[發(fā)明專利]鈦酸鋅在晶硅太陽(yáng)電池中的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111597591.1
• 申請(qǐng)日: 2021-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114284374A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘思華;王廣一;張文春;焦?jié)蓷?/a>;賈保平;毛日駿;岳宗毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/032
• 分類號(hào): H01L31/032;H01L31/074;H01L31/18;C01G9/00;C01G23/00
• 代理公司: 北京盛詢知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 袁善民

本發(fā)明涉及晶硅太陽(yáng)電池，具體涉及鈦酸鋅在晶硅太陽(yáng)電池中的應(yīng)用。將鈦酸鋅薄膜作為晶硅太陽(yáng)電池中的電子選擇層，鈦酸鋅薄膜有著和晶硅襯底匹配的能帶結(jié)構(gòu)，與晶硅接觸會(huì)有小的導(dǎo)帶階以及大的價(jià)帶階，能夠有效的在接觸界面上選擇電子和阻擋空穴，從而實(shí)現(xiàn)鈦酸鋅/晶硅異質(zhì)接觸，并表現(xiàn)出優(yōu)越的電子選擇性能。所述鈦酸鋅薄膜還具有較低的功函數(shù)，當(dāng)與晶硅襯底接觸時(shí)，晶硅能帶被誘導(dǎo)彎曲，從而有利于電子從晶硅向鈦酸鋅方向傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶硅太陽(yáng)電池，具體涉及鈦酸鋅在晶硅太陽(yáng)電池中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

載流子選擇性接觸是高效晶硅太陽(yáng)電池的研究熱點(diǎn)，旨在實(shí)現(xiàn)光生電子-空穴對(duì)的有效分離和收集。因此，載流子選擇性接觸的性能直接影響太陽(yáng)電池的性能。載流子選擇性接觸包括電子選擇性接觸和空穴選擇性接觸，其中電子選擇性接觸有助于電子傳輸?shù)璧K空穴傳輸，空穴選擇性接觸則相反。

目前產(chǎn)業(yè)界，主要是利用重?fù)诫s實(shí)現(xiàn)晶硅太陽(yáng)電池的電子選擇性接觸。包括(1)鈍化發(fā)射極和背面(PERC)電池：在晶硅襯底中進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散形成n型重?fù)诫s晶硅薄層，高溫磷擴(kuò)散區(qū)域作為電子選擇性接觸。(2)本征薄層異質(zhì)結(jié)(HIT)電池：主要通過(guò)在晶硅表面生長(zhǎng)重?fù)诫s的n型非晶硅薄膜作為電子選擇性接觸。(3)隧穿氧化層鈍化接觸電池(TOPCon)：通過(guò)在晶硅表面生長(zhǎng)超薄氧化硅作為隧穿層，同時(shí)配合重?fù)诫s的n型微晶硅或多晶硅薄膜來(lái)作為電子選擇性接觸。

以上電池結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電子選擇性接觸都需要依靠重?fù)诫s非晶硅、多晶硅或微晶硅，盡管這些電池結(jié)構(gòu)都展現(xiàn)出較高的光電轉(zhuǎn)換效率，但是無(wú)論是非晶硅薄膜、多晶硅薄膜或微晶硅薄膜，其都具有較高的缺陷態(tài)密度和較窄的禁帶寬度，容易引起顯著的寄生光吸收，制約了光譜響應(yīng)的改善，降低器件的光生電流，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高。另外這種摻雜工藝也需要高溫和劇毒氣體(硼烷、磷烷和硅烷)來(lái)生長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，成本高。

基于上述問(wèn)題，提出一種面向晶硅太陽(yáng)電池的電子選擇性接觸材料顯得尤為必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供鈦酸鋅在晶硅太陽(yáng)電池中的應(yīng)用，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一，鈦酸鋅在晶硅太陽(yáng)電池中的應(yīng)用。

進(jìn)一步地，將鈦酸鋅作為晶硅太陽(yáng)電池中的電子選擇層。

進(jìn)一步地，所述電子選擇層的厚度為1-100nm。

本發(fā)明的技術(shù)方案之二，一種晶硅太陽(yáng)電池，由下至上，依次為下金屬電極層(500nm-1μm)、下透明導(dǎo)電薄膜層(10-100nm)、鈦酸鋅電子選擇層(1-100nm)、下鈍化薄膜層(0.5-10nm)、晶硅襯底(10-300μm)、上鈍化薄膜層(0.5-10nm)、空穴選擇層(1-100nm)、上透明導(dǎo)電薄膜層(10-100nm)、上金屬電極層(500-1μm)。

透明導(dǎo)電薄膜的光透射率高，電導(dǎo)率高，同時(shí)具有減少光反射的作用。電子(空穴)選擇層可以具有選擇性的只讓電子(空穴)通過(guò)，阻擋空穴(電子)通過(guò)，更好的實(shí)現(xiàn)載流子的分離；鈍化層的作用為抑制晶硅襯底表面缺陷。

進(jìn)一步地，所述下鈍化薄膜層覆蓋整個(gè)晶硅襯底下表面，所述鈦酸鋅電子選擇層覆蓋整個(gè)下鈍化薄膜層，所述下透明導(dǎo)電薄膜層覆蓋整個(gè)鈦酸鋅電子選擇層，所述下金屬電極層覆蓋整個(gè)下透明導(dǎo)電薄膜；所述上鈍化薄膜層覆蓋整個(gè)晶硅襯底上表面，所述空穴選擇層覆蓋整個(gè)上鈍化薄膜層，所述上透明導(dǎo)電薄膜層覆蓋整個(gè)空穴選擇層上表面，所述上金屬電極層部分覆蓋上透明導(dǎo)電薄膜。

進(jìn)一步地，所述晶硅襯底為N型或P型晶硅，厚度為10-300μm；

進(jìn)一步地，所述下鈍化薄膜層和上鈍化薄膜層相同或者不同的選自以下薄膜中的任意一種或兩種：氧化硅薄膜、氫化非晶硅薄膜、氧化鋁薄膜以及氮化硅薄膜；所述下鈍化薄膜層和上鈍化薄膜層的厚度均為0.5-10nm；下鈍化薄膜層主要起鈍化晶硅表面缺陷的作用。