硅基太阳能电池及其制备方法
【专利摘要】本发明提出的一种硅基太阳能电池，包括依次层叠的空穴传输层、第一钝化层、n型硅片，其特征在于所述空穴传输层材料选自碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化钒、氧化钨、氧化钼中的一种。上述硅基太阳能电池，采用高功函数材料作为空穴传输层取代p型掺杂层，低功函数材料作为电子传输层取代n型掺杂层，制备的非掺杂异质结空穴传输层与钝化层或硅片直接接触，耗尽区界面会形成强反型层，通过能带平齐与能带弯曲实现光生载流子向对应方向流动，以实现其有效分离，降低接触电阻和复合速度，带间缺陷态也会受到强反型层的屏蔽作用，从而使电池的开路电压增大，相应地电池转换效率升高。
【专利说明】
硅基太阳能电池及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种娃基太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 当前，生产应用最为广泛的当属硅基太阳能电池，其电池转换效率及稳定性最高、 技术也最为成熟，在大规模应用和工业市场中仍占据主导地位。1999年，新南威尔士大学教 授马丁 ?格林课题组制备的PERL(Passivated Emitter and Rear Locally-diffused，纯 化发射极背面定域扩散）太阳能电池，电池转换效率高达24.7 %。2014年，松下制备HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin-layer，超薄本征薄膜层异质结)太阳能电池，能 量转换效率高达25.6%。
[0003] 但是，包括上述太阳能电池在内的掺杂载流子硅基太阳能电池，均需要掺杂磷、硼 源等以形成同质结或异质结的载流子传输结构，结构复杂;现有的制备掺杂的载流子选择 性传输材料工艺主要包括热扩散、离子注入、掩膜法、丝网印刷技术和PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体化学气相沉积)技术。然而热扩散法、掩 膜法以及离子注入技术均需要800°C以上高温工艺，后续需要光刻、去"死层"、制备掩膜等 工艺，流程复杂；丝网印刷磷浆技术，在制备中要确保磷浆的量合适以保证得到合适的结 深，重掺杂区域要与电极栅线严格对齐，生产条件要求高，因此现有技术不成熟，导致电池 转换效率不高;制备掺杂非晶硅异质结则依赖PECVD技术，并且制备超薄本征非晶硅的工艺 窗口较窄，导致器件制备流程较为复杂、产品效率波动性较大、硬件设备投资过高，限制了 该技术的大规模推广。
【发明内容】
[0004] 基于此，本发明的目的在于，针对现有掺杂同质结、异质结太阳能电池，制备工艺 复杂，投入成本高的问题，提处一种改进的硅基太阳能电池。
[0005] 所述空穴传输材料、电子传输材料均为宽禁带材料，寄生吸收减少，饱和电流密度 提高，材料载流子迀移率可调控。制备工艺简单，蒸镀或旋涂或电子束蒸发等工艺制备，设 备投资成本低，效率提升空间大，对加速光伏应用成本的降低具有极为重要的意义。
[0006] 本发明提供一种硅基太阳能电池，包括依次层叠的空穴传输层、第一钝化层、η型 硅片，其中所述空穴传输层材料选自碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化 钒、氧化钨、氧化钼中的一种。
[0007] 在其中一个实施例中，所述太阳能电池还包括电子传输层和第二钝化层，所述第 二钝化层层叠在所述η型硅片远离所述第一钝化层的一侧，所述电子传输层层叠在所述第 二钝化层远离所述η型硅片的一侧，所述电子传输层材料选自氧化钛、氧化铬、氧化铪、氧化 钪、氧化锆、氧化钽、氧化钇中的一种。
[0008] 在其中一个实施例中，所述太阳能电池还包括第二空穴传输层，所述第二空穴传 输层层叠在所述空穴传输层远离所述第一钝化层的一侧，所述第二空穴传输层的材料选自 碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化钒、氧化钨、氧化钼中的一种，所述第 二空穴传输层材料的功函数比所述空穴传输层材料的功函数高〇. 〇1~〇. 5eV。
[0009] 在其中一个实施例中，所述太阳能电池还包括透明导电电极层，所述透明导电电 极层层叠在所述空穴传输层或所述电子传输层远离钝化层一侧，所述透明导电电极层材料 选自氧化铟锡、氧化铝锌、氢化氧化铟/氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌镓中的一种。
[00?0]在其中一个实施例中，所述空穴传输层为0.1~200nm，所述电子传输层的厚度为 0· 1~10nm，所述第二空穴传输层厚度为0· 1~80nm〇
