[发明专利]异质结太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种异质结太阳能电池及其制备方法。

背景技术

目前，基于同质PN结的晶体硅太阳电池在光伏市场中占据主导地位。但常规晶体硅电池的效率提升已接近极限。早在1985年，美国科学家E.Yablonovitch就提出，同质PN结并不是太阳电池的理想结构。理想结构应该为异质结结构。异质结太阳能电池理论上可获得更低的反向饱和电流，更高的开路电压和光电转化效率。另外，异质结的形成在低温下可实现，不需要常规晶体硅太阳能电池形成同质PN结的高温(～900℃)扩散工艺。因而，其生产流程可以大大简化且能量投入降低。同时，低温工艺将使生产过程作用于硅片的热损伤和热变形减小，对硅片的纯度要求降低，且允许使用更薄的硅片为衬底。这些特点使得异质结太阳电池的生产成本有较大的下降空间。

目前，异质结太阳能电池一般采用非晶硅-晶体硅的异质结结构，即掺杂非晶硅与晶体硅片构成PN结。然而，该类型的异质结太阳能电池中，由于掺杂非晶硅具有一定的局限性；例如非晶硅对光的吸收能力较强，使得进入晶体硅的有效入射光减少，造成较大的光学损失。因此，亟需一种取代非晶硅异质结结构的异质结太阳能电池。

发明内容

基于此，有必要针对现有的异质结太阳能电池中异质结中的非晶硅局限性的问题，提供一种取代非晶硅的异质结结构的异质结太阳能电池。

一种异质结太阳能电池，包括：晶体硅片，依次位于所述晶体硅片的一侧上的第一选择层、第一透明导电层、及第一电极，以及位于所述晶体硅片的另一侧的第二电极；

其中，所述晶体硅片为N型晶体硅片，所述第一选择层为空穴选择性接触层，所述第一选择层的功函数大于等于5.3eV；

或，

所述晶体硅片为P型晶体硅片，所述第一选择层为电子选择性接触层，所述第一选择层的功函数小于等于3.9eV。

本发明提供了一种新型的异质结太阳能电池，由于采用第一选择层，在晶体硅片近表面形成PN结，代替非晶硅-晶体硅异质结结构，从而取消了非晶硅，因此也避免了非晶硅造成的局限，例如非晶硅光吸收而造成的光损失。本发明的异质结太阳能电池，采用第一选择层，且由于第一选择层与晶体硅片的功函数相差较大，使得晶体硅片的表面发生很大的能带弯曲，进而在晶体硅片的表面形成反型层或积累层，获得电子或空穴选择性接触；选择性接触可以有效抑制电子空穴的复合，使得电池可以获得较高的开路电压。另外，满足第一选择层的材料众多，可以有多种选择，从而还克服了非晶硅材料选择单一的缺陷。

在其中一个实施例中，所述异质结太阳能电池还包括位于所述第一选择层与所述晶体硅片之间的第一钝化层。

在其中一个实施例中，所述第一钝化层为本征非晶硅或非化学计量的硅氧化合物。

在其中一个实施例中，所述第一钝化层的厚度为1～3nm。

在其中一个实施例中，所述异质结太阳能电池还包括位于所述第二电极与所述晶体硅片之间的第二选择层；

当所述第一选择层为空穴选择性接触层时，所述第二选择层为电子选择性接触层；

当所述第一选择层为电子选择性接触层时，所述第二选择层为空穴选择性接触层。

在其中一个实施例中，所述异质结太阳能电池还包括位于所述第二选择层与所述晶体硅片之间的第二钝化层。

在其中一个实施例中，所述空穴选择性接触层选自非化学计量的钼氧化合物或非化学计量的钨氧化合物；所述电子选择性接触层选自金属卤化物，所述金属卤化物中的金属选自碱金属和碱土金属中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述空穴选择性接触层的厚度为5～10nm；所述电子选择性接触层的厚度为1～3nm。

本发明还提供了一种上述异质结太阳能电池的制备方法。

一种异质结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

在晶体硅片的一侧形成第一选择层；当所述晶体硅片为N型晶体硅片，所述第一选择层为空穴选择性接触层，所述第一选择层的功函数大于等于5.3eV；当所述晶体硅片为P型晶体硅片，所述第一选择层为电子选择性接触层，所述第一选择层的功函数小于等于3.9eV；

在所述第一选择层上形成第一透明导电层；

在所述第一透明导电层上形成第一电极；

在所述晶体硅片的另一侧形成第二电极。

上述制备方法，可克服现有异质结太阳能电池非晶硅所带来的缺陷。另外，其工艺容易控制，产能大，有利于异质结太阳能电池的工业化大规模生产。