本發(fā)明涉及太陽(yáng)能光伏電池領(lǐng)域，具體涉及一種含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前常用的晶硅異質(zhì)結(jié)(hjt)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)是背結(jié)結(jié)構(gòu)，即在n型硅片正面有本征鈍化層、n型摻雜層、透明導(dǎo)電氧化物(tco)層、正面電極，在n型硅片背面有本征鈍化層、p型摻雜層、tco層、背面電極。hjt電池因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝流程短、且能獲得高光電轉(zhuǎn)換效率，因而受到光伏產(chǎn)業(yè)界的重視。但是其初始設(shè)備投入大、非硅材料成本較高，也制約著其更大規(guī)模的發(fā)展。在非硅材料成本中，主要是電極銀漿和tco的成本占據(jù)大頭。就tco而言，目前常用的tco是氧化銦(in2o3)基的材料，如ito(摻錫氧化銦)、iwo(摻鎢氧化銦)等。銦屬于稀有金屬、儲(chǔ)量有限，因而價(jià)格昂貴。因此開發(fā)無(wú)銦或少銦的tco材料用于hjt電池，對(duì)hjt電池的大規(guī)模發(fā)展至關(guān)重要。

2、tco薄膜既要有較好的導(dǎo)電性，又要有較高的透過(guò)率。ito、iwo等銦基材料能夠較好地滿足要求。而氧化鋅(zno)、azo(al摻雜zno)、gzo(ga摻雜zno)、gazo(ga、al共摻zno)、sno2等無(wú)銦材料也是常用的tco。但是無(wú)銦tco幾乎很難同時(shí)兼有優(yōu)良的光學(xué)透過(guò)性和電學(xué)導(dǎo)電性，與銦基材料相比存在一定劣勢(shì)。因此無(wú)銦的tco材料單獨(dú)使用在hjt電池上會(huì)造成電池性能的下降。為此，提出了分層結(jié)構(gòu)的tco薄膜應(yīng)用，以背結(jié)hjt電池的正面tco層為例，在n型摻雜層上先制備銦基tco緩沖層來(lái)兼顧與n型摻雜層的導(dǎo)電性，再在緩沖層上制備無(wú)銦tco層來(lái)兼顧光學(xué)透過(guò)性，這種兩層結(jié)構(gòu)的tco分層薄膜，能夠減少銦的消耗，緩解了透過(guò)性與導(dǎo)電性的矛盾。但是由于外層的無(wú)銦tco層更多地考慮光學(xué)透過(guò)性，其電學(xué)導(dǎo)電性必然會(huì)受到影響，影響載流子的傳輸進(jìn)而會(huì)制約電池效率的提升。

3、因此，目前亟待研究出一種兼顧光學(xué)透過(guò)性和電學(xué)導(dǎo)電性能的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，提升hjt電池的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明旨在提供一種兼具光學(xué)透過(guò)性和電學(xué)導(dǎo)電性能的含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池；本發(fā)明還旨在提供所述晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明所述含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，包括n型硅片，所述n型硅片正面由內(nèi)向外依次設(shè)有：本征鈍化層、n型摻雜層、氧化銦基tco緩沖層、無(wú)銦tco層、柵線狀氧化銦基tco層和正面電極，所述n型硅片背面由內(nèi)向外依次設(shè)有：本征鈍化層、p型摻雜層、氧化銦基tco緩沖層、無(wú)銦tco層和背面電極。

3、進(jìn)一步地，所述的n型硅片為n型cz直拉單晶硅片，其電阻率為0.1～3ω.cm。

4、進(jìn)一步地，所述無(wú)銦tco層的厚度為50～100nm，無(wú)銦tco靶材為zno、azo、gzo、gazo、sno2中的一種或幾種

5、進(jìn)一步地，所述正面本征鈍化層和背面本征鈍化層的厚度為2～10nm，n型摻雜層厚度為2～20nm，p型摻雜層厚度為2～30nm，氧化銦基tco緩沖層厚度為5～20nm，柵線狀氧化銦基tco層的厚度為5～20nm。