[0011]在其中一个实施例中，所述第一钝化层和所述第二钝化层的厚度各自为0~20nm， 所述第一钝化层和所述第二钝化层材料各自选自氢化非晶硅、氢化非晶氧化硅、氧化硅、氧 化钛、氧化铝、氮氧化娃中的一种。
[0012] 在其中一个实施例中，所述透明导电电极层厚度为60~80nm。
[0013] 本发明还提供一种硅基太阳能电池的制备方法，所述硅基太阳能电池包括依次层 叠的空穴传输层、第一钝化层、η型硅片，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：
[0014] 对所述η型硅片进行清洗、制绒或抛光；
[0015] 在所述η型硅片一侧制备第一钝化层；
[0016] 在所述第一钝化层远离所述η型硅片的一侧制备空穴传输层，所述空穴传输层材 料选自碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化钒、氧化钨、氧化钼中的一种。
[0017] 在其中一个实施例中，所述太阳能电池还包括第二钝化层和电子传输层，所述第 二钝化层层叠在所述η型硅片远离所述第一钝化层的一侧，所述电子传输层层叠在所述第 二钝化层远离所述η型硅片的一侧，所述制备方法还包括以下步骤：
[0018] 在所述η型硅片远离所述第一钝化层的一侧制备所述第二钝化层；
[0019] 在所述第二钝化层远离所述η型硅片的一侧制备所述电子传输层，所述电子传输 层材料选自氧化钛、氧化铬、氧化铪、氧化钪、氧化锆、氧化钽、氧化钇中的一种。
[0020] 在其中一个实施例中，所述太阳能电池还包括第二空穴传输层，所述第二空穴传 输层层叠在所述空穴传输层远离所述第一钝化层的一侧，所述制备方法还包括以下步骤：
[0021] 在所述空穴传输层远离所述第一钝化层的一侧制备所述第二空穴传输层，所述第 二空穴传输层的材料同样选自碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化钒、氧 化钨、氧化钼中的一种，所述第二空穴传输层材料的功函数比所述空穴传输层材料的功函 数高0.01 ~0.5eV。
[0022] 上述硅基太阳能电池，采用高功函数材料作为空穴传输层取代p型掺杂层，低功函 数材料作为电子传输层取代η型掺杂层，制备的非掺杂异质结空穴传输层与钝化层或硅片 直接接触，耗尽区界面会形成强反型层，通过能带平齐与能带弯曲实现光生载流子向对应 方向流动，以实现其有效分离，降低接触电阻和复合速度，带间缺陷态也会受到强反型层的 屏蔽作用，从而使电池的开路电压增大，相应地电池转换效率升高。
[0023] 上述娃基太阳能电池，具有非掺杂异质结空穴传输层和第二空穴传输层，ρ-η结处 内建电场增大，开路电压增大，相应地电池效率增大。
[0024] 上述硅基太阳能电池选用的空穴传输层材料、电子传输层材料为宽禁带材料、通 过调控材料空位浓度、掺杂浓度，实现电导率与功函数的平衡。
[0025] 上述硅基太阳能电池，相较于传统掺杂硅基太阳能电池，无需光刻、热扩散、去"死 层"等复杂工艺，通过简单、低温工艺即可制备，如热蒸镀、旋凃、电子束溅射、磁控溅射、原 子层沉积法(ALD)、化学气相沉积法(CVD)、喷雾热解，太阳能电池结构简单，显著降低了成 本。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一 些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本发明提供的太阳能电池原理示意图。
[0028] 图2为本发明提供的太阳能电池实施例1太阳能电池的结构示意图。
[0029] 图3为本发明提供的太阳能电池实施例4太阳能电池的结构示意图。
[0030] 图4为本发明提供的太阳能电池实施例6太阳能电池的结构示意图。
[0031] 图5为本发明提供的太阳能电池实施例11太阳能电池的结构示意图。
[0032] 图6是图5的仰视图。
[0033] 图7为本发明提供的太阳能电池实施例15太阳能电池的结构示意图。
[0034] 图8为本发明提供的太阳能电池实施例17太阳能电池的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明技术方案更佳清楚，以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详 细的说明。
[0036] 本发明提供的硅基太阳能电池，当以η型硅片11作衬底时，包括依次层叠的空穴传 输层31、第一钝化层21、η型硅片11，以及与空穴传输层31连接的正极50和与η型硅片11连接 的负极60,所述空穴传输层31的材料选自碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化镍、氧化钴、 氧化钒、氧化钨、氧化钼中的一种。
