太阳能电池及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池，具体涉及一种太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、随着不可再生能源的频频告急，太阳能作为新能源为全球的能源结构提供了新的可能性。太阳能取之不尽用之不竭，解决了能源不足的后顾之忧。太阳能电池是实现光能到电能转换的重要器件，异质结电池是目前最具前景的一种太阳能电池。

2、现有技术的异质结电池中的非晶硅层的载流子横向传输性能较差，且异质结电池的内部和各个膜层的分界面之间也存在诸多缺陷态会使得很多载流子在传输过程中被复合造成电流损失，从而降低了异质结电池的转换效率。比如现有的异质结电池的掺杂层分别与半导体衬底层或钝化层直接贴合，掺杂层与半导体衬底层分界面的缺陷使得载流子在传输过程中被复合，造成电流损失。不仅异质结电池，只要存在非晶硅层结构的太阳能电池，均存在载流子被复合造成电流损失的问题。

3、克服现有技术中的太阳能电池的转换效率低的缺陷，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中太阳能电池的光电转换效率低的缺陷，从而提供一种太阳能电池及其制备方法。

2、本发明提供一种太阳能电池，包括半导体衬底层，还包括：第一钝化层，位于所述半导体衬底层的一侧表面，所述第一钝化层的材料包括非晶硅或纳米晶硅；第一掺杂半导体层，位于所述第一钝化层背离所述半导体衬底层的一侧，所述第一掺杂半导体层的材料包括非晶硅、纳米晶硅、掺氧非晶硅、掺氧纳米晶硅、掺碳非晶硅或者掺碳纳米晶硅中的任意一种；第一载流子收集层，采用导电材料且位于所述第一钝化层和所述第一掺杂半导体层之间，对所述半导体衬底层所产生的载流子预收集并进行横向传输，所述第一载流子收集层的导电材料包括氧化锡和氧化铟的混合物、或者氧化钨和氧化铟的混合物，所述第一载流子收集层的导电材料包括氧化锡和氧化铟的混合物时，所述第一载流子收集层中氧化锡的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300；所述第一载流子收集层的导电材料包括氧化钨和氧化铟的混合物时，所述第一载流子收集层中氧化钨的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300，所述第一载流子收集层的折射率为1.8-2.2，所述第一载流子收集层适于调节太阳能电池内部光线的传播角度，所述第一载流子收集层的折射率小于所述第一钝化层的折射率，所述第一载流子收集层的折射率小于所述第一掺杂半导体层的折射率；第一透明导电层，位于所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面；其中，所述第一掺杂半导体层的导电类型与所述半导体衬底层的导电类型相同，所述第一掺杂半导体层相对于所述半导体衬底层所在侧为所述太阳能电池的向光面。

3、可选的，还包括：第二钝化层，位于所述半导体衬底层的另一侧表面；第二掺杂半导体层，位于所述第二钝化层背离所述半导体衬底层的一侧，所述第二掺杂半导体层的导电类型与所述第一掺杂半导体层的导电类型相反；第二透明导电层，位于所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面；第二载流子收集层，采用导电材料且位于所述第二钝化层和所述第二掺杂半导体层之间。

4、可选的，所述第一载流子收集层的厚度与所述第一透明导电层的厚度之比为1：1-1：5；所述第一载流子收集层的厚度为20nm-120nm。

5、可选的，所述第二载流子收集层的厚度与所述第二透明导电层的厚度之比为1：1-1：5；所述第二载流子收集层的厚度为20nm-120nm，所述第二透明导电层的厚度为50nm-150nm。

6、可选的，所述第二载流子收集层的导电材料包括氧化锡和氧化铟的混合物、或者氧化钨和氧化铟的混合物；所述第二载流子收集层的导电材料包括氧化锡和氧化铟的混合物时，所述第二载流子收集层中氧化锡的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300；所述第二载流子收集层的导电材料包括氧化钨和氧化铟的混合物时，所述第二载流子收集层中氧化钨的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300。

7、可选的，所述第一透明导电层的材料包括氧化锡和氧化铟的混合物、或者氧化钨和氧化铟的混合物，所述第二透明导电层的材料包括氧化锡和氧化铟的混合物、或者氧化钨和氧化铟的混合物。

8、可选的，所述第一透明导电层的材料包括氧化锡和氧化铟的混合物时，所述第一透明导电层中氧化锡的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300；所述第一透明导电层的材料包括氧化钨和氧化铟的混合物时，所述第一透明导电层中氧化钨的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300。

9、可选的，所述第二透明导电层的材料包括氧化锡和氧化铟的混合物时，所述第二透明导电层中氧化锡的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300；所述第二透明导电层的材料包括氧化钨和氧化铟的混合物时，所述第二透明导电层中氧化钨的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300。

10、可选的，还包括：分别设置于所述第一透明导电层外侧、所述第二透明导电层外侧的栅线，所述栅线至少包括细栅。

11、本发明还提供一种太阳能电池的制备方法，用于制备以上所述的太阳能电池，包括提供半导体衬底层，还包括：在所述半导体衬底层的一侧表面形成第一钝化层，所述第一钝化层的导电材料包括非晶硅或纳米晶硅；采用导电材料在所述第一钝化层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第一载流子收集层，所述第一载流子收集层对所述半导体衬底层所产生的载流子预收集并进行横向传输，所述第一载流子收集层的导电材料包括氧化锡和氧化铟的混合物、或者氧化钨和氧化铟的混合物，所述第一载流子收集层的导电材料包括氧化锡和氧化铟的混合物时，所述第一载流子收集层中氧化锡的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300；所述第一载流子收集层的导电材料包括氧化钨和氧化铟的混合物时，所述第一载流子收集层中氧化钨的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300，所述第一载流子收集层的折射率为1.8-2.2，所述第一载流子收集层适于调节太阳能电池内部光线的传播角度；在所述第一载流子收集层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第一掺杂半导体层，所述第一掺杂半导体层的导电材料包括非晶硅、纳米晶硅、掺氧非晶硅、掺氧纳米晶硅、掺碳非晶硅或者掺碳纳米晶硅中的任意一种，所述第一载流子收集层的折射率小于所述第一钝化层的折射率，所述第一载流子收集层的折射率小于所述第一掺杂半导体层的折射率；在所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第一透明导电层。

