一种异质结太阳电池及其制备方法与流程

本申请涉及太阳电池技术领域，特别是涉及一种异质结太阳电池及其制备方法。

背景技术：

太阳能是一种储量无限、使用免费、绿色环保的可再生能源，太阳电池能够将太阳能转换成电能，为社会提供清洁能源，因此受到世界各国的广泛重视。其中，异质结太阳电池采用非晶硅薄膜实现晶体硅表面钝化和选择性接触功能，拥有光电转换效率高、温度系数低、无电势诱导衰减和光致衰减等优点，应用潜力巨大。

在传统的异质结太阳电池中，窗口层的p型非晶硅和本征非晶硅的带隙分别为1.6～1.7ev和1.7ev，由于两者的带隙较窄，会对紫外光和可见光产生较为严重的寄生吸收，造成光学损失，影响电池短路电流密度和光电转换效率。

现有技术中用带隙为1.7～1.8ev的n型非晶硅代替p型非晶硅，来减小紫外光和可见光的寄生吸收，但是n型非晶硅和本征非晶硅的窗口层的带隙仍然较窄，只能在一定程度上减小紫外光和可见光的寄生吸收，寄生吸收较为严重的问题并没有得到解决。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种异质结太阳电池及其制备方法，以大幅减小异质结太阳电池窗口层的寄生光吸收，提升太阳电池短路电流密度和光电转换效率。

为解决上述技术问题，本申请提供一种异质结太阳电池，包括：

衬底层；

位于所述衬底层第一表面的表面钝化层；

位于所述表面钝化层背离所述衬底层的表面的空穴选择性接触层，且所述空穴选择性接触层为宽带隙空穴选择性接触层；

位于所述空穴选择性接触层背离所述表面钝化层的表面的第一电极；

位于所述衬底层第二表面的本征层；

位于所述本征层背离所述衬底层的表面的掺杂层；

位于所述掺杂层背离所述本征层的表面的第二电极；

其中，所述第一表面与所述第二表面相对。

可选的，所述表面钝化层为宽带隙表面钝化层。

可选的，还包括：

位于所述宽带隙空穴选择性接触层与所述第一电极之间的第一导电层；

和位于所述掺杂层与所述第二电极之间的第二导电层。

可选的，所述宽带隙空穴选择性接触层的厚度取值范围为0.1nm-50nm，包括端点值。

可选的，所述宽带隙表面钝化层的厚度取值范围为0.1nm-5nm，包括端点值。

可选的，所述第二电极为栅线电极。

本申请还提供一种异质结太阳电池制备方法，包括：

在所述衬底层第一表面形成表面钝化层；

在所述表面钝化层背离所述衬底层的表面形成宽带隙空穴选择性接触层；

在所述空穴选择性接触层背离所述表面钝化层的表面形成第一电极；

在所述衬底层第二表面形成本征层；

在所述本征层背离所述衬底层的表面形成掺杂层；

在所述掺杂层背离所述本征层的表面形成第二电极；

其中，所述第一表面与所述第二表面相对。

可选的，所述在所述衬底层第一表面形成表面钝化层包括：

在所述衬底层第一表面形成宽带隙表面钝化层。

可选的，还包括：

在所述宽带隙空穴选择性接触层与所述第一电极之间形成第一导电层；

和在所述掺杂层与所述第二电极之间形成第二导电层。

可选的，在所述衬底层第一表面形成表面钝化层之前还包括：

对所述衬底层的第一表面进行制绒。

本申请所提供的异质结太阳电池，包括衬底层；位于所述衬底层第一表面的表面钝化层；位于所述表面钝化层背离所述衬底层的表面的空穴选择性接触层，且所述空穴选择性接触层为宽带隙空穴选择性接触层；位于所述空穴选择性接触层背离所述表面钝化层的表面的第一电极；位于所述衬底层第二表面的本征层；位于所述本征层背离所述衬底层的表面的掺杂层；位于所述掺杂层背离所述本征层的表面的第二电极；其中，所述第一表面与所述第二表面相对。本申请中的异质结太阳电池中空穴选择性接触层为宽带隙空穴选择性接触层，空穴选择性接触层的带隙宽，空穴选择性接触层吸光范围小，可以大幅减小寄生光吸收，提升太阳电池短路电流密度和光电转换效率。此外，本申请还提供一种具有上述优点的异质结太阳电池制备方法。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的异质结太阳电池的一种结构示意图；

图2为本申请所提供的异质结太阳电池的另一种结构示意图；

图3为本申请所提供的异质结太阳电池制备方法的一种流程图；

图4为本申请所提供的异质结太阳电池制备方法的另一种流程图；

图5为本申请所提供的异质结太阳电池制备方法的另一种流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，现有异质结太阳电池中，p型非晶硅和本征非晶硅的带隙分别为1.6～1.7ev和1.7ev，由于两者的带隙较窄，会对紫外光和可见光产生较为严重的寄生吸收，造成光学损失，影响电池短路电流密度和光电转换效率。用带隙为1.7～1.8ev的n型非晶硅代替p型非晶硅后，虽然在一定程度上可以减小紫外光和可见光的寄生吸收，但是寄生吸收较为严重的问题并没有得到解决。