6、所述含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，包括以下步驟：

7、選取n型硅片為基片；

8、在所述n型硅基片的正面與背面分別沉積本征鈍化層；

9、在正面本征鈍化層上沉積n型摻雜層；

10、在背面本征鈍化層上沉積p型摻雜層；

11、以此形成的硅片作為異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的基礎(chǔ)片；

12、在所述的基礎(chǔ)片正、背面分別沉積氧化銦基tco緩沖層；

13、在正、背面氧化銦基tco緩沖層上分別沉積無(wú)銦tco層；

14、在正面無(wú)銦tco層上形成柵線狀氧化銦基tco層；

15、在正面的柵線狀氧化銦基tco層上制備正面電極；

16、在背面的無(wú)銦tco層上制備背面電極。

17、進(jìn)一步地，所述n型硅基片需先進(jìn)行吸雜、清洗制絨處理，所述吸雜為利用高溫爐管或鏈?zhǔn)轿s設(shè)備對(duì)所述n型硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散吸雜處理，所述清洗制絨為利用酸性溶液去除吸雜處理后硅片表面的磷硅玻璃(psg)層，再用堿溶液進(jìn)行腐蝕，在硅片前、后表面形成金字塔結(jié)構(gòu)。

18、進(jìn)一步地，所述正面本征鈍化層和背面本征鈍化層是通過(guò)等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)制備得到的本征非晶硅層或氧化硅/本征非晶硅疊層，工藝氣體選自sih4、h2、co2、ch4或n2o中的一種或幾種。

19、進(jìn)一步地，所述n型摻雜層是通過(guò)pecvd沉積制備得到的p摻雜非晶硅或非晶氧化硅或p摻雜微晶硅或微晶氧化硅，工藝氣體選自sih4、h2、co2、ch4、n2o或ph3中的一種或幾種，所述p型摻雜層是通過(guò)pecvd沉積制備得到的b摻雜非晶硅或非晶氧化硅或b摻雜微晶硅或微晶氧化硅，工藝氣體選自sih4、h2、co2、ch4、n2o、b2h6或tmb中的一種或幾種。

20、進(jìn)一步地，所述氧化銦基tco緩沖層是用含氧化銦的tco靶材，通過(guò)pvd或rpd方法沉積制備得到的，所述含氧化銦的tco靶材為ito或iwo靶材，所述無(wú)銦tco層是選用無(wú)銦tco靶材通過(guò)pvd或rpd方法沉積制備得到的。

21、進(jìn)一步地，所述柵線狀氧化銦基tco層是在無(wú)銦tco層上覆蓋一層網(wǎng)版做掩膜，并控制網(wǎng)版圖形與形成正面電極的絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版圖形相同，通過(guò)pvd或rpd方法沉積含氧化銦的tco靶材制備得到的，所述含氧化銦的靶材為ito或iwo靶材。

22、進(jìn)一步地，所述正面電極和背面電極是通過(guò)絲網(wǎng)印刷低溫銀漿或低溫銀包銅漿制備，然后低溫?zé)Y(jié)而成。

23、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：所述晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池兼具光學(xué)透過(guò)性和電學(xué)導(dǎo)電性能；本發(fā)明在無(wú)銦tco層上增加?xùn)啪€狀氧化銦基tco層，且柵線狀氧化銦基tco層位于電極下方，能夠降低tco層與電極間的接觸電阻率，提升接觸性能，增強(qiáng)電學(xué)導(dǎo)電性，從而提高載流子的傳輸能力，同時(shí)又不影響光學(xué)透過(guò)性，因此較好地兼顧了tco層的電學(xué)導(dǎo)電性與透過(guò)性，有利于增大電池的有效電流，提高h(yuǎn)jt電池的轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)特征：

