[發(fā)明專利]界面復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用的兩端疊層太陽電池

在審

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• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN116364787A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉繼春;曾俞衡;丁澤韜;劉偉;楊熹;閆寶杰;廖明墩;孫靖淞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/068;H01L31/0687;H01L31/20;H10K30/10;H10K30/50;H10K39/15;H10K71/00
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 李魏

本發(fā)明提供了一種界面復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用的兩端疊層太陽電池，其中的界面復(fù)合結(jié)構(gòu)包括有富硼硅層，所述富硼硅層通過在硅片或硅片多層結(jié)構(gòu)上進(jìn)行硼摻雜形成，所述富硼硅層的硼摻雜濃度為1×10²⁰–5×10²¹cm^?3，硼的原子比例為0.2–10at.％。本發(fā)明中提供的一種界面復(fù)合結(jié)構(gòu)，其采用富硼硅層替代現(xiàn)有技術(shù)中的TCO界面復(fù)合層，富硼硅層具有與TCO層媲美的高親水性、高電導(dǎo)率和高缺陷密度，保證了頂電池與底電池的緊密結(jié)合、載流子的快速復(fù)合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及疊層太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種界面復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用的兩端疊層太陽電池。

背景技術(shù)

目前，常見的兩端疊層太陽電池，常采用類三明治結(jié)構(gòu)，即從下至上分為底電池、界面復(fù)合層、頂電池。其中，界面復(fù)合層作為中間層來連接頂電池和底電池，來確保電池內(nèi)部的電子和空穴復(fù)合。界面復(fù)合層通常采用透明導(dǎo)電氧化物(transparent?conductiveoxide，TCO)材料，由于TCO具有優(yōu)良的親水性，用于頂電池的載流子傳輸層前驅(qū)體可以經(jīng)由旋涂法或噴涂法，均勻地、快速地覆蓋在界面復(fù)合層表面，為鈣鈦礦前驅(qū)體的覆蓋做好準(zhǔn)備。而且TCO中含有大量缺陷，允許來自頂電池、底電池的載流子進(jìn)行快速復(fù)合。

然而，TCO界面復(fù)合層具有明顯的光學(xué)寄生吸收現(xiàn)象和橫向分流現(xiàn)象，導(dǎo)致疊層電池的短路電流密度和開路電壓下降。此外，通常采用物理沉積法制備TCO，該類方法具有較強(qiáng)的離子轟擊效應(yīng)，易導(dǎo)致底電池表面鈍化下降，且會將電池結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、大幅提高制造成本。因此，去掉TCO界面復(fù)合層有利于提高疊層太陽電池性能、簡化電池結(jié)構(gòu)、降低制造成本。

但是，去掉TCO界面復(fù)合層之后，頂電池與底電池的緊密連接遇到了困難。因為常見的底電池為單晶硅太陽電池，其前表面載流子選擇、鈍化層通常為呈現(xiàn)憎水性的硅層。但頂電池下層載流子傳輸層的制備需要基于親水性優(yōu)良的表面，這抑制了頂電池下層載流子傳輸層前驅(qū)體的均勻鋪展和覆蓋，這一現(xiàn)象在織化的硅材料表面更加明顯。這使得頂電池下層載流子傳輸層與底電池上層載流子傳輸層難以緊密結(jié)合，導(dǎo)致電池性能下降。為改善這種接觸不良的情況，目前已有一些初步嘗試。例如，采用原子層沉積法(Atomic?LayerDeposition，ALD)將作為頂電池電子傳輸層的二氧化鈦(TiO₂)或者氧化錫(SnO₂)直接沉積于高度摻雜的硅表面，并得到了效率較高的疊層電池。但ALD法所涉及的設(shè)備復(fù)雜、單批次產(chǎn)量低，使疊層電池的制造成本大幅提高，短期內(nèi)無法實現(xiàn)量產(chǎn)化。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種界面復(fù)合結(jié)構(gòu)，其采用富硼硅層替代現(xiàn)有技術(shù)中的TCO界面復(fù)合層，富硼硅層具有與TCO層媲美的高親水性、高電導(dǎo)率和高缺陷密度，保證了頂電池與底電池的緊密結(jié)合、載流子的快速復(fù)合。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種界面復(fù)合結(jié)構(gòu)，其包括有富硼硅層，所述富硼硅層通過在硅片或硅片多層結(jié)構(gòu)上進(jìn)行硼摻雜形成，所述富硼硅層的硼摻雜濃度為1×10²⁰–5×10²¹cm^-3，硼的原子比例為0.2–10at.％。

可選地，所述富硼硅層厚度為1–200nm。

可選地，所述富硼硅層厚度為1–10nm。

可選地，所述富硼硅層的體相電阻率為0.5–10mΩ·cm。

一種界面復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

S1、對硅片或硅片多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)處理；

S2、對經(jīng)過預(yù)處理的硅片或硅片多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行硼摻雜處理，硼摻雜處理后的硅片或硅片多層結(jié)構(gòu)中形成中度摻硼硅層、富硼硅層以及位于富硼硅層表面的硼源殘留層；

S3、在氟化氫水溶液中去除硼源殘留層，制得所述界面復(fù)合結(jié)構(gòu)。