有鉴于此，本申请提供一种异质结太阳电池，请参考图1，图1为本申请所提供的异质结太阳电池的一种结构示意图，该异质结太阳电池包括：

衬底层1；

位于所述衬底层1第一表面的表面钝化层2；

位于所述表面钝化层2背离所述衬底层1的表面的空穴选择性接触层3，且所述空穴选择性接触层3为宽带隙空穴选择性接触层；

位于所述空穴选择性接触层3背离所述表面钝化层2的表面的第一电极4；

位于所述衬底层1第二表面的本征层5；

位于所述本征层5背离所述衬底层1的表面的掺杂层6；

位于所述掺杂层6背离所述本征层5的表面的第二电极7；

其中，所述第一表面与所述第二表面相对。

空穴选择性接触层3的作用是能够将衬底层的空穴提取出来，实现对光生载流子的分离，本申请实施例中，将空穴选择性接触层3设置为宽带隙空穴选择性接触层的原因是，宽带隙空穴选择性接触层的带隙宽，吸光范围小，可以大幅减小异质结太阳电池窗口层的寄生光吸收，提高异质结太阳电池短路电流密度和光电转换效率。

需要说明的是，本实施例中对宽带隙空穴选择性接触层3的材料不做具体限定，只要材料的带隙在2.0ev以上即可。

可选的，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，宽带隙空穴选择性接触层3的材料可以为氧化钼(moo3)，或者氧化钨(wo3)，或者氧化钒(v2o5)，或者氧化镍(nio)等等。

需要说明的是，本申请实施例中对钝化层的材料不做具体限定，只要能够抑制衬底层1的表面复合即可。

需要说明的是，本申请实施例中对衬底层1的材料不做具体限定，可自行设定。例如，衬底层1可以采用n型晶体硅作为衬底层，或者衬底层1采用p型晶体硅作为衬底层。

具体的，在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，当衬底层1为n型晶体硅时，掺杂层6为n型非晶硅。在本申请的另一个实施例中，当衬底层1为p型晶体硅时，掺杂层6为n型非晶硅。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，第一电极4和第二电极7的材料均为金属电极，金属电极材料可以为银(ag)、镍(ni)、铜(cu)等，但本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，第一电极4和第二电极7的材料还可以为其他导电材料，优选为导电性好，电阻率低的材料，具体视情况而定。

还需要说明的是，本申请实施例中第二电极7的结构并不作具体限定，可以视情况而定。

优选的，在本申请的一个实施例中，所述第二电极7为栅线电极，将第二电极7设置为栅线电极，可以使异质结太阳电池第二电极7所在的一面吸收光线，进而使异质结太阳电池整体吸收的光线量增加，提升异质结太阳电池的发电功率。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，本征层5为本征非晶硅。

本申请所提供的异质结太阳电池，包括衬底层1；位于所述衬底层1第一表面的表面钝化层2；位于所述表面钝化层2背离所述衬底层1的表面的空穴选择性接触层3，且所述空穴选择性接触层3为宽带隙空穴选择性接触层；位于所述空穴选择性接触层3背离所述表面钝化层2的表面的第一电极4；位于所述衬底层1第二表面的本征层5；位于所述本征层5背离所述衬底层1的表面的掺杂层6；位于所述掺杂层6背离所述本征层5的表面的第二电极7；其中，所述第一表面与所述第二表面相对。本申请中的异质结太阳电池中空穴选择性接触层3为宽带隙空穴选择性接触层，空穴选择性接触层3的带隙宽，空穴选择性接触层3吸光范围小，可以大幅减小寄生光吸收，提升太阳电池短路电流密度和光电转换效率。

可选的，在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，

所述表面钝化层2为宽带隙表面钝化层。

需要说明的是，本实施例中对宽带隙表面钝化层的材料不做具体限定，可以自行选择，只要材料的带隙在2.0ev以上即可。例如，宽带隙表面钝化层的材料可以为氧化硅(sio2)，或者氧化铝(al2o3)等。

本实施例中，将表面钝化层2设置为宽带隙表面钝化层，与宽带隙空穴选择性接触层3构成异质结太阳电池的窗口层，即窗口层的材料均为宽带隙的材料，吸光范围进一步缩小，因此，可以更进一步的减小寄生光吸收，从而提升太阳电池短路电流密度和光电转换效率。

请参考图2，图2为本申请所提供的异质结太阳电池另一种结构示意图。在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，还包括：

