1:H之间的势垒高度较高，大概在0.6eV左右。较高的势垒高度降低了电池的开路电压，同时也增加了串联电阻。有关该问题的论 述，可参阅相关文献:Franz-Josef Haug et al.Prog.Photovolt: Res.Appl.(2011)
发明内容
本发明在现有的N型衬底HIT电池结构的基础上，对TCO与p-a-s1:H之间的接触进行优化，达到提高开路电压以及降低串阻的目的。具体来说，本发明将与p-a-s1:H接触的TCO层制成由高功函数TCO层与低功函数TCO层构成的叠层。相比常规N型衬底HIT电池中的普通TCO薄膜，高功函数TCO层的功函数更为接近p-a-s1:H的功函数，因此减小了接触面的势垒高度，降低了接触电阻。同时，通过高功函数TCO层和低功函数TCO层的组合，TCO叠层整体电阻率的提高并不明显。根据本发明的一种N型衬底HIT太阳能电池，包括:N型晶硅衬底层；N型晶硅衬底层两侧的第一和第二本征氢化非晶娃层；第一本征氢化非晶娃层外侧的N型氢化非晶娃层；第二本征氢化非晶娃层外侧的P型氢化非晶娃层；N型氢化非晶娃层外侧的第一 TCO层和电极；以及P型氢化非晶硅层外侧的第二 TCO层和电极，其中，所述第二 TCO层是由高功函数TCO层和低功函数TCO层组成的叠层，高功函数TCO层和P型氢化非晶硅层接触。
根据本发明的一种N型衬底HIT太阳能电池的制备方法，包括:在N型晶硅衬底层形成两侧形成第一和第二本征氢化非晶娃层；第一本征氢化非晶娃层外侧形成N型氢化非晶硅层；在第二本征氢化非晶硅层外侧形成P型氢化非晶硅层；在N型氢化非晶硅层外侧形成第一 TCO层；在所述P型氢化非晶硅层外侧形成第二 TCO层；在所述第一 TCO层和第二 TCO层上分别形成电极，其中，形成所述第二 TCO层包括:在所述P型氢化非晶硅层外侧形成高功函数TCO层，然后形成低功函数TCO层。根据本发明的一个方面，高功函数TCO层的功函数大于5eV。根据本发明的一个方面，低功函数TCO层的功函数为4.6 — 4.8eV。根据本发明的一个方面，低功函数TCO层和第一 TCO层的功函数基本相同。根据本发明的一个方面，通过控制TCO层沉积过程中的氧分压，来控制所获得的功函数。根据本发明的一种N型衬底HIT太阳能电池，其特征在于，和P型氢化非晶硅层接触的是TCO叠层，所述TCO叠层由高功函数TCO层和低功函数TCO层构成，其中所述高功函数TCO层与P型氢化非晶硅层接触，所述高功函数TCO层的功函数比所述低功函数TCO层更加接近所述P型氢化非晶硅层的功函数。本发明方法权利要求中的工序可依照其所描述的顺序进行，亦可根据需要，同时进行，或以其他适当顺序进行。因此，方法权利要求中各工序的出现顺序并不对本发明实施过程中的实际工序构成限制。
包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中:图1示出一种根据本发明的N型衬底HIT电池结构。图2示出图1所示结构的制备方法。
具体实施例方式N型衬底HIT电池:如图1所示，本发明的一个实施例采用N型硅片制作N型衬底HIT电池。和现有的N型衬底HIT电池相比，其主要区别体现在:在p_a-s1:H层外侧(和中间的N型衬底101相对向的一侧)依次覆盖有高功函数TCO层102和低功函数TCO层103。图1所示N型衬底HIT电池的示例性制备方法描述在图2中。首先对N型硅片进行严格的清洗制绒(201)，接着在正面采用PECVD方法分别沉积生长1-1Onm左右的1-a-s1:H和1-1Onm左右的p-a-s1:H(202和203);之后翻转硅片(204)，在硅片另一面，仍然是采用PECVD 法沉积生长1-1Onm i_a_s1:H 和 10_20nm n_a_s1:H (205 和 206)。接着采用反应等离子沉积(RPD)方法在两面沉积TCO薄膜，TCO薄膜可以是ΙΤ0，也可以是IWO ;沉积时，可首先在电池的正面首先沉积一层10_40nm厚的具有较高功函数的TCO薄膜(207)，功函数须>5eV，方法可以通过控制沉积过程中的氧分压来控制功函数，通常氧分压越大，功函数亦越大。接着再沉积一层常见的40-70nm厚度的功函数相对低的TCO薄膜(208)，范围为