[0037] 优选的，本发明的硅基太阳能电池还包括依次层叠的空穴传输层31、第一钝化层 21、η型硅片11、第二钝化层22、电子传输层41，以及与空穴传输层31连接的正极50和与电子 传输层41连接的负极60。所述电子传输层41材料选自氧化钛、氧化铬、氧化铪、氧化钪、氧化 锆、氧化钽、氧化钇中的一种。
[0038]优选的，本发明的硅基太阳能电池包括依次层叠的第二空穴传输层32、空穴传输 层31、第一钝化层21、η型硅片11、第二钝化层22、电子传输层41，以及与第二空穴传输层32 连接的正极50和与电子传输层41连接的负极60。所述第二空穴传输层32材料功函数高于所 述空穴传输层31材料的功函数。
[0039]优选的，本发明的硅基太阳能电池包括依次层叠的透明导电电极层、第二空穴传 输层32、空穴传输层31、第一钝化层21、η型娃片11、第二钝化层22、电子传输层41、透明导电 电极层，以及与第二空穴传输层32远离第一钝化层21外侧透明导电电极层连接的正极50和 与电子传输层41远离第二钝化层22透明导电电极层连接的负极60。所述透明导电电极材料 各自选为氧化铟锡、氧化铝锌、氢化氧化铟/氧化铟锡、氧化铟锌、氧化镓中的一种。
[0040]优选的，所述空穴传输层厚度为0.5~100nm，第二空穴传输层厚度为0.5~30nm， 电子传输层的厚度为〇 · 5~6nm〇
[0041 ]优选的，空穴传输层材料碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜电导率为2~500( Ω · cm)、氧化镍、氧化钴、氧化钒、氧化钨、氧化钼电导率在102~10-6( Ω · cmt1。优选的，所述 第一钝化层21、所述第二钝化层22的材料可以各自选自常规的起钝化作用的材料，例如氢 化非晶硅、氢化非晶氧化硅、氧化硅、氧化钛、氧化铝、氮氧化硅等具有钝化作用的材料，所 述第一钝化层21和所述第二钝化层22的材料可以相同或不同。
[0042]优选的，所述第一钝化层21、所述第二钝化层22的厚度各自为0~10nm。
[0043] 优选的，所述透明导电电极层叠在所述空穴传输层、电子传输层远离钝化层一侧， 所述透明导电电极材料各自选为氧化铟锡、氧化铝锌、氢化氧化铟/氧化铟锡、氧化铟锌、氧 化锌镓中的一种。透明导电电极厚度为60~80nm。
[0044] 优选的，所述正极50的材料可以选自常用的太阳能电池正极材料，例如Al、Ca/Al、 Mg/Al、Mg/Ag、Cu、Au、Ag、Ti/Pd/Ag。
[0045] 优选的，所述负极60的材料可以选自常用的太阳能电池负极材料，例如Al、Ca/Al、 Mg/Al、Mg/Ag、Cu、Au、Ag、Ti/Pd/Ag。
[0046] 本发明提供的硅基太阳能电池的制备方法，当以η型硅片11作衬底时，包括以下步 骤:对η型硅片11进行制绒清洗或抛光;在η型硅片11 一侧制备第一钝化层21;在第一钝化层 21远离η型硅片11的一侧制备空穴传输层31;所述空穴传输层31材料选自碘化亚铜、氯化亚 铜、溴化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化钒、氧化钨、氧化钼中的一种或两种，制备与空穴传输层 31连接的正极50;制备与η型硅片11连接的负极60。
[0047] 优选的，所述制备方法包括以下步骤:对η型硅片11进行制绒清洗或抛光;在η型硅 片11 一侧制备第一钝化层21;在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧制备空穴传输层31;在 η型硅片远离第一钝化层21的一侧制备第二钝化层22;在所述第二钝化层22远离η型硅片11 的一侧制备电子传输层41;所述电子传输层41材料选自氧化钛、氧化铬、氧化铪、氧化钪、氧 化锆、氧化钽、氧化钇中的一种或几种，制备与空穴传输层31连接的正极50;制备与电子传 输层41连接的负极60。
[0048] 优选的，所述制备方法包括以下步骤:对η型硅片11进行制绒清洗或抛光;在η型硅 片11 一侧制备第一钝化层21;在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧制备空穴传输层31;在 空穴传输层31远离所述第一钝化层21的一侧制备第二空穴传输层32,在η型硅片远离第一 钝化层21的一侧制备第二钝化层22;在所述第二钝化层22远离η型硅片11的一侧制备电子 传输层41;制备与第二空穴传输层32连接的正极50;制备与电子传输层41连接的负极60;所 述第二空穴传输层32材料功函数高于所述空穴传输层31材料的功函数。
