一种含有不同含氧量的复合氧化钼空穴传输层L-MoOx/MoO3的硅基太阳电池

本发明属于高效晶硅太阳能电池的制备技术、半导体光电器件技术和硅氧化物薄膜复合材料科学，具体而言，涉及一种具有含有不同含氧量的复合氧化钼空穴传输层l-moox/moo3在硅基太阳电池的应用。

背景技术：

1、氧化钼作为空穴传输层在晶硅电池中有着广泛的应用，氧化钼薄膜可以通过溅射，热蒸镀、原子层沉积等技术制备。但在晶硅电池中应用时，由于元素的扩散进入氧化钼中避免不了会出现性能随时间衰减的现象，从而影响该类电池的商业化进程。

2、同样，氧化钼作为空穴传输层的电池应用中，也存在透明导电薄膜的引入，提升由于氧化钼的横向传输不足导致的电池性能的下降，二透明导电薄膜的晶格常数常常与氧化钼存在晶格失配，间接也会影响到透明导电薄膜与氧化钼接触区域的导电性能。

3、因此，单一的氧化钼薄膜作为空穴传输层会造成所述电池的性能不能进一步提升和稳定性较差的结果，从而使该类电池达不到产业上生产的标准，严重会影响高效电池的推广。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：

2、提供一种低氧含量的l-moox材料提升氧化钼薄膜的横向载流子传输和热稳定特性，加入到电极/moo3/氧化物钝化层/c-si电池结构中，形成电极/l-moox/moo3/氧化物钝化层/c-si电池结构，可以在大幅度提升空穴载流子的传输性能。

3、所述的氧化物为氧化硅、氧化铝、氧化镓、氧化铪、氧化磷钝化层的其中一种。

4、具体所述的电池制备方法包括如下步骤：

5、(1)使用10％含量的氢氟酸水溶液对所提供的无空穴传输层衬底c-si表面进行清洗；

6、(2)氧化物钝化层的制备，使用臭氧紫外处理方法、磁控溅射方法、原子层沉积方法、湿法化学氧化方法对已清洗后的衬底的晶硅表面进行沉积，形成氧化硅、氧化铝、氧化镓、氧化铪、氧化磷钝化层的其中一种；

7、进一步使用氧化硅作为氧化物钝化层进行步骤说明，使用紫外臭氧处理设备对已清洗后的衬底的晶硅表面进行照射，以生成氧化硅siox钝化层，功率设定在60w，时间在30秒～50秒之间；

8、使用管式炉对上述照射过的衬底进行退火，退火过程中通入氮氢混合气体(成分比例为95:5)，气体流速为20sccm，退火时间为10分钟，退火温度为250℃，并全程使用机械泵进行抽真空处理；

9、(3)在步骤(2)所得的氧化物钝化层的上表面制备所述的moo3薄膜层；

10、使用电子束蒸镀方法，热蒸发方法，磁控溅射方法对所述衬底的上表面进行沉积，以于所述衬底的上表面形成所述的moo3薄膜层；

11、所述的moo3薄膜层的蒸发源使用的是moo3，所使用的腔体真空为10-4pa，o/mo原子摩尔大于2.9小于等于3，试验厚度为3纳米～6纳米，优化后的厚度为3纳米～5纳米其中一个数量值；

12、(4)在所述的moo3薄膜层上表面制备所述的l-moox薄膜层；

13、可选地，使用热蒸发方法、磁控溅射方法、电子束蒸镀方法、原子层沉积方法在所述moo3薄膜层的上表面进行沉积制备所述的l-moox薄膜层；

14、所述l-moox薄膜层的蒸发源使用的是moo2，所使用的腔体真空为10-4pa，o/mo原子摩尔比为2.50-2.90之间，通过蒸发所制备的膜厚进行o/mo原子摩尔比的变化，随着l-moox厚度增加薄膜的o/mo原子摩尔比从2.5增加至2.9；

