[发明专利]用于晶硅异质结太阳电池的复合导电减反膜及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201711455501.9 申请日: 2017-12-28
公开(公告)号: CN108183137B 公开(公告)日: 2019-10-15
发明(设计)人: 王光红;王文静;赵雷;刁宏伟 申请(专利权)人: 中国科学院电工研究所
主分类号: H01L31/0216 分类号: H01L31/0216;H01L31/18
代理公司: 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人: 关玲
地址: 100190 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 氧化铟薄膜 共掺 沉积 纳米柱 导电 晶硅异质结太阳电池 溅射靶材表面 射频磁控溅射 折射率 复合 制备 薄膜 载流子 热处理 导电电极 复合薄膜 加权平均 掺杂层 电阻率 反射率 光反射 迁移率 波长 平行 电池
【说明书】:

一种用于晶硅异质结太阳电池的复合导电减反膜,由一层折射率为1.8~2.1的常规氢铪共掺氧化铟薄膜及一层折射率为1.4~1.6的纳米柱氢铪共掺氧化铟薄膜组成。常规氢铪共掺氧化铟薄膜沉积在太阳电池迎光面的掺杂层上,纳米柱氢铪共掺氧化铟薄膜沉积在常规氢铪共掺氧化铟薄膜上。采用的速率射频磁控溅射沉积常规氢铪共掺氧化铟薄膜,基片与溅射靶材表面平行,薄膜厚度70~90nm。采用的速率射频磁控溅射沉积纳米柱氢铪共掺氧化铟薄膜,基片与溅射靶材表面成一定角度,薄膜厚度10~30nm。典型的未经热处理的复合导电减反膜电阻率4.3×10‑4Ωcm,载流子浓度3.9×1020cm‑3,迁移率56.5cm2V‑1s‑1,在500‑1100nm波长范围内的加权平均反射率3.53%。本发明制备的复合薄膜起到电池导电电极及减少光反射的作用。

技术领域

本发明涉及一种太阳电池复合导电减反膜及其制备方法。

背景技术

为提高太阳电池的转换效率,在电池迎光面上通常需要制作光学减反膜,以保证尽可能多的光不被反射而进入到太阳电池内部被吸收。对于晶硅异质结太阳电池而言,透明导电氧化物(TCO)一方面作为电极,另一方面还起着类似传统晶硅电池上氮化硅层的表面减反射作用。

如果将纳米结构制作在电池表面的TCO减反射层上,可使减反射效果大大增强。在太阳电池中,TCO纳米薄膜多是二氧化锡掺杂氧化铟薄膜,其制备方法有化学气相沉积法[Kumar等,Appl.Phys.Lett.96(2010)053705;Wang等,Nanoscale Res.Lett.5(10)(2010)1682]、化学共沉淀法[Kim等,Materials Chemistry and Physics 86(1)(2004)210]、电子束蒸发法[Kim等,Advanced Materials 20(2007)801;Chiu等,Optics Express 17(23)(2009)21250;]、热蒸发法[Xue等,Appl.Phys.Lett 88(2006)201907;Wan等,Appl.Phys.Lett.85(20)(2004)4759]、溶胶-凝胶法[Li等,Particuology 9(2011)471]、溅射法[Fung等,Appl Phys A 104(2011)1075;Kalyanikutty等,Chemical Physics Letters408(2005)389]、热处理法[Maestre等,J.Appl.Phys.103(2008)093531]及脉冲激光沉积法[Yong等,Materials Letters 66(2012)280]等。其中化学气相沉积、热蒸发及热处理法需要较高的生长温度,不能与晶硅异质结太阳电池200℃左右的制备工艺相兼容。化学共沉淀法、溶胶-凝胶法等使用的有机溶剂会对太阳电池性能产生不良影响。脉冲激光沉积法不适合于大面积沉积,溅射法是在晶硅异质结电池上制备TCO薄膜的通用方法,因此采用溅射法制备TCO纳米结构更加值得研究。目前通过常规的溅射技术,基片与靶材表面平行,优化沉积参数已能制备出随机排布的ITO纳米晶须,但采用的温度相对较高,一般在300℃左右,且多采用Au等金属催化剂,这势必会影响材料的透过率。

采用常规射频磁控溅射技术制备一层常规导电层薄膜,然后在其上制备一层纳米减反射层将会具有较大优势。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的缺点,提出一种复合导电减反膜及其制备方法。本发明溅射沉积时基片与溅射靶材表面平行,制备常规氢铪共掺氧化铟薄膜,然后在其上沉积纳米柱氢铪共掺氧化铟薄膜,在晶硅异质结太阳电池迎光面的掺杂层上同时实现导电和减反射性能。

本发明复合导电减反膜由一层折射率为1.8~2.1的常规氢铪共掺氧化铟及一层折射率为1.4~1.6的纳米柱氢铪共掺氧化铟薄膜组成。所述的纳米柱氢铪共掺氧化铟薄膜沉积在常规氢铪共掺氧化铟薄膜上。所述常规氢铪共掺氧化铟薄膜的厚度为70~90nm,所述纳米柱氢铪共掺氧化铟薄膜的厚度为10~30nm。

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