[0049] 上述步骤中除必须在另一步骤的基础上实施的不限定其先后顺序。
[0050] 进一步的，对硅片进行的预处理包括但不限于对硅片的制绒、清洗、抛光。
[0051] 进一步的，制备第一钝化层21、第二钝化层22、正极50、负极60的方法可以选自现 有技术。
[0052]优选的，所述空穴传输层31、第二空穴传输层32、电子传输层41、第二电子传输层 各自是通过旋涂法、热蒸镀法、磁控溅射法、化学气相沉积法、电子束蒸发法、喷雾热解法中 的一种制备的。
[0053]请参见图1，是本发明提供的太阳能电池原理示意图。
[0054]以η型硅衬底为例，如图1(a)所示，以Cul作为空穴传输层，材料接触、能带平齐后， η型硅在扩散区能带向上弯曲，电子传输收到阻碍，空穴可通过缺陷能级传输，实现光生载 流子有效分离，从而降低接触电阻和复合速度，带间缺陷态也会受到强反型层的屏蔽作用， 从而使电池的内建电场、开路电压增大，相应地电池转换效率升高。图1(b)增加了第二空穴 传输层氧化钨，第二空穴传输层功函数值更高，空穴更易传输，并且强反型层的诱导效应更 加显著，能带平齐后，内建电场更高、开路电压更大，相应地电池效率更高。同理，在η型硅片 远离空穴传输层一侧制备电子传输层，可以辅助电子传输，阻碍空穴传输，而实现光生载流 子更有效地分离。
[0055] 下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
[0056] 实施例1
[0057]参见图2所示，本实施例以η型硅片11作为衬底，对η型硅片11进行制绒处理，可依 次通过有机溶剂丙酮、无水乙醇、去离子水、硅片标准RCA清洗、氢氟酸、去离子水处理，清除 硅片表面杂质以及氧化层;在η型硅片11的两侧分别通过PEVCD法制备厚度为5-7nm的氢化 非晶硅层作为第一钝化层21与第二钝化层22，；在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通过 溶胶凝胶法以3500r/s的转速旋涂加热制备厚度为20nm的氧化镍层作为空穴传输层31，在 第二钝化层22远离η型硅片11的一侧通过化学气相沉积工艺以钛酸四叔丁酯为前驱体，在_ l〇°C吸附到硅片表面，再依次经历250Γ加热，前驱体分解制备厚度为3nm的氧化钛层作为 电子传输层41;通过丝网印刷工艺在远离空穴传输层31的一侧制备银电极作为正极50,以 及通过丝网印刷工艺在电子传输层41远离第二钝化层22的一侧制备银电极作为负极60;制 得太阳能电池 A1。
[0058]采用太阳能电池伏安特性测试系统（型号：SoliA,美国NewportOrie提供)测定太 阳能电池 A1的开路电压、转换效率，测定结果见表1。
[0059] 实施例2
[0060]以实施例1相同的方法制备太阳能电池，区别在于通过紫外臭氧照射η型硅一侧， 生长一层1.5nm超薄二氧化硅作为第二钝化层22，在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通 过热蒸镀以1A/S的速率蒸镀6〇nm、电导率为80(Ω · cm)-1溴化亚铜作为空穴传输层31，在 第二钝化层22远离η型硅片11的一侧通过电子束蒸发在9KV电压下，以0JA/S的速率生长 2nm氧化铪电子传输层41;制得太阳能电池 Α2。
[0061]以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A3，测定结果见表1。
[0062] 实施例3
[0063]以实施例1相同的方法制备太阳能电池，区别在于无第二钝化层22,通过原子层沉 积工艺逐层沉积3nm氧化铝作为第一钝化层21，在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通过 磁控溅射工艺生长l〇〇nm氧化钴作为空穴传输层31，在第二钝化层22远离η型硅片11的一 侧，通过原子层沉积的工艺制备5nm氧化钪作为电子传输层41，在空穴传输层31远离η型硅 片一侧通过磁控溅射生长70nm氧化铟锡作为透明导电层，在电子传输层41远离η型硅一侧 通过磁控溅射生长70nm氧化铝锌作为透明导电层，无需制备银正极电极，制得太阳能电池 A3；
[0064 ]以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A4，测定结果见表1。
[0065] 实施例4
