[發明專利]空穴傳輸層及其制作方法、鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池及其制作方法

在審

• 申請號: 202010367037.3
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111640867A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘇州聯諾太陽能科技有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48;H01L27/30
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 孔令聰

本發明涉及一種空穴傳輸層及其制作方法、鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池及其制作方法。一種空穴傳輸層的制作方法，空穴傳輸層用于鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池，空穴傳輸層的制作方法包括如下步驟：采用原子層沉積技術在襯底上形成保護層；以及采用磁控濺射技術在保護層上形成金屬氧化物層，得到空穴傳輸層。上述用于鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池的空穴傳輸層的制作方法，由于采用原子層沉積技術制作保護層，采用磁控濺射技術在保護層上制作金屬氧化物層，因此既可以實現低溫工藝，又可以大規模生產。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，特別是涉及一種空穴傳輸層及其制作方法、鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池及其制作方法。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池由于具有光電轉換效率高、成本低、制作簡單等突出優點，成為最具前景的太陽能電池并且成為研究熱點。目前鈣鈦礦太陽電池的點電池效率已經達到23.3％。目前應用于鈣鈦礦太陽電池的材料一般帶隙大于1.5eV，并且通過摻雜可以進一步提高鈣鈦礦吸收層的帶隙至1.65eV以上。寬帶隙的鈣鈦礦吸收層非常有利于和晶硅太陽電池(SHJ，Silicon Hetero junctionsolar cell)組成鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池。如圖1所示，傳統的鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池100'包括依次層疊的背面導電柵線110'、背面透明導電層120'、硅基異質結電池130'、隧穿結140'、鈣鈦礦電池150'、正面透明導電層160'和正面導電柵線170'。圖1中箭頭所指的方向為光照方向。其中，硅基異質結電池130'包括依次層疊的非晶硅p層131'、非晶硅i層132'、晶體硅片133'、非晶硅i層134'與非晶硅n層135'。隧穿結140'包括硅基薄膜隧穿結的n層141'與硅基薄膜隧穿結的p層142'。鈣鈦礦電池150'包括依次層疊的空穴傳輸層151'、吸收層152'與電子傳輸層153'。

目前鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池的光電轉換效率已經達到27.3％，同時有優于鈣鈦礦單結電池的穩定性。然而，鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池的實際效率和理論效率依然有較大的差距，進一步優化電池結構，優化器件設計，是未來的提高鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池效率的工作重點之一。

傳統的鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池一般采用氧化鎳、spiro-OMetAD、Spiro-TTB或者PTAA等材料作為鈣鈦礦頂電池的空穴傳輸層材料。由于spiro-OMetAD、Spiro-TTB和PTAA等有機物材料的穩定性較差，應用于鈣鈦礦/SHJ疊層太陽能電池，會導致電池的使用壽命較低。而采用氧化鎳等無機材料作為鈣鈦礦/SHJ疊層太陽能電池的空穴傳輸層會顯著提高其使用壽命。以氧化鎳為例，傳統的采用氧化鎳等無機材料作為鈣鈦礦/SHJ疊層太陽能電池的空穴傳輸層的制作方法為，采用氧化鎳納米顆粒懸濁液旋涂，或者采用含鎳的有機材料乙酰丙酮鎳在襯底上高溫氧化分解形成氧化鎳。然而，采用氧化鎳納米顆粒懸濁液旋涂的方法無法應用于大規模生產；而采用含鎳的有機材料乙酰丙酮鎳在襯底上高溫氧化分解形成氧化鎳的方法需要500℃以上的高溫，會加大生產能耗，并且在SHJ電池上鍍膜時會損傷SHJ電池。

發明內容

基于此，有必要提供一種空穴傳輸層及其制作方法、鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池及其制作方法，既可以實現低溫工藝，又可以大規模生產。

一種空穴傳輸層的制作方法，所述空穴傳輸層用于鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池，空穴傳輸層的制作方法包括如下步驟：

采用原子層沉積技術在襯底上形成保護層；以及

采用磁控濺射技術在所述保護層上形成金屬氧化物層，得到空穴傳輸層。

上述用于鈣鈦礦/硅基異質結疊層太陽能電池的空穴傳輸層的制作方法，由于采用原子層沉積技術制作保護層，采用磁控濺射技術在保護層上制作金屬氧化物層，因此既可以實現低溫工藝，又可以大規模生產。