[發明專利]疊層太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201310142882.0
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103219429A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 劉石勇;牛新偉;楊德仁;仇展煒
• 申請（專利權）人: 浙江正泰太陽能科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/076
• 代理公司: 北京漢昊知識產權代理事務所(普通合伙) 11370
• 代理人: 馮譜

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種疊層太陽能電池及其制備方法。

背景技術

硅基薄膜太陽能電池用料省、能耗低，可以在玻璃、不銹鋼和塑料等價格低廉的襯底上制備P-I-N型或N-I-P型結構的太陽能電池，這些特點使硅基薄膜太陽能電池成為以后進一步降低太陽能電池成本的希望。但是，由于非晶硅材料具有光致衰退效應，導致硅基薄膜太陽能電池的穩定性還有待提高，而且現在產業化的非晶硅單結太陽能電池的穩定光電轉換效率還較低。因此，如何提高硅基薄膜太陽能電池的光電轉換效率成為這種電池以后是否能夠大規模發展的關鍵。

針對上述問題，太陽能電池的研究者提出了疊層太陽能電池，成為改善硅基薄膜太陽能電池穩定性以及提高光電轉換效率的有效途徑。疊層太陽能電池指由至少兩個非晶硅基P-I-N結或N-I-P結所疊合構成的電池。由于疊層太陽能電池中非晶硅層的厚度相對單結太陽能電池要薄很多，因此可以有效地降低疊層太陽能電池的光致衰退，以及提高穩定性。此外，使用不同光學帶隙的材料分別作為疊層太陽能電池中非晶硅基P-I-N結或N-I-P結的本征層，可以拓寬太陽能電池對太陽光譜的吸收，從而有效提高太陽能電池的穩定光電轉換效率。

在疊層太陽能電池中，相鄰兩個P-I-N結（或N-I-P結）之間的連接處會形成一個反向的PN結，這個結通常稱作隧穿復合結。在光照下，疊層太陽能電池中各P-I-N結（或N-I-P結）的本征層內產生的光生電子和光生空穴會在內建場的作用下分別向N型摻雜層和P型摻雜層移動。相鄰兩個P-I-N結所產生的光生電子和光生空穴到達隧穿復合結界面后必須快速復合，否則會造成電荷積累、削弱內建場以及減少光生載流子的收集。因此，需要增加光生電子和光生空穴在隧穿復合結界面處的復合幾率，從而提高疊層太陽能電池的性能。

目前，在隧穿復合結界面處生長一層高缺陷態的復合層是增加光生電子和光生空穴在隧穿復合結界面處的復合幾率的有效方法之一。其中，在隧穿復合結界面生長一層高缺陷態復合層的方式主要包括以下兩種：

(1)在疊層太陽能電池隧穿復合結的界面處沉積一層薄的金屬氧化物（例如TiO_x和NbO_x），以此來提高隧穿復合結界面處的復合。但是，由于金屬氧化物的形成需要利用電子束蒸發的方式進行制備，無法與現有技術中制備疊層太陽能電池的等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）設備兼容，所以限制了這種方法的推廣應用。

(2)在P-I-N結（或N-I-P結）之間的NP界面插入帶隙較窄的重摻雜微晶硅（μc-Si）復合層、或缺陷態較高的重摻雜非晶硅（a-Si）層、或電導相對較高的重摻雜納米硅（nc-Si）層，可以提高空穴向界面的傳輸。由于這種方法需要較為精確地控制復合層的厚度以及摻雜比例，因此，不適用于在大面積襯底上制備疊層太陽能電池，從而影響疊層太陽能電池的大規模生產。

因此，希望提出一種可以克服上述問題的疊層太陽能電池及其制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種疊層太陽能電池及其制備方法。

根據本發明的一個方面，提供了一種疊層太陽能電池的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

提供襯底，在所述襯底上形成前電極；

在所述前電極上依次形成第一P型摻雜層、第一本征層以及第一N型摻雜層，構成第一P-I-N結；

對所述第一P-I-N結的表面進行等離子體氧化處理，形成氧化層；

在所述氧化層上依次形成第二P型摻雜層、第二本征層以及第二N型摻雜層，構成第二P-I-N結；

在所述第二P-I-N結上形成背電極。

根據本發明的另一個方面，還提供了一種疊層太陽能電池，該疊層太陽能電池依次包括襯底、前電極、第一P-I-N結、第二P-I-N結以及背電極，其中，在所述第一P-I-N結和所述第二P-I-N結之間存在通過等離子體氧化處理所形成的氧化層。

根據本發明的又一個方面，還提供了一種疊層太陽能電池的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

提供襯底，在所述襯底上形成背電極；

在所述背電極上依次形成第三N型摻雜層、第三本征層以及第三P型摻雜層，構成第三N-I-P結；

對所述第三N-I-P結的表面進行等離子體氧化處理，形成氧化層；

在所述氧化層上依次形成第四N型摻雜層、第四本征層以及第四P型摻雜層，構成第四N-I-P結；

在所述第四N-I-P結上形成前電極。