[发明专利]不连续结晶硅基薄膜、异质结晶体硅太阳电池及制备方法

说明书

本发明提供一种不连续结晶硅基薄膜、异质结晶体硅太阳电池及制备方法，不连续结晶硅基薄膜制备包括：提供一晶体硅衬底；于晶体硅衬底的至少一个表面沉积不连续结晶硅基薄膜，其包括无定形硅基结构和结晶化硅基结构。通过上述方案，本发明提供的不连续结晶化硅基薄膜，无序部分用于提高少子寿命，结晶部分用于提高载流子的有效输运，可以有效提高晶体硅衬底的钝化效果；通过调沉积参数可以得到高质量且不完全结晶的硅基薄膜，利用该薄膜内富含的原子氢有效钝化晶体硅表面的悬挂键；利用该薄膜的部分结晶化结构提高载流子寿命和增强场效应，实现对电子和空穴两种载流子的有效收集，从而有效提高表面使用硅基薄膜钝化层的晶体硅太阳电池的转换效率。

技术领域

本发明属于太阳电池及其制造领域，特别是涉及一种不连续结晶化硅基薄膜、异质结晶体硅太阳电池及制备方法。

背景技术

能源是一个国家赖以生存和发展的动力。在化石能源日益枯竭和环境问题凸显的时代，新型可替代能源的研究将为国民经济持续发展提供有力的保障。太阳能可以稳定而持续的输出，在清洁能源中更具竞争力。

目前，各种构型的晶体硅(c-Si)组件占据市场份额的90％以上，从发电量和节约成本两方面考虑，高效组件在光伏系统安装中占有绝对优势，获得高效率晶体硅太阳电池是获得高效组件的基础，晶体硅表面钝化技术是高效率晶体硅太阳电池中的关键，有效的表面钝化可以提高载流子的寿命，提高太阳电池的开路电压及光电性能。

然而，现有技术中大多采用氢化非晶硅(a-Si:H)基薄膜钝化晶体硅表面的异质技术，可以使硅异质结(SHJ)太阳电池的开路电压升到740mV，且利用该异质技术结合背接触结构制备的太阳电池现已达到26.33％的转换效率。晶体硅异质结太阳电池用钝化层为非晶硅薄膜，且利用非晶硅薄膜钝化晶体硅表面后的载流子复合速率低于10cm/s，由于非晶硅网络内的键长和键角的变化，使得薄膜结构从短程无序和短程有序。晶体硅衬底有序的结构导致薄膜初始生长极易外延形成多晶硅薄层，弱化表面钝化性能，如果使用高无序度硅基薄膜可以抑制外延，但载流子的迁移率被降低，器件的性能受到限制。

因此，提供一种硅基薄膜以及异质结晶体硅太阳电池，以解决现有技术中晶体硅表面钝化层的上述问题，并进一步获得高效率异质结晶体硅太阳电池实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种不连续结晶硅基薄膜、异质结晶体硅太阳电池及制备方法，用于解决现有技术中的晶体硅钝化层可能出现在晶体硅表面的多晶外延和高缺陷界面以及非晶钝化层中载流子迁移率低，引起的太阳电池性能劣化的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种不连续结晶硅基薄膜的制备方法，包括如下步骤：

1)提供一晶体硅衬底；

2)于所述晶体硅衬底的至少一个表面沉积不连续结晶硅基薄膜，所述不连续结晶硅基薄膜包括无定形硅基结构和结晶化硅基结构。

作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，形成所述不连续结晶硅基薄膜的工艺为气相沉积工艺或非真空化学沉积薄膜工艺。

作为本发明的一种优选方案，所述化学气相沉积工艺包括等离子体化学气相沉积工艺、热丝化学气相沉积工艺及光催化化学气相沉积工艺。

作为本发明的一种优选方案，控制所述化学气相沉积工艺的气体压强、等离子体辉光状态、反应气体比例、所述晶体硅衬底表面温度；或者热丝化学气相沉积工艺中热丝的电流或功率；或者非真空化学溶液涂覆工业中的基底温度和后处理温度中至少一种，以控制所述不连续结晶硅基薄膜的结构。

作为本发明的一种优选方案，所述不连续结晶硅基薄膜中的所述结晶化硅基结构包括晶粒、不规则结晶化薄膜或规则结晶化薄膜中的至少一种。

作为本发明的一种优选方案，在所述不连续结晶硅基薄膜沉积前或沉积过程中，进行等离子体处理以形成所述晶粒。