[发明专利]一种用于薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池的陷光结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池的陷光结构，特别涉及一种利用金属纳米结构的表面等离子激元效应进行陷光的用于薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池的陷光结构。

背景技术

薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池是一种可以采用低成本实现的高效晶体硅太阳电池。这种太阳电池利用掺杂薄膜硅层在晶硅衬底上制作pn结。这层薄膜硅层通常只有十几个纳米厚，并且可以采用等离子体辅助化学气相淀积(PECVD)工艺在200℃以下淀积完成，因此，相比于传统的靠扩散制备pn结的太阳电池，薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池所需能量投入少，工艺也相对简单。薄膜硅层的带隙一般都大于晶硅衬底的带隙，这也有利于薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池获得高的开路电压。

但是，薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池的性能受到薄膜硅/晶体硅异质结界面的严重影响。界面态会构成载流子的复合中心，界面态密度过高，太阳电池性能下降。为了减少界面态，日本Sanyo公司开发了HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin Layer)太阳电池(美国专利申请20020069911-A1)，利用非晶硅层对晶硅表面进行钝化，从而改善了电池性能。然而，采用非晶硅钝化异质结界面的技术实现起来并不容易。特别是通常的太阳电池为了获得优异的陷光效果，需要对晶硅衬底表面进行织绒，比如采用碱性腐蚀液在硅片表面刻蚀出金字塔结构，织绒后的晶硅衬底表面具有更高的缺陷态密度，这样，对异质结界面进行钝化的难度就进一步增加。这是很多研究机构难以获得高性能薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池的主要原因。所以，必须找到既能获得良好陷光效果，又能改善异质结界面质量的有效方法。

利用金属纳米结构的表面等离子激元效应，可以获得很好的陷光效果。日本专利申请2009246025-A1公开了一种薄膜太阳电池结构，其中直接采用金属纳米颗粒构成的金属层作为背接触电极。国际专利申请2009012397-A2公开了一种肖特基结(半导体金属结，MS结构)光伏器件，其中采用含有金属纳米结构的金属层作为MS结的金属层，其可以吸收特定波长的光产生热电子。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种含有金属纳米结构的用于薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池的陷光结构。本发明既能使薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池获得优异的陷光效果，又能使薄膜硅/晶体硅异质结界面态密度降低，从而获得优异的太阳电池性能。

本发明在晶硅衬底的表面上制作金属纳米结构，利用金属纳米结构的表面等离子激元效应来获得陷光效果。这样，所采用的晶硅衬底的这个表面就不必再特意制作绒面，由此减少了薄膜硅/晶体硅异质结界面的界面态密度，利用本发明制备的太阳电池更容易获得高性能。

本发明所述的陷光结构包括：晶硅衬底，在所述晶硅衬底上的掺杂薄膜硅层，在所述掺杂薄膜硅层上的金属纳米结构，以及在所述金属纳米结构上的透明导电电极；并且，所述晶硅衬底与所述掺杂薄膜硅层相接的表面是没有经过特意织绒的。

或者，所述的陷光结构包括：晶硅衬底，在所述晶硅衬底上的掺杂薄膜硅层，在所述掺杂薄膜硅层上的透明导电电极，以及在所述透明导电电极上的金属纳米结构；并且，所述晶硅衬底与所述掺杂薄膜硅层相接的表面是没有经过特意织绒的。

或者，所述的陷光结构包括：晶硅衬底，在所述晶硅衬底上的掺杂薄膜硅层，在所述掺杂薄膜硅层上的透明导电电极，以及在所述透明导电电极内部的金属纳米结构；并且，所述晶硅衬底与所述掺杂薄膜硅层相接的表面是没有经过特意织绒的。

所述的金属纳米结构可以是纳米颗粒、纳米条、纳米盘、或者纳米空间网络结构。

在本发明的薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池的陷光结构中，还可以在所述晶硅衬底和所述掺杂薄膜硅层之间进一步含有一层本征薄膜硅层，所述的本征薄膜硅层起到钝化薄膜硅/晶体硅异质结界面的作用。

在本发明的薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池的陷光结构中，还可以在透明导电电极上进一步含有提高电流收集效率的金属栅线。

本发明的这种用于薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池的陷光结构，既可以用在太阳电池的迎光面上，也可以用在太阳电池的背光面上。

通过实施本发明，在保证薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池获得优异陷光效果的同时，可以获得更好的薄膜硅/晶体硅异质结界面质量，从而获得更好的太阳电池性能。

附图说明

图1本发明所述的用于薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池的陷光结构示意图；

图2实施例1中的陷光结构示意图；

图3实施例2中的陷光结构示意图；