成反向串联的势皇高度适合的附加结，从而获得了超出太阳电池PN结理论最大值的FF。
【附图说明】
[0018]图1为电池结构示意图。
[0019]图2为实施例的Ag/np-Si/Al和ITO/np-Si/Al太阳电池的JV曲线。
[0020]图3为实施例1的电池Ag/np-Si/Al的JV曲线。
[0021]图4 为实施例 2 的电池 Ag/Si02/Ti02/Si02/np_Si/Al203/Al 的 JV 曲线。
[0022]图中标号:1为上电极，2为界面层，3为PN结的N层(或P层)，4为PN结的P层(或N层)，5为电池的钝化层，6为下电极。
【具体实施方式】
[0023]以下实施例用以说明本发明，但不用于限制本发明。
[0024]实施例1 太阳电池的制备过程:
1)硅片为200微米厚，p-Si〈100〉，电阻率为1-10欧姆厘米。
[0025]2)采用旋涂法在硅片表面旋涂磷浆，转速1000~3000r/min，30秒。
[0026]3)硅片在氮气气氛中加热15min~60min，温度为820°C — 920°C。
[0027]4)电池表面清洗，去除表面氧化物等。
[0028]5)上电极为蒸镀银电极，下电极为蒸镀A1电极。
[0029]6 )退火 400 °C -800 °C，时间为 1 s— 5min。
[0030]结果和分析
电性能如图3所示，由于退火前，金属半导体界面MS势皇较高，PN的二极管曲线被MS整流，电池FF很低(0.305)，Voc=0.431V，Jsc=20.52 mA/cm2。我们采用高温快速退火，电池在氮气氛中700°C退火ls，#1电池的Voc为504 mV，短路电流密度Jsc = 33.27 mA/cm2,FF等于0.911，效率为15.3%，同一批其它电电池也出现类似结果。可见退火后，电性能显著增加。由于电池上下表面无钝化层、上表面无减反射膜，所以电池VoC、JSC和效率相对较低。由图3还可以看出，电池的FF很高，远远超出电池的理论极限(Si电池的实际最大FF为0.840，理论最大FF为0.850)。
[0031]由于以上电池结构中，上表面没有减反射膜，上、下表面没有钝化层，所以电池的Jsc和Voc较低，从而导致电池效率较低，但是FF很高。从这种最简单的结构可以看出，只包括PN结和MS结，说明导致超高FF的原因是由于存在反向的MS结。
[0032]实施例2
为了提高电池效率，在电池表面蒸镀Si02/Ti02|层减反射膜和钝化层Si02，下表面蒸镀一层A1203，具体电池的制备过程为:
1)硅片为200微米厚，P-Si〈100〉，电阻率为1-10欧姆厘米。
[0033]2)采用旋涂法在硅片表面旋涂磷浆，转速1000~3000r/min，30秒。
[0034]3)硅片在氮气气氛中加热15min~60min，温度为820°C — 920°C。
[0035]4)电池表面清洗，去除表面氧化物等。
[0036]5)上表面蒸镀钝化层Si02(20nm)和减反射膜Si02/Ti02 (95nm/60n)。
[0037]6)蒸镀上电极为银电极。
[0038]7)下表面蒸镀 A1203 (20nm)。
[0039]8)蒸镀下电极为A1电极。
[0040]9)退火 400°C -700Γ，时间为 Is—lOmin。
[0041]电性能如图4所示，我们获得了 Voc为0.572 V，Jsc为40.8 mA/cm2,效率为20.3%，FF达到0.869的电池(对于Voc为0.572 V的电池来说，理论最大FF为0.828)，我们电池的FF超过了理论最大值。需要注意的是，电池增加钝化层后，电池的FF从0.911减小到
0.869，这是由于钝化层Si02(20nm)改变了 MS的界面势皇高度，而势皇高度对电池的FF产生决定性影响。
【主权项】
1.一种超高填充因子的阳电池，其特征在于结构组成:由下而上依次为上电极(1)，界面层(2)，PN结的发射层(3)，PN结的基区(4)，电池的钝化层(5)，下电极(6);其中，界面层(2)的材料具有如下特点: (1)界面层与发射层之间形成一个势皇； (2)这个势皇方向与PN结方向相反； (3)这个势皇高度最小为Eg-0.8eV，最大为Eg-0.4eV，Eg为PN结材料的带隙； (4)形成这个势皇的材料向PN结区的扩散深度小于PN结的发射层厚度。2.根据权利要求1所述的超高填充因子的阳电池，其特征在于，所述界面层(2)与PN结的发射层(3)之间形成有一个附加结，该附加结是金属半导体结、半导体同质结或异质结。3.根据权利要求1所述的超高填充因子的阳电池，其特征在于，所述PN结材料选自S1、GaAs、CIGS、CdTe、GalnP、InP、a_S1、GalnAs、AllnP。4.根据权利要求1所述的超高填充因子的阳电池，其特征在于，所述上电极材料选自银、铝、铜、钛银、铝银或透明导电膜，或者为丝网印刷铝或银浆料；所述下电极材料选自银、铝、铜、钛银、铝银或透明导电膜，或者选自丝网印刷铝或银浆料。5.根据权利要求1所述的超高填充因子的阳电池，其特征在于，所述反向势皇材料选自金属银、铝、铜、钛银、铝银或透明导电膜，或者选自半导体ZnS，CIGS, CdTe, GalnP、InP、a_S1、GalnAs、AllnP、GaAs06.一种如权利要求1-5之一所述的太阳电池电池的制造方法，其特征在于具体步骤为: (1)采用200微米厚p-Si〈100〉的硅片作为基区(4);采用旋涂法在硅片表面旋涂磷浆； (2)硅片在氮气气氛中加热15min~60min，温度为820°C— 920°C，在P型衬底上表面形成N层即发射层(3)，这样PN结形成； (3)清洗电池表面，去除表面氧化物等； (4)蒸镀或生长界面层(2)，界面层(2)与发射层(3)形成一个附加结，这个附加结的势皇高度和方向由界面层的材料决定，从而金属与N层Si界面形成一个与PN结方向相反的势皇； (5)在界面层(2)上蒸镀上电极(1); (6)在基区背面蒸镀或生长钝化层(5); (7)在钝化层上蒸镀下电极(6); (8)在400°C_800°C温度下退火，时间为Is — 5min，在界面层2与N层3之间形成高度适合的附加结势皇高度。
【专利摘要】本发明属于太阳能光伏电池技术领域，具体为一种超高填充因子的太阳电池及其制备方法。本发明太阳电池的结构包括：上电极、界面层、PN结的发射层、PN结的基区、电池的钝化层、下电极；其中界面层材料的性质满足：界面层与发射层之间形成一个势垒；这个势垒方向与PN结方向相反；这个势垒高度最小为Eg-0.8eV，最大为Eg-0.4eV；形成这个势垒的材料向PN结区的扩散深度小于PN结的发射层厚度。界面层与PN结的发射层之间形成一个附加结。本发明改变了原来要求消除或降低太阳电池附加结势垒的思路，在PN结上形成反向串联的势垒高度适合的附加结，获得了超出太阳电池PN结理论最大值的填充因子，从而显著提高了电池转换效率。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/0352
【公开号】CN105390559
【申请号】CN201510694092
【发明人】王亮兴, 陆明
【申请人】复旦大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月25日