[發明專利]一種具有局域非晶硅/晶體硅異質結特性的雙面太陽電池結構

在審

• 申請號: 201810198904.8
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108461553A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 袁吉仁;周浪;黃海賓;高超;岳之浩
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0224;H01L31/068
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

一種具有局域非晶硅/晶體硅異質結特性的雙面太陽電池結構，以n型晶體硅片作為基底，發射極面分為發射極?導電區域和鈍化?進光區域：前者由本征非晶硅鈍化層、重摻雜p型非晶硅層、金屬柵線I構成，后者由重摻雜p型晶體硅場鈍化層I、鈍化減反射層I構成；背電場面分為鈍化?進光區域和背電場?導電區域：前者由重摻雜晶體硅層、鈍化減反射層II構成；后者由本征非晶硅鈍化層II、重摻雜n型非晶硅、金屬柵線II構成。本發明保持了雙面進光特性，同時獲得高開路電壓和高短路電流的特性，提高了太陽電池的發電能力。相比于HIT和HAC?D結構完全避免貴重的透明導電氧化物的使用，同時減少了載流子在TCO上傳輸所造成的串聯電阻損耗。

技術領域

本發明屬于太陽電池和半導體器件領域。涉及太陽電池的制備技術。

背景技術

對于地面用太陽電池，雙面進光的結構實際發電量高于同等標稱功率的單面進光太陽電池的認識已經被行業普遍接受。目前主流的雙面進光太陽電池均是以n型晶體硅片為基底的。一種是基于pn同質結結構的n-PERT結構，特點是短路電流大，開路電壓低；另一類是以基于pn異質結結構的，以HIT結構為代表，特點是短路電流小，開路電壓高。如何提高前者的開路電壓和提高后者的短路電流一直是業內的難點，也是努力的方向。如能結合二者的特點，發明一種新的結構，同時獲得高短路電流、高開路電壓的優點，有望進一步提高雙面晶體硅太陽電池的性能。南昌大學以前的一項發明是在此方向上的一個進步（中國發明專利，No. 201510776929.8），其結構稱為HAC-D結構，意思是該結構結合了HAC（heterojunction of amorphous silicon and crystalline silicon）異質結和擴散制備的同質結( Diffused homojunction of crystalline silicon)）。相比于HIT結構可獲得更高的短路電流，并可保證HIT結構高開路電壓的特點。但該結構仍有進步空間，本發明就是對HAC-D結構的進一步改進。相比于HAC-D結構可進一步提高太陽電池的電流和開路電壓，降低串聯電阻，并減少貴重的透明導電氧化物（TCO）的用量。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種具有局域非晶硅/晶體硅異質結特性的雙面太陽電池結構，結合pn同質結高短路電流和pn異質結高開路電壓的優點，合理配置器件構成，以進一步提高晶體硅雙面太陽電池的發電效率，減少貴重原材料的消耗。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明所述的一種具有局域非晶硅/晶體硅異質結特性的雙面太陽電池結構，以n型晶體硅片（6）作為基底，其發射極面分為發射極-導電區域和鈍化-進光區域：發射極-導電區域由基底向外依次由本征非晶硅鈍化層（3）、重摻雜p型非晶硅層（2）、金屬柵線I（1）構成，鈍化-進光區域由基底向外依次由重摻雜p型晶體硅場鈍化層I（5）、鈍化減反射層I（4）構成。這兩個區域交叉分布且不重疊。

為提高金屬柵線I（1）與重摻雜p型非晶硅層（2）之間的接觸導電性，優選在二者之間插入一過渡TCO層。

本發明所述的鈍化減反射層I（4）優選氮化硅。

本發明所述的發射極與重摻雜p型晶體硅場鈍化層I（5）之間優選進行絕緣處理。

進一步地，為提高器件的性能，所述的重摻雜p型晶體硅場鈍化層I（5）的厚度優選1-300nm。

本發明所述的一種具有局域非晶硅/晶體硅異質結特性的雙面太陽電池結構，為雙面進光太陽電池，其正負電極分別位于n型晶體硅片（6）基底的兩個表面。太陽電池在發射極面之外的另外一面（背電場面）結構：分為鈍化-進光區域和背電場-導電區域：鈍化-進光區域由基底向外依次為重摻雜晶體硅層（7）、鈍化減反射層II（8）；背電場-導電區域由基底向外依次為本征非晶硅鈍化層II（9）、重摻雜n型非晶硅（10）、金屬柵線II（11）。這兩個區域交叉分布且不重疊。