[0066] 参见图3所示，本实施例以η型硅片11作为衬底，对η型硅片11进行双面制绒处理， 可依次通过有机溶剂丙酮、无水乙醇、去离子水、硅片标准RCA清洗、氢氟酸、去离子水处理， 清除硅片表面杂质以及氧化层;通过PEV⑶法在η型硅片11 一侧制备厚度为70nm氮化硅作为 正面钝化减反层70，通过PEVCD法在η型硅片11远离正面钝化减反射层70的一侧通过PEVCD 法制备厚度为15nm的氢化非晶氧化硅氧作为第一钝化层21，在第一钝化层21远离η型硅片 11的一侧通过热蒸镀法，以0.6 A/S蒸镀速率制备如图6所示Μ形状的厚度150nm为溴化亚铜 层作为空穴传输层31;在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通过电子束蒸发法制备如图6 所示W形状的厚度为8nm氧化铬层作为电子传输层41;在远离空穴传输层31的一侧通过热蒸 镀工艺制备银电极作为正极50;在电子传输层41远离第一钝化层21的一侧通过热蒸镀工艺 制备银电极作为负极60,制得太阳能电池 A4。
[0067 ]以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A4，测定结果见表1。
[0068] 实施例5
[0069] 以实施例4相同的方法制备太阳能电池，区别在于，在η型硅片11远离正面钝化减 反射层70的一侧生长1.5nm超薄氧化硅层作为钝化层21，在第一钝化层21远离η型硅片11的 一侧通过电子束蒸发以0.3A/S速率生长电导率为1〇 4(Ω · αιιΓΗδηπι氧化钨，制备如图6所 示Μ形状的氧化钨空穴传输层31;在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通过原子层沉积工 艺制备如图6所示W形状的厚度为lnm氧化钛层作为电子传输层41;在电子传输层41与空穴 传输层31远离η型硅一侧通过磁控溅射生长70nm氧化铟锡作为透明导电层，在远离空穴传 输层31的一侧通过热蒸镀工艺制备银电极作为正极50;在电子传输层41远离第一钝化层21 的一侧通过热蒸镀工艺制备银电极作为负极60，制得太阳能电池 A5。
[0070 ]以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A5，测定结果见表1。
[0071] 实施例6
[0072]参见图4所示，本实施例以η型硅片11作为衬底，对η型硅片11进行制绒处理，可依 次通过有机溶剂丙酮、无水乙醇、去离子水、硅片标准RCA清洗、氢氟酸、去离子水处理，清除 硅片表面杂质以及氧化层;在η型硅片11的两侧分别通过PEVCD法制备厚度为5-7nm的本征 非晶硅层作为第一钝化层21，第二钝化层22;在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通过溶 胶凝胶法以5500r/s的转速旋涂加热制备厚度为10nm的氧化镍层作为空穴传输层31，在空 穴传输层31远离第一钝化层21的一侧以溶液法并通过旋凃制备厚度为10nm的碘化亚铜层 作为第二空穴传输层32;在第二钝化层22远离η型硅片11的一侧通过化学气相沉积工艺以 钛酸四叔丁酯为前驱体，在_l〇°C吸附到硅片表面，再依次经历250Γ加热，前驱体分解制备 厚度为0.5nm的氧化钛层作为电子传输层41;通过丝网印刷工艺在第二空穴传输层32远离 空穴传输层31的一侧制备银电极作为正极50,以及通过丝网印刷工艺在电子传输层41远离 第二钝化层22的一侧制备银电极作为负极60;制得太阳能电池 A6。
[0073 ]以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A6，测定结果见表1。
[0074] 实施例7
[0075] 以实施例6相同的方法制备太阳能电池，区别在于通过化学气相沉积工艺制备3nm 氧化钛作为第二钝化层22,在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧以加热蒸发法以lA/S制 备厚度为80nm的Cul层作为空穴传输层31，在空穴传输层31远离第一钝化层21的一侧通过 电子束蒸发以较小于1A/S的速率制备厚度为20nm氧化钨层作为第二空穴传输层32;在第 二钝化层22远离η型娃片11的一侧通过以四氯化钛作为前驱体与水作为氧化剂在70°C通过 原子层沉积法制备厚度为6nm氧化钛层作为电子传输层;制得太阳能电池 A7。
[0076] 以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A7,测定结果见表1。
[0077] 实施例8
[0078]以实施例6相同的方法制备太阳能电池，区别在于通过原子层沉积以3nm氧化铝作 为第一钝化层21，通过热硝酸氧化1.3nm二氧化娃作为第二钝化层22;在第一钝化层21远离 η型硅片11的一侧以热蒸镀法小于1A/S的速率制备厚度为60nm，电导率为10( Ω · cm"的 氯化亚铜层作为空穴传输层31，在空穴传输层31远离第一钝化层21的一侧，通过热蒸镀法 以0.5人/S的速率制备厚度为40nm的氧化钼层作为第二空穴传输层32;在第二钝化层22远 离η型硅片11的一侧通过施加9KV电压、以0.4A/S通过电子束蒸发法制备厚度为l〇nm的氧 化锆层作为电子传输层41;制得太阳能电池 A8。
