[發明專利]一種新型無摻雜的單晶硅異質結太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201810659457.1
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN108987501A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 黃仕華;王佳;芮哲;池丹;陸肖勵
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/0352;H01L31/074;H01L31/18
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 朱楓

本發明公開了一種新型無摻雜的單晶硅異質結太陽能電池及其制備方法，太陽能電池具有以下結構：Ag/ITO/MoO₃/SiO₂/c?Si/TiO₂/Al；制備時：先硅片清洗，然后依次沉積SiO₂鈍化層、沉積MoO₃、沉積背面TiO₂、沉積背面鋁背極、濺射ITO，最后制作柵線電極。本發明在MoO3/c?Si界面層插入SiO₂，在c?Si/Al之間插入TiO₂，此結構器件的開路電壓、短路電流和轉換效率較參考電池有一定提高。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，特別涉及一種新型無摻雜的單晶硅異質結太陽能電池及其制備方法。

背景技術

在最簡單的晶體硅異質結太陽能電池中，利用晶體硅(c-Si)兩側的n型和p型的氫化非晶硅(a-Si:H)薄膜實現電子和空穴的收集，為了減少載流子的復合，在c-Si和摻雜的a-Si:H薄膜之間各插入一層高質量的本征氫化非晶硅(i-a-Si:H)鈍化層。在這個結構中，前端發射極材料需要較高的禁帶寬度以保證太陽光透過，但a-Si:H相對狹窄的帶寬(1.6～1.8ev)和摻雜層的高缺陷密度，使得寄生光吸收發生在紫外和可見光譜范圍內，一定程度上影響器件性能。為了解決a-Si:H的窄帶隙問題，Ⅲ-Ⅴ族過渡金屬氧化物(如氧化鉬、氧化鎢、氧化釩等)可用于硅基電池的陽極材料，它們對空穴能有效地選擇性抽取。氧化鉬(MoO₃由于具有的寬帶隙(～3.3eV)、良好的載流子選擇性、高的功函數(～6.8eV)等特性，常作為有機和無機薄膜太陽能電池的空穴收集層。利用無摻雜的MoO₃替代p型a-Si:H來收集和傳導空穴，可以得到一種結構為Ag/ITO/MoO₃/c-Si/Al的硅基異質結太陽能電池，但這種結構電池的開路電壓比較低。

氧化鈦薄膜(TiO₂)由于其良好的熱穩定性和化學穩定性，寬禁帶、無毒、成本低和制備方便的優異性能，已經成為一種備受矚目的功能材料。本發明利用TiO₂作為電子傳輸層應用于MoO₃硅基異質結太陽能電池的陰極材料，可有效提高器件的短路電流。

對于異質結電池，界面鈍化是非常重要的研究課題，這對提高器件的開路電壓至關重要。而i-a-Si:H常作為鈍化層應用于硅基異質結中，制備i-a-Si:H需要使用危險氣體—硅烷，工藝復雜并且成本較高。因此，選擇一種低風險易制備并進一步降低制造成本的鈍化層材料非常重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型無摻雜的單晶硅異質結太陽能電池，本發明的另一目的是提供該種電池的制備方法。

為實現第一個發明目的，所采用的技術方案是這樣的：一種新型無摻雜的單晶硅異質結太陽能電池，其特征在于：具有以下結構：Ag/ITO/MoO₃/SiO₂/c-Si/TiO₂/Al。

為實現第二個發明目的，所采用的技術方案是這樣的：一種新型無摻雜的單晶硅異質結太陽能電池的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

A)硅片清洗；

B)沉積SiO₂鈍化層：硅片清洗后，立刻置于蒸發鍍膜機內蒸鍍SiO₂，主要步驟如下：

b1)當真空度達到1×10^-4Pa，調節電源電流，使得SiO₂蒸發速率為待速率穩定后打開基片擋板，開始蒸鍍；

b2)當厚度達到2nm時，立即關閉基片擋板，電流調零；在不破真空條件下，蒸鍍MoO₃；