位于所述宽带隙空穴选择性接触层3与所述第一电极4之间的第一导电层8和位于所述掺杂层6与所述第二电极7之间的第二导电层9，设置导电层的目的是，减小电荷横向传输电阻，提高异质结太阳电池的光电转换性能。

具体的，在本申请的一个实施例中，第一导电层8和第二导电层9均为透明导电层，增加光线的透过率，从而增加异质结太阳电池的光线吸收量，提高异质结太阳电池的光电转换效率。

需要说明的是，本实施例中对第一导电层8的材料不做具体限定，可以自行设定。例如第一导电层8的材料可以为掺锡氧化铟(ito)，或者掺氟氧化锡(fto)，或者掺铝氧化锌(azo)，或者掺硼氧化锌(bzo)等。同理，本实施例中，对第二导电层9的材料也不做具体限定，可以自行设定。例如第二导电层9的材料可以为掺锡氧化铟(ito)，或者掺氟氧化锡(fto)，或者掺铝氧化锌(azo)，或者掺硼氧化锌(bzo)等。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述宽带隙空穴选择性接触层3的厚度取值范围为0.1nm-50nm，包括端点值，以避免宽带隙空穴选择性接触层3的厚度太小，对光生载流子的分离效果差，对异质结太阳电池的光电转换效率提升有限，同时避免宽带隙空穴选择性接触层3的厚度太大，增加生产成本，同时延长工艺时间，从而降低生产效率。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述宽带隙表面钝化层的厚度取值范围为0.1nm-5nm，包括端点值，以避免宽带隙表面钝化层的厚度太小，无法对衬底层1的表面复合进行有效抑制，导致异质结太阳电池的光电转换效率低，同时避免宽带隙表面钝化层的厚度太大，导致空穴的隧穿效率降低，使异质结太阳电池的串联电阻增加，从而影响异质结太阳电池的光电转换效率。

本申请还提供了一种异质结太阳电池制备方法，请参考图3，图3为本申请所提供的异质结太阳电池制备方法的一种流程图，该方法包括：

步骤s101：在所述衬底层第一表面形成表面钝化层。

具体的，在衬底层第一表面沉积表面钝化层。其中，衬底层可以选择n型晶体硅，或者p型晶体硅，本实施例对此不做限定。

需要说明的是，本实施例中对沉积表面钝化层的方法并不做具体限定。例如，沉积方法可以采用热氧化法，或者硝酸氧化法，或者化学气相沉积(chemicalvapordeposition，cvd)，或者原子层沉积(atomiclayerdeposition，ald)等。其具体工作原理，已为本领域技术人员所熟知，对此不再详细赘述。

步骤s102：在所述表面钝化层背离所述衬底层的表面形成宽带隙空穴选择性接触层。

具体的，在表面钝化层背离衬底层的表面沉积宽带隙空穴选择性接触层，将空穴选择性接触层沉积成宽带隙空穴选择性接触层的原因是，宽带隙空穴选择性接触层的带隙宽，吸光范围小，可以大幅减小异质结太阳电池窗口层的寄生光吸收，提高异质结太阳电池短路电流密度和光电转换效率。

需要说明的是，本实施例中对沉积宽带隙空穴选择性接触层的具体方法不做限定，可以视情况而定。例如，沉积方法可以采用热蒸发法、溅射法、化学气相沉积(cvd)等。其具体工作原理，已为本领域技术人员所熟知，对此不再详细赘述。其中，热蒸发法包括电阻热蒸发法，或者电子束热蒸发法，或者反应热蒸发法等。

还需要说明的是，本实施例中对沉积宽带隙空穴选择性接触层时所用的的材料不做具体限定，只要材料的带隙在2.0ev以上即可。

可选的，在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，宽带隙空穴选择性接触层的材料可以为氧化钼(moo3)，或者氧化钨(wo3)，或者氧化钒(v2o5)，或者氧化镍(nio)等等。

步骤s103：在所述空穴选择性接触层背离所述表面钝化层的表面形成第一电极。

步骤s104：在所述衬底层第二表面形成本征层。

具体的，在衬底层第二表面沉积本征非晶硅。

步骤s105：在所述本征层背离所述衬底层的表面形成掺杂层。

具体的，当衬底层为n型晶体硅时，在本征层背离n型晶体硅的表面沉积n型非晶硅。

步骤s106：在所述掺杂层背离所述本征层的表面形成第二电极；

其中，所述第一表面与所述第二表面相对。

需要说明的是，本实施例中在沉积第二电极时，对第二电极的结构不做具体限定，视情况而定。

可选的，在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在所述掺杂层背离所述本征层的表面形成第二电极时，将第二电极沉积成栅线电极，可以使异质结太阳电池第二电极所在的一面吸收光线，进而使异质结太阳电池整体吸收的光线量增加，提升异质结太阳电池的发电功率。

