一种太阳能电池及其制备方法技术

本申请实施例提供一种太阳能电池及其制备方法，涉及太阳能电池领域。太阳能电池包括晶体硅层，晶体硅层的正面从内向外依次层叠设置有第一本征非晶硅层、N型掺杂层、第一透明导电层和第一金属电极，晶体硅层的背面从内向外依次层叠设置有第二本征非晶硅层、P型掺杂层、第二透明导电层和第二金属电极；第二透明导电层包括从内向外依次层叠设置的透明导电氧化物底层、金属膜层和透明导电氧化物外层，透明导电氧化物底层的功函数大于透明导电氧化物外层的功函数，透明导电氧化物底层的载流子浓度小于透明导电氧化物外层的载流子浓度。本申请实施例的太阳能电池同时具有较高的光电转换效率和较低的成本。换效率和较低的成本。换效率和较低的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池及其制备方法


[0001]本申请涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，异质结太阳能电池(HIT，Heterojunctionwith intrinsic Thinlayer)因其光电转换效率高、性能优异、降本空间大，平价上网前景好，成为行业公认的下一代商业光伏产业技术。硅基异质结太阳能电池一般采用双面金字塔绒面结构的N型单晶硅片，在硅片正面沉积本征非晶硅层和n型掺杂层，在硅片背面沉积本征非晶硅层与p型掺杂层，之后在硅片两面分别形成透明导电膜及金属电极。对于高效异质结太阳能电池来说，目前的任务在于在提升效率的同时降低成本。透明导电层作为异质结太阳能电池的必要结构，在提效降本的大趋势下，通过透明导电层的改善可实现降低成本和效率提升，对异质结太阳能电池的发展将具有突出贡献。
[0003]目前的异质结太阳能电池中的透明导电层通常为单层，该单层结构的透明导电层不能兼顾光学和电学性能。另外，有些异质结太阳能电池中的透明导电层为多层，该多层结构的透明导电层无法同时获得较高的光电转换效率和较低的成本。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种太阳能电池及其制备方法，电池同时具有较高的光电转换效率和较低的成本。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种太阳能电池，其包括晶体硅层，晶体硅层的正面从内向外依次层叠设置有第一本征非晶硅层、N型掺杂层、第一透明导电层和第一金属电极，晶体硅层的背面从内向外依次层叠设置有第二本征非晶硅层、P型掺杂层、第二透明导电层和第二金属电极；
[0006]第二透明导电层包括从内向外依次层叠设置的透明导电氧化物底层、金属膜层和透明导电氧化物外层，透明导电氧化物底层的功函数大于透明导电氧化物外层的功函数，透明导电氧化物底层的载流子浓度小于透明导电氧化物外层的载流子浓度。
[0007]在上述实现过程中，该电池为异质结太阳能电池，具有光电转换效率高的优点。并且通过把第二透明导电层分为至少三层，选用功函数较高且载流子浓度较低的材料形成透明导电氧化物底层，金属膜层作为中间层，选用功函数较低且载流子浓度较高的材料形成透明导电氧化物外层，在控制较低成本的同时能够提高背面光的反射率，降低光的吸收，增加电池的短路电流，改善透明导电层与金属电极之间的接触电阻，提高了电池填充因子，最终提高光电转换效率。
[0008]具体地，与金属电极相接触的透明导电氧化物外层选用功函数较低且载流子浓度较高的材料，降低第二透明导电层与低温金属浆料的金属电极之间的界面势垒高度，得到较低的接触电阻。透明导电氧化物底层选用功函数较高且载流子浓度较低的材料，从而提高对背面光的反射率，降低光的吸收，增加电池的短路电流。
[0009]由于不同材料的透明导电氧化物底层与透明导电氧化物外层直接叠层会导致膜层间接触电阻增大，通过在透明导电氧化物底层和透明导电氧化物外层之间沉积金属膜层，改善透明导电氧化物底层与透明导电氧化物外层的接触电阻，使第二透明导电层整体的方阻降低，同时提高电池填充因子。由于透明导电氧化物外层的载流子浓度较高，对光的吸收相比透明导电氧化物底层更大，通过增加金属膜层还可以增加背面光的反射，减少光进入透明导电氧化物外层导致的过多吸收，增加了电池的短路电流。
[0010]在一种可能的实现方式中，透明导电氧化物底层的功函数为≥4.7eV，透明导电氧化物外层的功函数为＜4.7eV；
[0011]和/或，透明导电氧化物底层的载流子浓度为0.8E
20
/cm3～3E
20
/cm3，透明导电氧化物外层的载流子浓度为3E
20
/cm3以上。
[0012]在上述实现过程中，通过特定功函数和载流子浓度的透明导电氧化物底层和透明导电氧化物外层相配合，使第二透明导电层同时具有较低的接触电阻和较高的背光反射，从而获得较高的光电转换效率。
[0013]在一种可能的实现方式中，透明导电氧化物底层的材质包括选自于ITO、IZO、IZrO和掺杂有其他稀有元素的In2O3中的至少一种；
