[发明专利]一种钝化接触太阳能电池的制备方法及其产品

说明书

本发明本提供了一种钝化接触太阳能电池的制备方法及其产品，通过在钝化隧穿层远离所述基底层的一侧依次沉积缓冲层和功能层，所述缓冲层和功能层均为金属，缓冲层金属的活泼性小于功能层金属的活泼性，然后在惰性气体下进行退火处理形成载流子收集层，退火温度控制在[Tc‑150℃，Tc+50℃]，所述Tc为缓冲层金属和功能层金属的共熔点，能够解决现有钝化接触太阳能电池的功能金属层不均匀、粘附力弱的问题。

【技术领域】

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种钝化接触太阳能电池的制备方法及其产品。

【背景技术】

2016年以来，载流子选择钝化接触晶硅太阳能电池逐步成为国际光伏领域的新热点，这是一种通过功能层对载流子(电子或空穴)进行收集的异质结电池结构，完全不同于传统的通过扩散制备的pn结电池。载流子选择钝化接触异质结晶硅太阳电池的典型特征在于通过异质结收集光生载流子，工艺上完全避免了传统晶硅电池需要采用高温扩散掺杂制备发射极的步骤，也免去了扩散后所需的磷/硼硅玻璃去除、清洗和边缘刻蚀等多个步骤。

相对于传统的扩散pn结晶硅电池，载流子选择钝化接触晶硅太阳能电池在器件物理上具有三个独特的优势：一、避免使用重掺杂层，能有效消除重掺杂层带来的附加电学和光学损失，具体包括：俄歇复合、SRH复合、寄生吸收等；二、采用不同的载流子收集材料，可以更大程度调节异质结的能带结构、减少寄生光学吸收；三、实现全面积的载流子收集，有效减少载流子输运距离。因此，此类异质结太阳能电池有望获得更高的开路电压、短路电流、填充因子，提升电池的整体性能。

载流子选择钝化接触晶硅太阳电池通常由三部分组成：基底层(通常采用晶硅)、钝化隧穿层、载流子收集层，此结构兼具钝化表面和有效收集载流子两大优点。事实上，有很多种材料可以作为此类异质结太阳电池的载流子收集层，采用低功函数和高功函数金属材料做电子和空穴收集层即为其中一种设计方式。

公开号CN106449781A、名称为“钝化接触太阳能电池”的专利文件公开了一种以硅为光学吸收层、以钝化隧穿层为中间层、以低功函数金属和高功函数金属分别作为电子与空穴的收集层，构筑载流子选择钝化接触晶硅太阳能电池；其制备方法是首先在晶硅表面沉积一层钝化隧穿层，之后直接沉积低功函数金属或高功函数金属。具体来说，该专利采用热蒸镀、磁控溅射、电子束蒸镀等常见物理沉积方式，在钝化隧穿层(如氧化硅、非晶硅、或氮氧化硅等)上直接沉积低功函数金属材料(如Ca,Mg,Ba,Ga,Li,Ce,Tb,Gd,Y,Nd,Lu,Th,Sc,La,U,Mg,Hf等)或高功函数金属材料(如Ni,Ir,Pt,Se等)。其中，热蒸镀方法的沉积原子能量最低，可以最大程度降低对衬底的轰击，减少界面损伤、提升界面质量，这也是目前最受广泛应用的制备方法。

然而，热蒸镀法却很难直接在钝化隧穿层上直接沉积一层均匀覆盖、厚度可控的功能金属层。其原因在于：

1)低功函数金属、高功函数金属大都是活泼的金属材料，金属性较强，在真空度并非十分高的热蒸镀制备过程中，很容易被氧化；2)金属氧化物大多是离子晶体，金属与氧之间形成很强的离子键，降低了金属在衬底上的润湿性和粘附力；3)热蒸镀的原子能量较低，因而在衬底上的粘附力较弱，非常不利于金属在钝化隧穿层上的吸附。

因此，采用常规的热蒸镀法制备性能活泼的低功函数或高功函数金属功能层材料时，容易导致金属层难以均匀覆盖、厚度不均匀、粘附力弱等缺点，严重影响了基于低/高功函数金属的载流子收集的异质结电池器件的性能。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种钝化接触太阳能电池的制备方法，能够解决现有钝化接触太阳能电池的功能金属层不均匀、粘附力弱的问题。本发明的另一目的是提供功能金属层均匀、粘附力强的钝化接触太阳能电池。

本发明的技术方案为：

一种钝化接触太阳能电池的制备方法，所述钝化接触太阳能电池包括依次层叠的基底层、钝化隧穿层以及载流子收集层，其特征在于，包括以下步骤：