需要说明的是，上述步骤间的顺序可以调整，例如，还可以按照以下顺序进行，步骤s101，步骤s102，步骤s104，步骤s105，步骤s103，步骤s106。

本申请所提供的异质结太阳电池制备方法制备的异质结太阳电池，包括衬底层；位于所述衬底层第一表面的表面钝化层；位于所述表面钝化层背离所述衬底层的表面的空穴选择性接触层，且所述空穴选择性接触层为宽带隙空穴选择性接触层；位于所述空穴选择性接触层背离所述表面钝化层的表面的第一电极；位于所述衬底层第二表面的本征层；位于所述本征层背离所述衬底层的表面的掺杂层；位于所述掺杂层背离所述本征层的表面的第二电极；其中，所述第一表面与所述第二表面相对。本申请中的异质结太阳电池中空穴选择性接触层为宽带隙空穴选择性接触层，空穴选择性接触层的带隙宽，空穴选择性接触层吸光范围小，可以大幅减小寄生光吸收，提升太阳电池短路电流密度和光电转换效率。

请参考图4，图4为本申请所提供的异质结太阳电池制备方法的另一种流程图。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述在所述衬底层第一表面形成表面钝化层包括：

步骤s201：在所述衬底层第一表面形成宽带隙表面钝化层。

需要说明的是，本实施例中在沉积宽带隙表面钝化层时，对选择材料不做具体限定，可以自行选择，只要材料的带隙在2.0ev以上即可。例如，宽带隙表面钝化层的材料可以为氧化硅(sio2)，或者氧化铝(al2o3)等。

请参考图5，图5为本申请所提供的异质结太阳电池制备方法的另一种流程图。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，还包括：

在所述宽带隙空穴选择性接触层与所述第一电极之间形成第一导电层和在所述掺杂层与所述第二电极之间形成第二导电层，即：

步骤s303：在所述宽带隙空穴选择性接触层背离所述表面钝化层的表面形成第一导电层。

步骤s307：在所述掺杂层背离所述本征层的表面形成第二导电层。

因此，第一电极的形成过程为：

步骤s304：在所述第一导电层背离所述宽带隙空穴选择性接触层的表面形成第一电极。

第二电极的形成过程为：

步骤s308：在所述第二导电层背离所述掺杂层的表面形成第二电极。

在所述宽带隙空穴选择性接触层与所述第一电极之间形成第一导电层和在所述掺杂层与所述第二电极之间形成第二导电层，形成第一导电层和第二导电层的目的是，减小电荷横向传输电阻，提高异质结太阳电池的光电转换性能。

具体的，在本申请的一个实施例中，在形成第一导电层和第二导电层时均形成透明导电层，可以增加光线的透过率，从而增加异质结太阳电池的光线吸收量，提高异质结太阳电池的光电转换效率。

需要说明的是，本实施例中对形成第一导电层时所选择的材料不做具体限定，可以自行设定。例如第一导电层的材料可以为掺锡氧化铟(ito)，或者掺氟氧化锡(fto)，或者掺铝氧化锌(azo)，或者掺硼氧化锌(bzo)等。同理，本实施例中，对形成第二导电层时选择的材料也不做具体限定，可以自行设定。例如第二导电层的材料可以为掺锡氧化铟(ito)，或者掺氟氧化锡(fto)，或者掺铝氧化锌(azo)，或者掺硼氧化锌(bzo)等。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在形成宽带隙空穴选择性接触层时，优选的，将厚度设置在0.1nm-50nm之间，包括端点值，以避免宽带隙空穴选择性接触层的厚度太小，对光生载流子的分离效果差，对异质结太阳电池的光电转换效率提升有限，同时避免宽带隙空穴选择性接触层的厚度太大，增加生产成本，同时延长工艺时间，从而降低生产效率。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在形成宽带隙表面钝化层时，优选的，将厚度设置在0.1nm-5nm之间，包括端点值，以避免宽带隙表面钝化层的厚度太小，无法对衬底层1的表面复合进行有效抑制，导致异质结太阳电池的光电转换效率低，同时避免宽带隙表面钝化层的厚度太大，导致空穴的隧穿效率降低，使异质结太阳电池的串联电阻增加，从而影响异质结太阳电池的光电转换效率。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在所述衬底层第一表面形成表面钝化层之前还包括：

对所述衬底层的第一表面进行制绒。

具体的，在本申请另的一个实施例中，当第二电极为栅线电极时，还包括对衬底层的第二表面进行制绒。

本实施例提供的异质结太阳电池制备方法制作的异质结太阳电池，对衬底层进行制绒，不仅可以消除衬底层表面的污染，还可以减少对太阳光线的反射，增加光线的接收量，从而使异质结太阳电池的光电转换性能提高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本申请所提供的异质结太阳电池及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。