[0079 ]以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A8，测定结果见表1。
[0080] 实施例9
[0081] 以实施例6相同的方法制备太阳能电池，区别在于通过TOCVD，通过调控硅烷、氢 气、氧气的流量、功率、压强、温度，在η型娃片两侧分别生长5-7nm的氢化非晶娃氧作为第一 钝化层21与第二钝化层22;在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通过喷雾热解工艺制备 厚度为l〇nm氧化镍层作为空穴传输层31，在空穴传输层31远离第一钝化层21的一侧以旋涂 法制备厚度为80nm的氧化钴层作为第二空穴传输层32;在第二钝化层22远离η型硅片11的 一侧通过磁控溅射制备厚度为lnm的铪薄膜层，再通入氧气气氛中，形成氧化铪层作为电子 传输层41;制得太阳能电池 A9。
[0082 ]以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A9，测定结果见表1。
[0083] 实施例10
[0084] 以实施例6相同的方法制备太阳能电池，区别在于在第一钝化层21远离η型硅片11 的一侧以溶胶凝胶法旋涂法制备厚度为5nm溴化亚铜作为空穴传输层31，在空穴传输层31 远离第一钝化层21的一侧以旋涂法制备厚度为5nm的氧化钒层作为第二空穴传输层32;在 第二钝化层22远离η型硅片11的一侧通过电子束蒸发法制备厚度为lnm的氧化铪层作为电 子传输层41;在电子传输层41与第二空穴传输层32远离η型硅一侧通过磁控溅射生长70nm 氧化铟锡作为透明导电层，制得太阳能电池 A10。
[0085 ]以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A10，测定结果见表1。
[0086] 实施例11
[0087]参见图5所示，本实施例以η型硅片11作为衬底，对η型硅片11进行制绒处理，可依 次通过有机溶剂丙酮、无水乙醇、去离子水、硅片标准RCA清洗、氢氟酸、去离子水处理，清除 硅片表面杂质以及氧化层;通过PEVCD法在η型硅片11 一侧制备厚度为70nm氮化硅作为正面 钝化减反层70,通过PEVCD法在η型硅片11远离正面钝化减反射层70的一侧通过PEVCD法制 备厚度为5nm的本征非晶硅层作为第一钝化层21，在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通 过热蒸镀法，以0.6A/S制备如图6所示Μ形状的厚度为20nm氧化钴层作为空穴传输层31，在 空穴传输层31远离第一钝化层21的一侧通过热蒸镀工艺制备厚度为40nm氧化钒层作为第 二空穴传输层32;在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通过电子束蒸发法制备如图6所示 W形状的厚度为lnm氧化铬层作为电子传输层41;在第二空穴传输层32远离空穴传输层31的 一侧通过热蒸镀工艺制备银电极作为正极50;在电子传输层41远离第一钝化层21的一侧通 过热蒸镀工艺制备银电极作为负极60，制得太阳能电池 Al 1。
[0088 ]以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A11，测定结果见表1。
[0089] 实施例12
[0090] 以实施例11相同的方法制备太阳能电池，区别在于在第一钝化层21远离η型硅片 11的一侧通过电子束蒸发工艺在9Κν电压下制备以0.3A/S的速率制备30nm Cu膜，后置于 碘蒸气中形成如图6所示Μ形状的碘化亚铜层作为空穴传输层31，在空穴传输层31远离钝化 层21的一侧通过电子束蒸发法制备厚度为30nm氧化钼层作为第二空穴传输层32;在第一钝 化层21远离η型硅片11的一侧通过磁控溅射工艺蒸发制备如图5所示W形状的厚度为lnm氧 化铪层电子传输层41，制得太阳能电池 A12。
[0091] 以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A12,测定结果见表1。
[0092] 实施例13
