[發明專利]一種高效背反射晶體硅異質結太陽電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202110413537.0
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113140640B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 張麗平;姚宇波;劉正新;劉文柱;石建華
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0747;H01L31/20
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 宋麗榮

本發明涉及一種高效背反射晶體硅異質結太陽電池，其包括異質結主體結構和背反射結構，異質結主體結構包括作為吸收層的n型晶體硅襯底，其具有對稱結構的窗口層和背場層；背場TCO薄膜連接在n型晶體硅襯底的背場層，背反射結構包括第一介電薄膜和第一金屬薄膜，第一介電薄膜沉積在背場TCO薄膜上，第一金屬薄膜沉積在第一介電薄膜上。本發明還涉及一種高效背反射晶體硅異質結太陽電池的制備方法。根據本發明的高效背反射晶體硅異質結太陽電池可以提升異質結主體結構的短路電流密度和提高轉換效率，使得高效背反射晶體硅異質結太陽電池對長波段的光譜響應明顯增加，減少自然光的吸收損失，從而獲得更高的轉換效率。

技術領域

本發明涉及太陽電池，更具體地涉及一種高效背反射晶體硅異質結太陽電池及其制備方法。

背景技術

能源是一個國家賴以生存和發展的動力。在化石能源日益枯竭和環境問題凸顯的時代，新型可替代能源的發展將為國民經濟持續發展提供有力的保障。太陽能可以穩定而持續的輸出，在清潔能源中更具競爭力。目前，各種構型的晶體硅(c-Si)組件占據市場份額的90％以上，從發電量和節約成本兩方面考慮，高效組件在光伏系統安裝中占有絕對優勢。獲得高效率晶體硅太陽電池是獲得高效組件的基礎，高效晶體硅太陽電池的開發可以獲得更高效率的組件。晶體硅異質結(SHJ)太陽電池憑借著低溫制備工藝(低于200℃)、高開路電壓、溫度系數低、光照穩定性好等優點從眾多晶體硅太陽電池中脫穎而出，成為高效晶體硅太陽電池的開發熱點。盡管SHJ電池利用非晶硅薄膜出色的鈍化作用獲得了極高的開路電壓，但晶體硅在900-1200nm的吸收系數低，現有的SHJ電池存在大量的光逃逸損失，限制了SHJ電池短路電流密度的提升，同時也制約了轉換效率的提升。

發明內容

為了解決現有技術中的太陽光照射SHJ電池僅有一小部分光被電池吸收的問題，本發明提供一種高效背反射晶體硅異質結太陽電池及其制備方法。

根據本發明的高效背反射晶體硅異質結太陽電池，其包括異質結主體結構和背反射結構，其中，異質結主體結構包括作為吸收層的n型晶體硅襯底，其具有對稱結構的窗口層(即第一表面)和背場層(即第二表面)；背場TCO薄膜(即背場透明導電氧化物薄膜)連接在n型晶體硅襯底的背場層，背反射結構包括第一介電薄膜和第一金屬薄膜，第一介電薄膜沉積在背場TCO薄膜上，第一金屬薄膜沉積在第一介電薄膜上。

通過背反射結構，根據本發明的高效背反射晶體硅異質結太陽電池可以提升異質結主體結構的短路電流密度和提高轉換效率，使得高效背反射晶體硅異質結太陽電池對長波段的光譜響應明顯增加，減少自然光的吸收損失，即減少入射光的逃逸損失，從而獲得更高的轉換效率。具體地，第一介電薄膜和第一金屬薄膜能夠將光反射回作為吸收層的n型晶體硅襯底，有效提高高效背反射晶體硅異質結太陽電池的長波段光譜響應。

優選地，第一介電薄膜的折射率小于背場TCO薄膜的折射率，且在高效背反射晶體硅異質結太陽電池存在光譜響應的300nm-1200nm波段吸收系數k為0。

優選地，異質結主體結構還包括：窗口本征非晶硅薄膜沉積在n型晶體硅襯底的窗口層上，n型摻雜非晶硅薄膜、窗口TCO薄膜(即窗口透明導電氧化物薄膜)和窗口金屬柵極依次沉積在窗口本征非晶硅薄膜上，背場本征非晶硅薄膜沉積在n型晶體硅襯底的背場層上，p型摻雜非晶硅薄膜、背場TCO薄膜和背場金屬柵極依次沉積在背場本征非晶硅薄膜上

優選地，TCO薄膜(即窗口TCO薄膜和背場TCO薄膜)分別為包含銦基或氧化鋅基的TCO薄膜。在優選的實施例中，TCO薄膜的材料為銦錫氧(ITO)、銦鎢氧(IWO)、或銦鎵氧(IGO)等。

優選地，背反射結構還包括第二介電薄膜和第二金屬薄膜，第二介電薄膜沉積在背場金屬柵極上，第二金屬薄膜沉積在第二介電薄膜上。