1.一種含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，其特征在于，包括n型硅片，所述n型硅片正面由內(nèi)向外依次設(shè)有：本征鈍化層、n型摻雜層、氧化銦基tco緩沖層、無(wú)銦tco層、柵線狀氧化銦基tco層和正面電極，所述n型硅片背面由內(nèi)向外依次設(shè)有：本征鈍化層、p型摻雜層、氧化銦基tco緩沖層、無(wú)銦tco層和背面電極。

2.如權(quán)利要求1所述的含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述的n型硅片為n型cz直拉單晶硅片，其電阻率為0.1～3ω.cm。

3.如權(quán)利要求1所述的含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述無(wú)銦tco層的厚度為50～100nm，無(wú)銦tco靶材為zno、azo、gzo、gazo或sno2中的一種或幾種。

4.如權(quán)利要求1所述的含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述正面本征鈍化層和背面本征鈍化層的厚度為2～10nm，n型摻雜層厚度為2～20nm，p型摻雜層厚度為2～30nm，氧化銦基tco緩沖層厚度為5～20nm，柵線狀氧化銦基tco層的厚度為5～20nm。

5.一種權(quán)利要求1-4任一所述含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.如權(quán)利要求5所述的含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述正面本征鈍化層和背面本征鈍化層是通過(guò)pecvd制備得到的本征非晶硅層或氧化硅/本征非晶硅疊層，工藝氣體選自sih4、h2、co2、ch4或n2o中的一種或幾種。

7.如權(quán)利要求5所述的含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述n型摻雜層是通過(guò)pecvd沉積制備得到的p摻雜非晶硅或非晶氧化硅或p摻雜微晶硅或微晶氧化硅，工藝氣體選自sih4、h2、co2、ch4、n2o或ph3中的一種或幾種。

8.如權(quán)利要求5所述的含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述p型摻雜層是通過(guò)pecvd沉積制備得到的b摻雜非晶硅或非晶氧化硅或b摻雜微晶硅或微晶氧化硅，工藝氣體選自sih4、h2、co2、ch4、n2o、b2h6或tmb中的一種或幾種。

9.如權(quán)利要求5所述的含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述氧化銦基tco緩沖層是用含氧化銦的tco靶材，通過(guò)pvd或rpd方法沉積制備得到的，所述含氧化銦的tco靶材為ito或iwo靶材；所述無(wú)銦tco層是選用無(wú)銦tco靶材通過(guò)pvd或rpd方法沉積制備得到的。

10.如權(quán)利要求5所述的含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述柵線狀氧化銦基tco層是在無(wú)銦tco層上覆蓋一層網(wǎng)版做掩膜，并控制網(wǎng)版圖形與形成正面電極的絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版圖形相同，通過(guò)pvd或rpd方法沉積含氧化銦的tco靶材制備得到的，所述含氧化銦的靶材為ito或iwo靶材。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種含有透明導(dǎo)電氧化物層結(jié)構(gòu)的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池及其制備方法，所述晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池包括：n型硅片，所述n型硅片正面由內(nèi)向外依次設(shè)有：本征鈍化層、n型摻雜層、氧化銦基TCO緩沖層、無(wú)銦TCO層、柵線狀氧化銦基TCO層和正面電極，背面由內(nèi)向外依次設(shè)有：本征鈍化層、p型摻雜層、氧化銦基TCO緩沖層、無(wú)銦TCO層和背面電極。本發(fā)明通過(guò)在無(wú)銦TCO層上增加?xùn)啪€狀氧化銦基TCO層，且柵線狀氧化銦基TCO層位于電極下方，能夠降低TCO層與電極間的接觸電阻率，提升接觸性能，增強(qiáng)電學(xué)導(dǎo)電性，較好地兼顧了TCO層的電學(xué)導(dǎo)電性與透過(guò)性，有利于增大電池的有效電流，提高HJT電池的轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)研發(fā)人員：張聞斌,張忠衛(wèi),楊均炎,沈文忠,李正平,賀禮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽乾景宇辰新能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21