[发明专利]一种降低P型衬底HIT太阳能电池串阻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜太阳电池技术领域。特别地，本发明公开了一种降低P型衬底HIT太阳能电池串阻的技术。

背景技术

HIT（Heterojunction with intrinsic Thinlayer）太阳能电池以其高效、不需要复杂的制备工艺、温度系数小等特点而越来越引起人们的关注。通常HIT电池的结构为Ag/TCO/p-a-si:H/i-a-si:H/c-Si(n)/i-a-si:H/n-a-si:H/TCO/Ag（根据本领域惯用表达方式：a-si即amorphous silicon film，表示非晶硅薄膜，c-si即crystal silicion表示晶硅，i表示本征类型，p表示P型，n表示N型，H表示氢化；进一步的，上述HIT电池结构中，p-a-si:H表示P型氢化非晶硅薄膜、i-a-si:H表示本征氢化非晶硅薄膜、c-Si（n）表示N型晶硅、n-a-si:H表示N型氢化非晶硅薄膜）。由于非晶硅的导电性较差，所以在HIT的制作过程中，在电极和非晶硅层之间加一层TCO（透明导电氧化物）薄膜可以有效地增加载流子的收集。TCO薄膜具有光学透明和导电双重功能，对有效载流子的收集起着关键作用，可以减少光的反射，起到很好的陷光作用，是很好的窗口层材料。但是由于TCO的功函数（4.3eV-5.2eV）小于a-si(p)的功函数（5.4eV左右，视薄膜性质而定），因此TCO/a-si:H(p)间就形成了肖特基接触，肖特基接触会导致内建电场的降低从而导致开路电压的降低，且当势垒高度较大时还会引起一个附加的串阻。通常HIT电池中为了提高TCO的导电性，所采用的TCO薄膜功函数都不会太高，因为高的功函数意味着TCO的电阻率高，导电性差。因此TCO/p-a-si:H之间的势垒高度较高，大概在0.6eV左右。较高的势垒高度降低了电池的开路电压，同时也增加了串联电阻。

有关该问题的论述，可参阅相关文献：

Franz-Josef Haug et al.Prog.Photovolt:Res.Appl.(2011)

以上针对的是N型衬底HIT电池。对于另一种P型衬底HIT电池，其通常结构为Ag/TCO/p-a-si:H/i-a-si:H/c-Si(p)/i-a-si:H/n-a-si:H/TCO/Ag。此类HIT电池同样面临TCO薄膜与p-a-si:H之间的肖特基接触问题。不同的是，在P型衬底HIT电池中，肖特基接触对P型衬底HIT电池的主要影响是增加了串阻（简单来说，在P型衬底结构中，肖特基接触和PN结相距较远，耗尽层的改变影响不到PN结上，对开路电压影响较小）。

发明内容

本发明在现有的P型衬底HIT电池结构的基础上，对TCO与p-a-si:H之间的接触进行优化，达到降低串阻的目的。

具体来说，本发明将与p-a-si:H接触的TCO层制成由高功函数TCO层与低功函数TCO层构成的叠层。相比常规P型衬底HIT电池中的普通TCO薄膜，高功函数TCO层的功函数更为接近p-a-si:H的功函数，因此减小了接触面的势垒高度，降低了接触电阻。同时，通过高功函数TCO层和低功函数TCO层的组合，TCO叠层整体电阻率的提高并不明显。

根据本发明的一种P型衬底HIT太阳能电池，包括：P型晶硅衬底层；P型晶硅衬底层两侧的第一和第二本征氢化非晶硅层；第一本征氢化非晶硅层外侧的N型氢化非晶硅层；第二本征氢化非晶硅层外侧的P型氢化非晶硅层；N型氢化非晶硅层外侧的第一TCO层和电极；以及P型氢化非晶硅层外侧的第二TCO层和电极，其中，所述第二TCO层是由高功函数TCO层和低功函数TCO层组成的叠层，高功函数TCO层和P型氢化非晶硅层接触。

根据本发明的一种P型衬底HIT太阳能电池的制备方法，包括：在P型晶硅衬底层形成两侧形成第一和第二本征氢化非晶硅层；第一本征氢化非晶硅层外侧形成N型氢化非晶硅层；在第二本征氢化非晶硅层外侧形成P型氢化非晶硅层；在N型氢化非晶硅层外侧形成第一TCO层；在所述P型氢化非晶硅层外侧形成第二TCO层；在所述第一TCO层和第二TCO层上分别形成电极，其中，形成所述第二TCO层包括：在所述P型氢化非晶硅层外侧形成高功函数TCO层，然后形成低功函数TCO层。

根据本发明的一个方面，高功函数TCO层的功函数大于5eV。

根据本发明的一个方面，低功函数TCO层的功函数为4.6－4.8eV。

根据本发明的一个方面，低功函数TCO层和第一TCO层的功函数基本相同。