[發明專利]一種晶硅異質結太陽電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201811278441.2
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109616533B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 于威;劉海旭;路萬兵;焦玉驍;辛利桃;許賀菊;傅廣生
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/0216;H01L31/074;H01L31/18
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 胡素梅

本發明提供了一種晶硅異質結太陽電池及其制備方法。所述晶硅異質結太陽電池的結構為：金屬柵線/透明導電電極/含鉬氧硫的空穴引出層/第一隧穿層/硅片/第二隧穿層/電子引出層/金屬背電極。所述含鉬氧硫的空穴引出層可以為MoO_3?xS_x單層薄膜結構，也可以為MoO_3?xS_x/MoO₃雙層薄膜結構，對于后者，MoO₃層應與第一隧穿層接觸。本發明所制備出來的基于含鉬氧硫的空穴引出層的晶硅異質結太陽電池，能有效降低材料的缺陷態密度和載流子表面復合速率，提高電池短路電流和內建電場。含鉬氧硫的空穴引出層對空穴的選擇性可調，且制作工藝簡單，具有較高的產業化推廣應用價值。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體地說是一種晶硅異質結太陽電池及其制備方法。

背景技術

近年來，光伏產業一直致力于尋找具有低成本制造優勢的晶體硅（c-Si）太陽電池技術。降低成本的策略包括使用超薄晶圓或質量較低的襯底，但無論如何都需要較低的材料消耗以及簡化的制造工藝。

過渡金屬氧化物（TMO）作為電子或空穴的選擇性接觸層在高效晶硅電池研究中受到人們的廣泛關注。TMO是具有功函數范圍寬（Φ_TMO=3~7 eV）和電導率可調（從絕緣性到金屬導電性）等特性的寬帶隙（E_g 3 eV）半導體材料，當用作電子或空穴選擇性接觸材料時可提供極大的靈活性。高功函數的V₂O₅、WO₃、MoO₃可作為空穴引出層材料，低功函數的TiO₂、SnO₂可作為電子引出層。同時，TMO較低的沉積溫度（T 200℃）可使制備工藝簡化并大幅降低生產成本。

非化學計量比的氧化鉬（MoO_x）通常通過熱蒸發法應用于制備晶體硅太陽電池的空穴引出層。該方法需要高真空設備而且對氧化物化學計量比的調控非常有限，這在一定程度上限制了薄膜傳輸空穴的性能。

發明內容

本發明的目的就是提供一種晶硅異質結太陽電池及其制備方法，該電池以寬帶隙過渡金屬氧化物MoO_3-xS_x作為空穴引出層，可有效提高材料的載流子傳輸能力，提升太陽電池的光伏性能。

本發明的目的是這樣實現的：一種晶硅異質結太陽電池，其結構為：金屬柵線/透明導電電極/含鉬氧硫（MoO_3-xS_x）的空穴引出層/第一隧穿層/硅片/第二隧穿層/電子引出層/金屬背電極。含鉬氧硫的空穴引出層具有寬帶隙、高透過率和高載流子傳輸能力。

所述含鉬氧硫的空穴引出層可以為MoO_3-xS_x單層薄膜結構，也可以為MoO_3-xS_x/MoO₃雙層薄膜結構，對于后者，MoO₃層應與第一隧穿層接觸。MoO_3-xS_x單層薄膜的厚度為3nm-8nm。MoO_3-xS_x/MoO₃雙層薄膜結構中，MoO₃層的厚度為0.5nm-5nm，MoO_3-xS_x層的厚度為3nm-8nm。

MoO_3-xS_x薄膜中鉬的組分比為29%-45%，硫的組分比為1.5%-15%，氧的組分比為53%-67%。

含MoO_3-xS_x的空穴引出層的帶隙為2.8eV~3.9eV，接觸電阻（ρ_c）為10~50mΩ?cm²，薄膜材料厚度為3nm~8nm。