[发明专利]一种电子选择性钝化接触结构、太阳能电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种电子选择性钝化接触结构、太阳能电池及制备方法，包括：晶硅衬底；遂穿钝化层，沉积在所述晶硅衬底上；电子传输层，沉积在所述遂穿钝化层上，所述电子传输层为氧化镁薄膜；透明电极，沉积在所述电子传输层上，所述透明电极为氧化锌透明电极；金属电极，沉积在所述氧化锌透明电极上。本发明兼具高透明度和优良钝化接触性能，既可以有效降低金属‑晶硅接触处载流子复合损失，又能减少寄生光学吸收，提高晶硅太阳电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种电子选择性钝化接触结构、太阳能电池及制备方法。

背景技术

太阳能光伏技术发展的主旋律是提高转换效率，降低制造成本，从而降低度电成本(LCOE)。目前，市场主流产品是基于高温掺杂同质结的PERC电池(Passivated Emitterand Rear Cell)，其转换效率极限约为24％，主要受限于晶硅-电极接触界面处的高载流子复合损失，以及重掺杂引起的俄歇复合、带隙变窄和自由载流子吸收。因此，降低晶硅-电极接触界面处的载流子复合损失，减少或去除掺杂工艺，是提高晶硅电池转换效率的关键。

针对PERC电池存在的问题，基于掺杂薄膜硅的钝化接触技术近年来受到业界的广泛关注，促进了晶硅电池转换效率的快速提升。非晶硅异质结(SHJ)和隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)是掺杂薄膜硅钝化接触的典型，其中SHJ由一层本征氢化非晶硅(a-Si:H)叠加一层掺杂a-Si:H组成，TOPCon则由一层隧穿SiO2叠加一层掺杂微晶硅(poly-Si)组成，其载流子选择性主要通过改变薄膜硅的掺杂类型来实现(分别采用磷和硼掺杂制备电子和空穴选择性钝化接触)。SHJ和TOPCon都具有非常好钝化接触性能(低暗饱和电流密度J0c和低接触电阻c)，基于SHJ和TOPCon技术制备的叉指背接触(IBC)电池的转换效率分别达到了26.7％和26.1％，创造了单结晶硅电池的世界纪录，被认为是PERC之后的下一代高效晶硅电池(T.Allen,et al.Nature Energy 2019,4,914)。然而，SHJ和TOPCon技术的主要问题是掺杂薄膜硅的寄生吸收较大，限制了晶硅电池的短路电流(J_sc)；其次薄膜硅的沉积设备成本较高(例如等离子体增强化学气相沉积PECVD和低压化学气相沉积LPCVD)，且需要使用有毒、易燃气体(如硅烷、磷烷和硼烷)。因此，研发寄生吸收小、沉积工艺简单的非硅薄膜钝化接触十分必要。

当前，基于掺杂薄膜硅钝化接触的高效TOPCon和SHJ晶硅电池的效率损失主要来源于硅薄膜的光学寄生吸收，限制了其短路电流。因此，开发寄生吸收小、钝化接触性能优异的钝化接触结构是进一步提升晶硅电池转换效率的关键，基于宽禁带金属化合物的钝化接触最有潜力。然而，截止目前仅有a-Si:H/MoO_x/ITO空穴选择性钝化接触成功应用于SHJ电池前端，取得了一定的进展，但是该结构热稳定性较差，钝化接触性能有待提高；而研发的电子选择性钝化接触皆用于晶硅电池的背端，通常仅数纳米叠加金属电极，由于表面等离子体基元的激发造成的近红外吸收损失较大；少数报道的高透明电子选择性钝化接触，如a-Si:H/TiO₂/ITO，其钝化接触性能较差(特别是接触电阻较大)，器件转换效率很低。高透明、钝化接触性能优异的电子选择性钝化接触还未成功研发，但对于进一步提升晶硅电池效率至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子选择性钝化接触结构、太阳能电池及制备方法，兼具高透明度和优良钝化接触性能，既可以有效降低金属-晶硅接触处载流子复合损失，又能减少寄生光学吸收，提高晶硅太阳电池的光电转换效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电子选择性钝化接触结构，包括：

晶硅衬底；

遂穿钝化层，沉积在所述晶硅衬底上；

电子传输层，沉积在所述遂穿钝化层上，所述电子传输层为氧化镁薄膜；

透明电极，沉积在所述电子传输层上，所述透明电极为氧化锌透明电极；