[发明专利]一种晶硅/非晶硅异质结电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种晶硅/非晶硅异质结电池，包括：基底，所述基底为晶体硅片；在所述基底正面依次生长的i型本征非晶硅薄膜、P型非晶硅薄膜及多层TCO薄膜；在所述基底背面依次生长的i型本征非晶硅薄膜、N型非晶硅薄膜及多层TCO薄膜；及在TCO薄膜上设置的金属电极。本发明中电池通过制成多层TCO薄膜，进一步大幅度加强整体的钝化作用效果，使少子寿命这一关键参数得到大幅度提升，可以达到提高开路电压、短路电流和填充因子的目的，使HJT电池的效率大幅度提升。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体的说是涉及一种晶硅/非晶硅异质结电池及其制备方法。

背景技术

异质结(HJT)是指由两种不同的半导体材料组成的结，非晶硅/晶体硅所形成的界面即属于异质结界面。早在1951年，Grigorovici就已经提出了异质结的概念，但是直到1960年才第一次制造成功异质结器件。

而关于非晶硅/晶体硅硅基异质结的研究有以下几个里程碑事件：(1)、第一个非晶硅/晶体硅异质结器件。Grigorovici等1968年在单晶硅衬底上首次报道实现了非晶硅/晶体硅异质结，当时采用的是热蒸发的方法沉积非晶硅,所以非晶硅层中不含氢，制备的非晶硅薄膜缺陷密度较高。(2)、第一个氢化非晶硅/晶体硅异质结器件。随着PECVD技术的发展，采用PECVD方法沉积的非晶硅薄膜因含有氢，能够饱和悬挂键而实现良好的钝化作用因而缺陷密度较低。1974年，Fuhs等首次实现了氢化非晶硅/晶体硅(aSi:HcSi)异质结器件。(3)、第一个非晶硅/晶体硅异质结用于太阳电池。非晶硅/晶体硅异质结的光伏响应从一开始就被提及，引起了人们的极大兴趣。1983年，Okuda等获得了转换效率为12.3％的叠层电池(电池面积为0.25cm²)，这是第一个报道应用a-Si:H/c-Si异质结。(4)、第一个带本征薄膜层的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池。1991年，日本三洋电机(已并入松下公司)首次将本征非晶硅薄膜用于非晶硅/晶体硅异质结太阳电池,在p型非晶硅和n型单晶硅的p-n异质结之间插入一层本征非晶硅，实现异质结界面的良好钝化效果，获得的电池效率达到18.1％(电池面积为1cm²)，当时为低温(<200℃)形成PN结太阳电池的最高效率。他们将该电池命名为HIT(Heterojunction with intrinsic thin-layer)电池。取不同的首字母，也被称为HJT电池。(5)、非晶硅/晶体硅异质结太阳电池实现批量化生产。1997年，三洋公司的HIT电池实现批量化生产，并推出了适应不同应用场合的HJT电池组件。(6)、非晶硅/晶体硅异质结太阳电池转换效率不断提升。三洋公司在带本征薄膜层的非晶硅/体硅异质结太阳电池研发和生产领域一直处于领先地位，其研发的面积大小为100cm²左右的HJT电池转换效率连续突破20％、21％、22％、23％重要关口。2013年2月，松下公司(已并购三洋)宣布HJT电池的转换效率最高已达24.7％，超过了Sunpower公司的IBC电池的最高效率(24.2％)而打破了大面积太阳能电池的世界纪录，该HJT电池的面积为1018cm²，开路电压为750mV，短路电流密度39.5mA·cm²，填充因子为83.2％。

从2014年初Panasonic的25.6％打破UNSW保持了近20年的记录开始，Panasonic，SHARP和Kaneka先后超越25％。日本化学品制造商Kaneka Corporation的研究人员于2016年底将HJT电池光电转换率提升到26.3％，打破了之前松下25.6％的纪录。目前，叠加了IBC技术后的HJT电池能展现出更惊人的转化效率，目前已达26.63％。

为了HJT电池的效率大幅度提升，研制一种能够使少子寿命这一关键参数得到大幅度提升的异质结电池是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种提高开路电压、短路电流和填充因子的目的，从而使HJT电池的效率大幅度提升的晶硅/非晶硅异质结电池及其制备方法。