4.6-4.8eV。接着翻转硅片(209)，在电池的背面沉积一层常见的80nm厚度的功函数不需要太高的普通的TCO薄膜(210)。最后再在电池的两面采用低温浆料丝网印刷Ag栅极(211)。从而形成一个完整的电池器件。本领域技术人员应理解，附图2的制备方法实施例仅是本发明的制备方法的一种示例。本发明的范围应涵盖任何可得到附图1的结构的制备方法。例如:可以先进行步骤205和206，再进行步骤202和203 ;可以先进行步骤210形成普通TCO薄膜，再进行步骤207和208以形成高功函数TCO薄膜和低功函数TCO薄膜。类似的，翻转硅片的工序可根据实际情况作出变化和调整。因此，上述发明不应限于实施例。该发明的保护范围应以得到说明书充分支持的权利要求书的范围为准。技术效果本发明在N型衬底HIT电池中形成与p-a-s1:H层接触的叠层TC0，该叠层TCO可优化TCO/p-a-s1: H界面结构，提高开路电压，降低串联电阻。
权利要求
1.一种N型衬底HIT太阳能电池，包括: N型晶娃衬底层； N型晶娃衬底层两侧的第一和第二本征氢化非晶娃层； 第一本征氢化非晶娃层外侧的N型氢化非晶娃层； 第二本征氢化非晶硅层外侧的P型氢化非晶硅层； N型氢化非晶娃层外侧的第一 TCO层和电极；以及 P型氢化非晶硅层外侧的第二 TCO层和电极， 其中，所述第二 TCO层是由高功函数TCO层和低功函数TCO层组成的叠层，高功函数TCO层和P型氢化非晶硅层接触。
2.如权利要求1所述的N型衬底HIT太阳能电池，其特征在于，所述高功函数TCO层的功函数大于5eV。
3.如权利要求1所述的N型衬底HIT太阳能电池，其特征在于，所述低功函数TCO层的功函数为4.6 — 4.8eVo
4.如权利要求1所述的N型衬底HIT太阳能电池，其特征在于，所述低功函数TCO层和所述第一 TCO层的功函数基本相同。
5.一种N型衬底HIT太阳能电池的制备方法，包括: 在N型晶硅衬底层形成两侧形成第一和第二本征氢化非晶硅层； 第一本征氢化非晶娃层外侧形成N型氢化非晶娃层； 在第二本征氢化非晶硅层外侧形成P型氢化非晶硅层； 在N型氢化非晶娃层外侧形成第一 TCO层； 在所述P型氢化非晶硅层外侧形成第二 TCO层； 在所述第一 TCO层和第二 TCO层上分别形成电极， 其中，形成所述第二 TCO层包括:在所述P型氢化非晶硅层外侧形成高功函数TCO层，然后形成低功函数TCO层。
6.如权利要求5所述的N型衬底HIT太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述高功函数TCO层的功函数大于5eV。
7.如权利要求5所述的N型衬底HIT太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述低功函数TCO层的功函数为4.6 — 4.8eV。
8.如权利要求5所述的N型衬底HIT太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述低功函数TCO层和所述第一 TCO层的功函数基本相同。
9.如权利要求5— 8中任一项所述的N型衬底HIT太阳能电池的制备方法，其特征在于，通过控制TCO层沉积过程中的氧分压，来控制所获得的功函数。
10.一种N型衬底HIT太阳能电池，其特征在于，和P型氢化非晶硅层接触的是TCO叠层，所述TCO叠层由高功函数TCO层和低功函数TCO层构成，其中所述高功函数TCO层与P型氢化非晶硅层接触，所述高功函数TCO层的功函数比所述低功函数TCO层更加接近所述P型氢化非晶硅层的功函数。
全文摘要
本发明公开了提高N型衬底HIT太阳能电池开路电压的方法。根据本发明的一种N型衬底HIT太阳能电池，包括N型晶硅衬底层；N型晶硅衬底层两侧的第一和第二本征非晶硅层；第一本征非晶硅层外侧的N型非晶硅层；第二本征非晶硅层外侧的P型非晶硅层；N型非晶硅层外侧的第一TCO层和电极；以及P型非晶硅层外侧的第二TCO层和电极，其中，所述第二TCO层是由高功函数TCO层和低功函数TCO层组成的叠层，高功函数TCO层和P型非晶硅层接触。本发明同时公开了形成上述太阳能电池的相应方法。
文档编号H01L31/20GK103077976SQ20121029446
公开日2013年5月1日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者崔艳峰, 袁声召, 石建华, 陆中丹, 孟凡英, 刘正新 申请人:常州天合光能有限公司