15、所述l-moox薄膜层试验厚度为2纳米～7纳米，优化后的厚度为4纳米～6纳米其中一个数量值；

16、(5)在所述的l-moox薄膜层上表面制备所述的电极；

17、可选地，使用丝网印刷方法，热蒸镀方法、电子束蒸镀方法、磁控溅射方法、激光脉冲沉积方法对所述l-moox薄膜层的上表面进行沉积形成所述的电极层；

18、电极层的厚度为200纳米～300纳米；

19、所沉积的基底为已存在电子传输层及电极的晶硅半电池结构，如图1所示。

20、本发明的有益效果如下：

21、本发明通过提供一种低氧含量的l-moox材料提升氧化钼薄膜的横向载流子传输和热稳定特性，加入到ag/moo3/siox/c-si电池结构中，可以在大幅度提升空穴载流子的传输性能的基础上，进一步提升该类电池的稳定性。该制备方法工艺简单，重复性好，对环境友好，且原料成本低，适合企业大规模生产。

技术特征：

1.一种含有不同含氧量的复合氧化钼空穴传输层l-moox/moo3的硅基太阳电池，其特征在于，将低氧含量的l-moox材料加入到电极/moo3/氧化物钝化层/c-si电池结构中，形成电极/l-moox/moo3/氧化物钝化层/c-si电池结构。

2.按照权利要求1所述的一种含有不同含氧量的复合氧化钼空穴传输层l-moox/moo3的硅基太阳电池，其特征在于，所述的氧化物为氧化硅、氧化铝、氧化镓、氧化铪、氧化磷钝化层的其中一种。

3.按照权利要求1所述的一种含有不同含氧量的复合氧化钼空穴传输层l-moox/moo3的硅基太阳电池，其特征在于，所述的moo3薄膜层o/mo原子摩尔大于2.9小于等于3，厚度为3纳米～6纳米。

4.按照权利要求1所述的一种含有不同含氧量的复合氧化钼空穴传输层l-moox/moo3的硅基太阳电池，其特征在于，l-moox薄膜层的的o/mo原子摩尔比为2.50-2.90之间，厚度为2纳米～7纳米。

5.按照权利要求1所述的一种含有不同含氧量的复合氧化钼空穴传输层l-moox/moo3的硅基太阳电池，其特征在于，电极层的厚度为200纳米～300纳米。

6.权利要求1-5任一项所述的硅基太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，使用氧化硅作为氧化物钝化层，使用紫外臭氧处理设备对已清洗后的衬底的晶硅表面进行照射，以生成氧化硅siox钝化层，功率设定在60w，时间在30秒～50秒之间；使用管式炉对上述照射过的衬底进行退火，退火过程中通入氮氢混合气体(成分比例为95:5)，气体流速为20sccm，退火时间为10分钟，退火温度为250℃，并全程使用机械泵进行抽真空处理。

8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(3)使用电子束蒸镀方法，热蒸发方法，磁控溅射方法对所述衬底的上表面进行沉积，以于所述衬底的上表面形成所述的moo3薄膜层；步骤(4)使用热蒸发方法、磁控溅射方法、电子束蒸镀方法、原子层沉积方法在所述moo3薄膜层的上表面进行沉积制备所述的l-moox薄膜层。

9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，moo3薄膜层和l-moox薄膜层两者厚度匹配效果最好，moo3薄膜层厚度为3纳米～5纳米，l-moox薄膜层厚度为4纳米～6纳米。

技术总结
一种含有不同含氧量的复合氧化钼空穴传输层L‑MoOx/MoO3的硅基太阳电池，属于太能电池技术领域。将低氧含量的L‑MoOx材料加入到电极/MoO3/氧化物钝化层/c‑Si电池结构中，形成电极/L‑MoOx/MoO3/氧化物钝化层/c‑Si电池结构。可以在大幅度提升空穴载流子的传输性能。

技术研发人员：康倩,陈浩楠,李静杰,张永哲,严辉
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19