12、可选的，还包括：在所述半导体衬底层的另一侧表面形成第二钝化层；采用导电材料在所述第二钝化层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第二载流子收集层；所述第二载流子收集层对所述半导体衬底层所产生的载流子预收集并进行横向传输；在所述第二载流子收集层背离所述半导体衬底层一侧表面形成第二掺杂半导体层，所述第二掺杂半导体层的导电类型与所述第一掺杂半导体层的导电类型相反；在所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第二透明导电层。

13、本发明技术方案，具有如下优点：

14、本发明提供的太阳能电池，所述第一钝化层位于所述半导体衬底层的一侧表面，所述第一钝化层的材料包括非晶硅或纳米晶硅；所述第一掺杂半导体层位于所述第一钝化层背离所述半导体衬底层的一侧表面，所述第一掺杂半导体层的材料包括非晶硅、纳米晶硅、掺氧非晶硅、掺氧纳米晶硅、掺碳非晶硅或者掺碳纳米晶硅中的任意一种；所述第二掺杂半导体层位于所述半导体衬底层的另一侧，所述第二掺杂半导体层的导电类型与所述第一掺杂半导体层的导电类型相反；所述第一载流子收集层位于所述半导体衬底层和所述第一掺杂半导体层之间，所述第一载流子收集层的导电材料包括氧化锡和氧化铟的混合物、或者氧化钨和氧化铟的混合物，所述第一载流子收集层的导电材料包括氧化锡和氧化铟的混合物时，所述第一载流子收集层中氧化锡的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300；所述第一载流子收集层的导电材料包括氧化钨和氧化铟的混合物时，所述第一载流子收集层中氧化钨的质量与氧化铟的质量之比为1：9-1：300，所述第一载流子收集层的折射率为1.8-2.2，所述第一载流子收集层的折射率小于所述第一钝化层的折射率，所述第一载流子收集层的折射率小于所述第一掺杂半导体层的折射率；所述第一透明导电层位于所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面；所述第二透明导电层位于所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面。一方面，所述第一载流子收集层位于所述第一钝化层和所述第一掺杂半导体层之间，所述第一载流子收集层对所述半导体衬底层所产生的载流子可以起到预收集并进行横向传输的作用，第一载流子收集层设置在第一钝化层与第一掺杂半导体层之间，原因是第一钝化层的导电性差且第一掺杂半导体层的缺陷多，由于第一载流子收集层本身具有良好的导电性、且载流子的迁移率高、方阻小，因此第一载流子收集层在第一钝化层与第一掺杂半导体层之间能够有良好的横向传输能力，其效果就是增大了载流子的“活动空间”，载流子可以避开第一钝化层与第一掺杂半导体层分界面处的缺陷，可以选择性地从缺陷更少的位置穿过第一掺杂半导体层然后流向第一透明导电层，从而减少载流子在所述第一钝化层与所述第一掺杂半导体层之间的复合损失，进而提高载流子浓度和载流子迁移率以及载流子的寿命，提高太阳能电池的导电性避免电流造成损失，从而提高太阳能电池的光电转换效率；另一方面，所述第一掺杂半导体层的导电类型与所述半导体衬底层的导电类型相同，所述第一掺杂半导体层相对于所述半导体衬底层所在侧为所述太阳能电池的向光面，所述第一载流子收集层位于所述太阳能电池的向光面，向光面需要减少对光的反射和吸收，尽可能使得更多的光进入太阳能电池中产生载流子，由于第一载流子收集层的折射率小于第一钝化层的折射率且小于第一掺杂半导体层的折射率，可以起到调节太阳能电池内部光线的传播角度，因此光的路径被折射率差异改变，可以增加光在太阳能电池中的光程，提高光的利用率。综上，所述太阳能电池的光电转换效率高。

15、进一步的，还包括：第二载流子收集层，采用导电材料且位于所述半导体衬底层和所述第二掺杂半导体层之间。所述第二载流子收集层对所述半导体衬底层所产生的载流子可以起到预收集并进行横向传输的作用，这样可以提高太阳能电池的光电转换效率。进一步的，所述第一载流子收集层的厚度与所述第一透明导电层的厚度之比为1：1-1：5，所述第二载流子收集层的厚度与所述第二透明导电层的厚度之比为1：1-1：5。所述第一载流子收集层的厚度小于所述第一透明导电层的厚度，所述第一载流子收集层的厚度小有利于提高所述第一载流子收集层的透过率，进而提高太阳能电池对可见光的透过性；所述第一透明导电层的厚度大有利于提高所述第一透明导电层的电导率；所述第二载流子收集层的厚度小于所述第二透明导电层的厚度，所述第二载流子收集层的厚度小有利于提高所述第二载流子收集层的透过率，进而提高太阳能电池对可见光的透过性；所述第二透明导电层的厚度大有利于提高所述第二透明导电层的电导率，因此，提高了太阳能电池的光电转换效率。