[發明專利]硅/鈣鈦礦疊層太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202110864717.0
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113594372A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 薛建鋒;朱茂禮;王永潔;余義;蘇世杰
• 申請（專利權）人: 通威太陽能(安徽)有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 付興奇

本申請涉及一種硅/鈣鈦礦疊層太陽能電池及其制備方法，屬于鈣鈦礦疊層電池技術領域。該硅/鈣鈦礦疊層太陽能電池包括硅底電池和鈣鈦礦頂電池，硅底電池的表面和鈣鈦礦頂電池的底面之間依次設置有種子晶硅層和隧穿層，種子晶硅層靠近硅底電池，隧穿層靠近鈣鈦礦頂電池。其中，種子晶硅層為非晶硅層，隧穿層為摻雜的微晶硅氧層。該電池使硅底電池和鈣鈦礦頂電池之間的隧穿更加容易，以提高電池的開路電壓和轉化效率。

技術領域

本申請涉及鈣鈦礦疊層電池技術領域，且特別涉及一種硅/鈣鈦礦疊層太陽能電池及其制備方法。

背景技術

圖1為現有的鈣鈦礦疊層電池的層結構示意圖。請參閱圖1，該鈣鈦礦疊層電池的制備方法為：在N型硅片的背面形成P型摻雜非晶硅層，在N型硅片的正面依次形成二氧化硅層和N型摻雜非晶硅層，然后以N型摻雜非晶硅層作為受光面，在其上方形成鈣鈦礦電池(鈣鈦礦電池的空穴傳輸層與N型摻雜非晶硅層接觸)，得到鈣鈦礦疊層電池。

但是，該鈣鈦礦疊層電池制備完成以后，開路電壓和轉化效率都不高。

發明內容

發明人研究發現，現有的鈣鈦礦疊層電池中，由于N型摻雜非晶硅層的結晶性過高，而空穴傳輸層的材料為P型無晶態有機材料，堆疊以后，N型摻雜非晶硅層與空穴傳輸層的晶格不匹配，從而造成隧穿不易的問題，導致了鈣鈦礦疊層電池的開路電壓和轉化效率都不高。

針對現有技術的不足，本申請實施例的目的包括提供一種硅/鈣鈦礦疊層太陽能電池及其制備方法，可以提高電池的開路電壓和轉化效率。

第一方面，本申請實施例提供了一種硅/鈣鈦礦疊層太陽能電池，包括硅底電池和鈣鈦礦頂電池，硅底電池的表面和鈣鈦礦頂電池的底面之間依次設置有種子晶硅層和隧穿層，種子晶硅層靠近硅底電池，隧穿層靠近鈣鈦礦頂電池。其中，種子晶硅層為非晶硅層，隧穿層為摻雜的微晶硅氧層、摻雜的碳化微晶硅層或摻雜的碳化微晶硅氧層。

本申請中，非晶硅層作為種子晶硅層，其可以誘導生長出成核層，以便后續生長出大顆粒的微晶硅氧層、碳化微晶硅層或碳化微晶硅氧層，且該層的結晶度高，可以容納更多的摻雜元素，以使其摻雜濃度更高。且，相較于摻雜的多晶層，摻雜的微晶氧層、摻雜的碳化微晶硅層或摻雜的碳化微晶硅氧層的結晶性較低，缺陷態密度較多，方便載流子的移動，可以作為很好的隧穿材料，從而使硅底電池和鈣鈦礦頂電池之間的隧穿更加容易，以提高電池的開路電壓和轉化效率。

在本申請的部分實施例中，非晶硅層的厚度為1-3nm；隧穿層的厚度為10-30nm。

厚度很薄的非晶硅層基本不會影響鈣鈦礦疊層電池的厚度，并且能夠很好地形成隧穿層，使電池的開路電壓和轉化效率更高。

在本申請的部分實施例中，硅底電池包括從上到下依次設置的N型摻雜非晶硅層、本征非晶硅層、N型硅片、本征非晶硅層和P型摻雜非晶硅層，隧穿層為P型摻雜的微晶硅氧層、P型摻雜的碳化微晶硅層或P型摻雜的碳化微晶硅氧層。

非晶硅層作為P型摻雜的微晶硅氧層、P型摻雜的碳化微晶硅層或P型摻雜的碳化微晶硅氧層的種子層，在形成P型摻雜的微晶硅氧層、P型摻雜的碳化微晶硅層或P型摻雜的碳化微晶硅氧層的過程中，可以先誘導生長出成核層，然后繼續沉積，能夠形成大顆粒的微晶硅層，并且，其中的P型摻雜濃度較高，形成多缺陷態密度、多載流子復合中心的隧穿層，從而使N型硅底電池和鈣鈦礦頂電池之間的隧穿更加容易。

在本申請的部分實施例中，硅底電池包括從上到下依次設置的P型摻雜非晶硅層、本征非晶硅層、P型硅片、本征非晶硅層和N型摻雜非晶硅層，隧穿層為N型摻雜的微晶硅氧層、N型摻雜的碳化微晶硅層或N型摻雜的碳化微晶硅氧層。