[發(fā)明專利]一種多鐵氧化物叉指背接觸太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610105495.3
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105742493B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳劍輝;麥耀華;沈艷嬌;陳兵兵;許穎;代秀紅;劉保亭
• 申請（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號: H01L49/02
• 分類號: H01L49/02
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡?biāo)事務(wù)所有限公司13112
• 代理人: 胡素梅,白海靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種多鐵氧化物叉指背接觸太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

高能量轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池是未來人們利用太陽能的重要技術(shù)保障。目前，地面電站采用的電池技術(shù)中，IBC（Interdigitated Back Contact，叉指背接觸）太陽能電池取得了最高的能量轉(zhuǎn)換效率（25.6%）。現(xiàn)有IBC太陽能電池的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。太陽光從正面入射，產(chǎn)生大量的光生載流子，即電子-空穴對。與常見的太陽能電池不同的是，IBC太陽能電池的p-n結(jié)和背場n⁺-n高低結(jié)都位于電池的背面，并且交叉排列，形成叉指結(jié)構(gòu)。載流子的分離和輸運(yùn)依靠兩個場，一是p-n結(jié)附近由n指向p的內(nèi)建場，二是高低結(jié)n⁺-n附近由n⁺指向n的背場，這兩個場方向相反，一邊利于空穴的漂移，一邊利于電子的漂移。

IBC電池雖然具有較高的能量轉(zhuǎn)化效率，但是其制備工藝非常復(fù)雜。常規(guī)制作IBC太陽能電池的工藝流程大致為：硅片清洗—表面制絨—雙面擴(kuò)散摻雜—去玻璃層—絲網(wǎng)印刷阻擋層—刻蝕形成第一導(dǎo)電指區(qū)—擴(kuò)散形成第二導(dǎo)電指區(qū)—正面制備減反射層—背面制備背鈍化層—絲網(wǎng)印刷第一電極和第二電極—燒結(jié)—激光燒結(jié)。

以上僅是制作IBC太陽能電池的主要步驟，在實際生產(chǎn)過程中制作IBC太陽能電池的技術(shù)細(xì)節(jié)及相應(yīng)的操作步驟也非常多，繁多的步驟和復(fù)雜的工藝使IBC太陽能電池的生產(chǎn)效率較低，并且生產(chǎn)成本也較高，給IBC太陽能電池的發(fā)展造成了困難。

IBC太陽能電池結(jié)構(gòu)屬于晶體硅電池結(jié)構(gòu)的一種，目前IBC電池效率的發(fā)展已經(jīng)接近晶體硅電池的理論極限（29%）。這一理論限制是由常規(guī)太陽能電池的基本物理原理決定的。由正常光伏效應(yīng)的原理可知，太陽能電池的開路電壓不可能超過吸收層材料的帶隙。例如：硅太陽能電池中的硅材料的帶隙為1.1eV，那么硅太陽能電池的開路電壓肯定不會超過1.1V（當(dāng)前最高的硅太陽能電池的開路電壓是0.75V)。這種理論上的局限性限制了IBC太陽能電池效率的進(jìn)一步提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一就是提供一種多鐵氧化物叉指背接觸太陽能電池，以解決現(xiàn)有的叉指背接觸太陽能電池效率受限制不能進(jìn)一步提升的問題。

本發(fā)明的目的之二就是提供一種多鐵氧化物叉指背接觸太陽能電池的制備方法，該制備方法工藝簡單，制備成本低，且所制備的電池的效率較高。

本發(fā)明的目的之一是這樣實現(xiàn)的：一種多鐵氧化物叉指背接觸太陽能電池，包括玻璃襯底，在所述玻璃襯底上制有透明導(dǎo)電薄膜，在所述透明導(dǎo)電薄膜上生長有多鐵氧化物薄膜，生長所述多鐵氧化物薄膜時通過掩膜版在所述透明導(dǎo)電薄膜上預(yù)留有極化電極區(qū)域；在所述多鐵氧化物薄膜上制有叉指型結(jié)構(gòu)電極，所述叉指型結(jié)構(gòu)電極包括交叉排列的第一電極和第二電極；在所述透明導(dǎo)電薄膜的所述極化電極區(qū)域上制有極化電極；通過所述極化電極和所述第一電極可實現(xiàn)對所述多鐵氧化物薄膜上與第一電極對應(yīng)的第一指區(qū)的極化，通過所述極化電極和所述第二電極可實現(xiàn)對所述多鐵氧化物薄膜上與第二電極對應(yīng)的第二指區(qū)的極化，且所述第一指區(qū)和所述第二指區(qū)被極化后的極化場方向相反。

所述透明導(dǎo)電薄膜為In₂O₃:F、In₂O₃:SnO₂、In₂O₃:WO₃、In₂O₃:MoO₃、ZnO:Al或 ZnO:B導(dǎo)電薄膜。

所述多鐵氧化物薄膜為鐵酸鉍薄膜或摻雜的鐵酸鉍薄膜。

所述摻雜的鐵酸鉍薄膜中所摻的雜質(zhì)為Cr、Mn或La和Ni。

所述極化電極、所述第一電極和所述第二電極為Pt、Au、Ag、Al、Cu、Mo、Ni或這些金屬中的兩種或兩種以上的合金電極。

本發(fā)明的目的之二是這樣實現(xiàn)的：一種多鐵氧化物叉指背接觸太陽能電池的制備方法，包括如下步驟：

a、選取玻璃襯底，并進(jìn)行清洗；

b、采用物理氣相沉積法在所述玻璃襯底上制備透明導(dǎo)電薄膜；

c、借助于掩膜版遮擋所述透明導(dǎo)電薄膜上的部分區(qū)域，采用物理氣相沉積法或溶膠-凝膠法在所述透明導(dǎo)電薄膜上未遮擋的區(qū)域生長多鐵氧化物薄膜；所述透明導(dǎo)電薄膜上由掩膜版所遮擋的區(qū)域為預(yù)留的極化電極區(qū)域；

d、在所述多鐵氧化物薄膜上制備叉指型結(jié)構(gòu)電極，所述叉指型結(jié)構(gòu)電極包括交叉排列的第一電極和第二電極；