[0093]以与实施例11相同的方法制备太阳能电池，区别在于热硝酸氧化在η型硅片11表 面形成1.5nm左右的二氧化硅作为第一钝化层21，在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通 过热蒸镀工艺，蒸镀速率在0.8A/S，制备如图6所示Μ形状的厚度为O.lnm、电导率为300 (Ω · cmr1的溴化亚铜层作为空穴传输层31，空穴传输层31远离第一钝化层21的一侧通过 电子束蒸发制备厚度为3nm、电导率为10- 3(Ω · cm)-1的氧化钨层作为第二空穴传输层32; 在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通过电子束蒸发制备0.5nm钛薄膜层，置于空气或氧 气中形成如图6所示W形状的氧化钛电子传输层41，制得太阳能电池 A13。
[0094 ]以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A13，测定结果见表1。
[0095] 实施例14
[0096] 以与实施例11相同的方法制备太阳能电池，区别在于热硝酸氧化在η型硅片表面 形成1.5nm的二氧化硅作为第一钝化层21，在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通过制备 氧化溶液，通过喷雾热解工艺制备如图6所示Μ形状的厚度为3nm厚的氧化镍层作为空穴传 输层31;空穴传输层31远离钝化层21的一侧同样通过喷雾热解制备厚度为15nm氧化钒层作 为第二空穴传输层32;在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通过化学气相沉积工艺，蒸发 制备如图6所示W形状的厚度为5.5nm氧化钛层作为电子传输层41，制得太阳能电池 All。
[0097 ]以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A14，测定结果见表1。
[0098] 实施例15
[0099]参见图7所示，实施例以η型硅片11作为衬底，对η型硅片11进行制绒处理，可依次 通过有机溶剂丙酮、无水乙醇、去离子水、硅片标准RCA清洗、氢氟酸、去离子水处理，清除硅 片表面杂质以及氧化层;在η型硅片11的通过扩磷生成厚度为5μπι的磷掺杂η型硅层作为η+ 层81，栅指电极下方通过浓磷扩散形成η ++层82,在η+层81远离η型硅片11的一侧通过热氧化 形成一层二氧化娃层，再通过PECVD生成厚度为70nm氮化娃作为正面钝化减反层70,通过 PECVD生长5-7nm氢化非晶硅作为第一钝化层21，在第一钝化层21远离η型硅一侧通过热蒸 镀工艺制备200nm氯化亚铜作为空穴传输层31，在钝化减反层70-侧制备银电极作为正极 50，在η型硅片11远离第一钝化层21的一侧通过热蒸镀制备银电极作为负极60，制得太阳能 电池 Α15。
[0100] 以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A15，测定结果见表1。
[0101] 实施例16
[0102] 以实施例15相同的方法制备太阳能电池，区别在于以喷雾热解的方法制备厚度为 5nm的碘化亚铜层作为空穴传输层31，再通过热蒸镀10nm氧化妈作为第二空穴传输层，在空 穴传输层一侧通过磁控溅射生长70nm氧化铟锡透明导电层，制得太阳能电池 A16。
[0103] 以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A16,测定结果见表1。
[0104] 实施例17
[0105] 参见图8所示，实施例以η型硅片11作为衬底，对η型硅片11进行氢氧化钠溶液制 绒，可依次通过有机溶剂丙酮、无水乙醇、去离子水、硅片标准RCA清洗、氢氟酸、去离子水处 理，清除硅片表面杂质以及氧化层;通过PEVCD法在η型硅片11的一侧生长厚度为5-7nm的氢 化非晶硅层作为第一钝化层21;在第一钝化层21远离η型硅片11的一侧通过电子束蒸法制 备厚度为200nm的氧化钒层作为空穴传输层31，通过热蒸镀在空穴传输层31远离第一钝化 层21的一侧制备银电极作为正极50;在η型硅片11远离第一钝化层21的一侧通过热蒸镀制 备银电极作为负极60;制得太阳能电池 Α17。
[0106] 以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 Α17,测定结果见表3。
[0107] 实施例18
[0108]以实施例17相同的方法制备太阳能电池，区别在于通过紫外/臭氧UV/03方法生长 1.5nm二氧化硅作为第一钝化层21，通过电子束蒸发方法在第一钝化层21远离η型硅片11的 一侧制备厚度为l〇nm、电导率为10- 2(Ω ·⑶广1的氧化镍层作为空穴传输层31，再通过电子 束蒸发方式生长l〇nm、电导率为130(Ω · cm)-1的碘化亚铜作为第二空穴传输层，在第二空 穴传输层一侧通过磁控溅射生长50nm氢化氧化铟/10nm氧化铟锡作为透明导电层，制得太 阳能电池 A18。
