一种异质结太阳电池的制作方法

文档序号:18423067发布日期:2019-08-13 20:49阅读:327来源:国知局
一种异质结太阳电池的制作方法

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。



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,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。

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。

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,但是本实用新型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实用新型内涵的情况下做类似推广,因此本实用新型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。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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