[发明专利]一种由非晶硅/晶体硅/β-FeSi2组成的异质结太阳电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型结构的太阳电池，特别是是一种由非晶硅/晶体硅/β-FeSi₂组成的异质结太阳电池。

背景技术

硅异质结太阳电池在晶硅衬底上沉积一层非晶硅作为发射区，有效的避免了传统晶硅电池高温扩散工艺，减小了对硅片的热损伤，降低了能量消耗，另外，非晶硅薄膜还可以对硅片表面形成良好的钝化，获得较高的开路电压和转换效率，而且温度系数也更小，电池高温性能更佳。硅异质结太阳电池采用是晶硅材料，其禁带宽度为1.12eV，由于在光电转换过程中，能量大于等于材料禁带宽度的光子可以在硅材料中激发出电子-空穴对，并转化成电能，晶硅电池可利用太阳光谱可达1.1μm，因此可获得较大的短路电流密度，但当硅材料所吸收光子能量小于禁带宽度时，光子能量将转换成热能耗散掉，并不能转换成电能，这就限制了光电转换效率的提高。

环境友好半导体薄膜材料β-FeSi₂具有0.80～0.92eV的直接带隙结构、吸收系数大、对太阳光谱利用范围宽、原材料丰富、稳定性好等优点，被认为是一种非常有前途的窄带隙光伏材料。虽然人们很早就认识到β-FeSi₂可以应用于太阳电池，但转换效率一直不高，其原因在于采用简单的FeSi2/Si组成的PN异质结很难实现足够高内建电势和开路电压，同时由于β-FeSi₂的有效可控掺杂较难实现，因此其光电转换效率难以达到晶硅电池的水平。

发明内容

1、发明目的

针对上述问题，本发明的目的在于克服现有硅异质结太阳电池和β-FeSi₂太阳电池的缺点，同时利用这两种电池的优点，提供一种由非晶硅/晶体硅/β-FeSi₂组成的异质结太阳电池。

2、技术方案

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种由非晶硅/晶体硅/β-FeSi₂组成的异质结太阳电池，包括依次叠层结合的受光面电极、透明导电层、p+型非晶硅层、p型晶体硅层、i型β-FeSi₂层、n+型非晶硅层和背金属电极，形成P⁺PIN⁺异质结结构。

所述受光面电极为Al、Ag、Au、Ni、Cu/Ni、Al/Ni或Ti/Pd/Ag电极，其厚度为100nm～400um，优选厚度为2um～200um。该受光面电极主要起收集受光面电流的作用。

所述透明导电层可采用ITO、AZO、FTO或其它元素掺杂的InO₃、SnO₂、ZnO中的任意一种或几种的组合。其厚度为60um～120um，优选厚度为70um～90um。该透明导电层具有较高的透光率和电导率，除了起到收集电流的作用外，还能达到减少表面反射的效果。

所述p+型非晶硅层可以是p型重掺杂的非晶硅层，也可以是本征非晶硅过渡层与p型重掺杂的非晶硅层形成的双层或多层结构。该p+型非晶硅层与p型晶体硅层形成异质结前表面场，对p型硅片表面形成良好的表面钝化，同时由于p+型非晶硅层具有宽的禁带宽度，因而能显著提高电池的开路电压。

所述p+非晶硅层可采用p型掺杂的a-Si:H、a-SiC:H、a-SiO:H、uc-Si:H、uc-SiC:H或uc-SiO:H中的任意一种或几种组合。

所述p型晶体硅层可以是p型单晶硅，或者是p型多晶硅，其电阻率为0.5～500Ωcm，厚度为20um～250um，优选厚度为50um～200um。该p型晶体硅层不仅作为光吸收层，同时用于沉积β-FeSi₂层的衬底材料。