[0014]和/或，透明导电氧化物外层的材质包括选自于ITO和掺杂有其他稀有元素的In2O3中的至少一种。
[0015]在一种可能的实现方式中，透明导电氧化物底层的材质为ITO，其中SnO2的含量为1％～5％，透明导电氧化物外层的材质为ITO，其中SnO2的含量为6％～10％。
[0016]在上述实现过程中，对于ITO材料，通常SnO2含量越小，其功函数越高，SnO2含量越大，其功函数越小。本申请通过选择SnO2含量在一定范围的ITO材料分别形成透明导电氧化物底层和透明导电氧化物外层，从而能够得到满足功函数要求的透明导电氧化物底层和透明导电氧化物外层。
[0017]在一种可能的实现方式中，金属膜层为Cu、Al、Au、Ag、Pt、Cr、Rh和Pd中的至少一种；金属膜层的厚度为3nm～10nm。
[0018]在上述实现过程中，通过沉积一层很薄的金属膜层就可以改善透明导电氧化物底层和透明导电氧化物外层的接触电阻。当金属膜层的厚度＜3nm时，会极大影响金属膜层的导电性，并且大量金属颗粒以孤岛形式存在也会影响透过率；当金属膜层的厚度＞10nm厚度时，会极大影响电池的双面率。
[0019]在一种可能的实现方式中，透明导电氧化物底层的厚度大于透明导电氧化物外层的厚度；
[0020]可选地，透明导电氧化物底层的厚度为10nm～52nm；透明导电氧化物外层的膜厚5nm～20nm。
[0021]在上述实现过程中，透明导电氧化物底层的膜厚大于透明导电氧化物外层，从而保证对背面光的反射率较大，对光的吸收较少。
[0022]在一种可能的实现方式中，第一透明导电层的厚度大于第二透明导电层的厚度；
[0023]可选地，第一透明导电层的厚度为60nm～90nm，第二透明导电层的厚度为40nm～60nm。
[0024]在上述实现过程中，第二透明导电层相比第一透明导电层更薄，第二透明导电层
的透过率低、反射率高，增加了光的利用率，并且第二透明导电层的膜厚低，降低生产成本。
[0025]第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面提供的太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤：
[0026]在晶体硅层的正面形成依次层叠设置的第一本征非晶硅层、N型掺杂层、第一透明导电层和第一金属电极，在晶体硅层的背面形成依次层叠设置的第二本征非晶硅层、P型掺杂层、第二透明导电层和第二金属电极，其中第二透明导电层的形成方式是依次形成层叠设置的透明导电氧化物底层、金属膜层和透明导电氧化物外层。
[0027]在一种可能的实现方式中，透明导电氧化物底层和透明导电氧化物外层是采用PVD或RPD方式沉积制备，通过控制沉积膜层的材质和沉积时充入的O2与Ar流量比以调节功函数和载流子浓度。
[0028]在一种可能的实现方式中，形成透明导电氧化物底层时的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池，其特征在于，其包括晶体硅层，所述晶体硅层的正面从内向外依次层叠设置有第一本征非晶硅层、N型掺杂层、第一透明导电层和第一金属电极，所述晶体硅层的背面从内向外依次层叠设置有第二本征非晶硅层、P型掺杂层、第二透明导电层和第二金属电极；所述第二透明导电层包括从内向外依次层叠设置的透明导电氧化物底层、金属膜层和透明导电氧化物外层，所述透明导电氧化物底层的功函数大于所述透明导电氧化物外层的功函数，所述透明导电氧化物底层的载流子浓度小于所述透明导电氧化物外层的载流子浓度。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述透明导电氧化物底层的功函数为≥4.7eV，所述透明导电氧化物外层的功函数为＜4.7eV；和/或，所述透明导电氧化物底层的载流子浓度为0.8E
20
/cm3～3E
20
/cm3，所述透明导电氧化物外层的载流子浓度为3E
20
/cm3以上。3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述透明导电氧化物底层的材质包括选自于ITO、IZO、IZrO和掺杂有其他稀有元素的In2O3中的至少一种；和/或，所述透明导电氧化物外层的材质包括选自于ITO和掺杂有其他稀有元素的In2O3中的至少一种。4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述透明导电氧化物底层的材质为ITO，其中SnO2的含量为1％～5％，所述透明导电氧化物外层的材质为ITO，其中SnO2的含量为6％～10％。5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵锋，王进，任明冲，杨伯川，
申请(专利权)人：东方日升新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：