[0109] 以与实施例1相同的方法测定太阳能电池 A18，测定结果见表1。
[0110] 表1实施例1-18制得的太阳能电池测定结果
[0113] 其中，空穴传输层或电子传输层材料由于制备工艺、材料化学系数比等不同，功函 数会有不同。
[0114] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种硅基太阳能电池，包括依次层叠的空穴传输层、第一钝化层、η型硅片，其特征在 于所述空穴传输层材料选自碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化钒、氧化 妈、氧化钼中的一种。2. 根据权利要求1所述的硅基太阳能电池，其特征在于所述太阳能电池还包括电子传 输层和第二钝化层，所述第二钝化层层叠在所述η型硅片远离所述第一钝化层的一侧，所述 电子传输层层叠在所述第二钝化层远离所述η型硅片的一侧，所述电子传输层材料选自氧 化钛、氧化铬、氧化铪、氧化钪、氧化锆、氧化钽、氧化钇中的一种。3. 根据权利要求1所述的硅基太阳能电池，其特征在于所述太阳能电池还包括第二空 穴传输层，所述第二空穴传输层层叠在所述空穴传输层远离所述第一钝化层的一侧，所述 第二空穴传输层的材料选自碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化钒、氧化 钨、氧化钼中的一种，所述第二空穴传输层材料的功函数比所述空穴传输层材料的功函数 高0·01~0·5eV。4. 根据权利要求1所述的硅基太阳能电池，其特征在于所述太阳能电池还包括透明导 电电极层，所述透明导电电极层层叠在所述空穴传输层或所述电子传输层远离钝化层一 侧，所述透明导电电极层材料选自氧化铟锡、氧化铝锌、氢化氧化铟/氧化铟锡、氧化铟锌、 氧化锌镓中的一种。5. 根据权利要求1至4任一项所述的硅基太阳能电池，其特征在于所述空穴传输层为 0· 1~200nm，所述电子传输层的厚度为0· 1~10nm，所述第二空穴传输层厚度为0· 1~80nm〇6. 根据权利要求1至4任一项所述的硅基太阳能电池，其特征在于所述第一钝化层和所 述第二钝化层的厚度各自为〇~20nm，所述第一钝化层和所述第二钝化层材料各自选自氢 化非晶硅、氢化非晶氧化硅、氧化硅、氧化钛、氧化铝、氮氧化硅中的一种。7. 根据权利要求1至4任一项所述的硅基太阳能电池，其特征在于所述透明导电电极层 厚度为60~80nm〇8. -种硅基太阳能电池的制备方法，所述硅基太阳能电池包括依次层叠的空穴传输 层、第一钝化层、η型硅片，其特征在于所述制备方法包括以下步骤： 对所述η型娃片进行制绒、清洗或抛光； 在所述η型硅片一侧制备第一钝化层； 在所述第一钝化层远离所述η型硅片的一侧制备空穴传输层，所述空穴传输层材料选 自碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化钒、氧化钨、氧 化钼中的一种。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述太阳能电池还包括第二钝化层和电子 传输层，所述第二钝化层层叠在所述η型硅片远离所述第一钝化层的一侧，所述电子传输层 层叠在所述第二钝化层远离所述η型硅片的一侧，所述制备方法还包括以下步骤： 在所述η型硅片远离所述第一钝化层的一侧制备所述第二钝化层； 在所述第二钝化层远离所述η型硅片的一侧制备所述电子传输层，所述电子传输层材 料选自氧化钛、氧化铬、氧化铪、氧化钪、氧化锆、氧化钽、氧化钇中的一种。10. 根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于所述太阳能电池还包括第二空穴 传输层，所述第二空穴传输层层叠在所述空穴传输层远离所述第一钝化层的一侧，所述制 备方法还包括以下步骤： 在所述空穴传输层远离所述第一钝化层的一侧制备所述第二空穴传输层，所述第二空 穴传输层的材料同样选自碘化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化镍、氧化钴、氧化钒、氧化钨、 氧化钼中的一种，所述第二空穴传输层材料的功函数比所述空穴传输层材料的功函数高 0.01~0.5eV〇
【文档编号】H01L31/032GK106024927SQ201610362000
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】于静, 叶继春, 高平奇, 韩灿, 何坚
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所