專利名稱：一種提高n型襯底hit太陽能電池開路電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜太陽電池技術(shù)領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明公開了一種提高N型襯底HIT太陽能電池開路電壓的技術(shù)。該技術(shù)同時可降低N型襯底HIT太陽能電池的串阻。
背景技術(shù)：
HIT (Heterojunction with intrinsic Thinlayer)太陽能電池以其高效、不需要復(fù)雜的制備工藝、溫度系數(shù)小等特點(diǎn)而越來越引起人們的關(guān)注。通常HIT電池的結(jié)構(gòu)為Ag/TCO/p-a-s1:H/i_a_s1:H/c_Si (η) /i_a_s1:H/n-a_s1:H/TC0/Ag (根據(jù)本領(lǐng)域慣用表達(dá)Tj ζ:a-si BP amorphous silicon film,表薄月莫，c_si 即 crystal silicion 表$晶硅，i表示本征類型，P表示P型，η表示N型，H表示氫化；進(jìn)一步的，上述HIT電池結(jié)構(gòu)中，p-a-s1:H表示P型氫化非晶娃薄膜、1-a-s1:H表示本征氫化非晶娃薄膜、c-Si (η)表示N型晶硅、n-a-s1:Η表示N型氫化非晶硅薄膜)。由于非晶硅的導(dǎo)電性較差，所以在HIT的制作過程中，在電極和非晶硅層之間加一層TCO (透明導(dǎo)電氧化物)薄膜可以有效地增加載流子的收集。TCO薄膜具有光學(xué)透明和導(dǎo)電雙重功能，對有效載流子的收集起著關(guān)鍵作用，可以減少光的反射，起到很好的陷光作用，是很好的窗口層材料。但是由于TCO的功函數(shù)(4.3eV-5.2eV)小于a-si (p)的功函數(shù)(5.4eV左右，視薄膜性質(zhì)而定)，因此TCO/a-s1:H(p)間就形成了肖特基接觸，肖特基接觸會導(dǎo)致內(nèi)建電場的降低從而導(dǎo)致開路電壓的降低，且當(dāng)勢壘高度較大時還會引起一個附加的串阻。通常HIT電池中為了提高TCO的導(dǎo)電性，所采用的TCO薄膜功函數(shù)都不會太高，因?yàn)楦叩墓瘮?shù)意味著TCO的電阻率高，導(dǎo)電性差。因此TCO/p-a-s1:H之間的勢壘高度較高，大概在0.6eV左右。較高的勢壘高度降低了電池的開路電壓，同時也增加了串聯(lián)電阻。有關(guān)該問題的論 述，可參閱相關(guān)文獻(xiàn):Franz-Josef Haug et al.Prog.Photovolt: Res.Appl.(2011)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在現(xiàn)有的N型襯底HIT電池結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對TCO與p-a-s1:H之間的接觸進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到提高開路電壓以及降低串阻的目的。具體來說，本發(fā)明將與p-a-s1:H接觸的TCO層制成由高功函數(shù)TCO層與低功函數(shù)TCO層構(gòu)成的疊層。相比常規(guī)N型襯底HIT電池中的普通TCO薄膜，高功函數(shù)TCO層的功函數(shù)更為接近p-a-s1:H的功函數(shù)，因此減小了接觸面的勢壘高度，降低了接觸電阻。同時，通過高功函數(shù)TCO層和低功函數(shù)TCO層的組合，TCO疊層整體電阻率的提高并不明顯。根據(jù)本發(fā)明的一種N型襯底HIT太陽能電池，包括:N型晶硅襯底層；N型晶硅襯底層兩側(cè)的第一和第二本征氫化非晶娃層；第一本征氫化非晶娃層外側(cè)的N型氫化非晶娃層；第二本征氫化非晶娃層外側(cè)的P型氫化非晶娃層；N型氫化非晶娃層外側(cè)的第一 TCO層和電極；以及P型氫化非晶硅層外側(cè)的第二 TCO層和電極，其中，所述第二 TCO層是由高功函數(shù)TCO層和低功函數(shù)TCO層組成的疊層，高功函數(shù)TCO層和P型氫化非晶硅層接觸。
根據(jù)本發(fā)明的一種N型襯底HIT太陽能電池的制備方法，包括:在N型晶硅襯底層形成兩側(cè)形成第一和第二本征氫化非晶娃層；第一本征氫化非晶娃層外側(cè)形成N型氫化非晶硅層；在第二本征氫化非晶硅層外側(cè)形成P型氫化非晶硅層；在N型氫化非晶硅層外側(cè)形成第一 TCO層；在所述P型氫化非晶硅層外側(cè)形成第二 TCO層；在所述第一 TCO層和第二 TCO層上分別形成電極，其中，形成所述第二 TCO層包括:在所述P型氫化非晶硅層外側(cè)形成高功函數(shù)TCO層，然后形成低功函數(shù)TCO層。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，高功函數(shù)TCO層的功函數(shù)大于5eV。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，低功函數(shù)TCO層的功函數(shù)為4.6 — 4.8eV。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，低功函數(shù)TCO層和第一 TCO層的功函數(shù)基本相同。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過控制TCO層沉積過程中的氧分壓，來控制所獲得的功函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一種N型襯底HIT太陽能電池，其特征在于，和P型氫化非晶硅層接觸的是TCO疊層，所述TCO疊層由高功函數(shù)TCO層和低功函數(shù)TCO層構(gòu)成，其中所述高功函數(shù)TCO層與P型氫化非晶硅層接觸，所述高功函數(shù)TCO層的功函數(shù)比所述低功函數(shù)TCO層更加接近所述P型氫化非晶硅層的功函數(shù)。本發(fā)明方法權(quán)利要求中的工序可依照其所描述的順序進(jìn)行，亦可根據(jù)需要，同時進(jìn)行，或以其他適當(dāng)順序進(jìn)行。因此，方法權(quán)利要求中各工序的出現(xiàn)順序并不對本發(fā)明實(shí)施過程中的實(shí)際工序構(gòu)成限制。


包括附圖是為提供對本發(fā)明進(jìn)一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并與本說明書一起起到解釋本發(fā)明原理的作用。附圖中:圖1示出一種根據(jù)本發(fā)明的N型襯底HIT電池結(jié)構(gòu)。圖2示出圖1所示結(jié)構(gòu)的制備方法。
具體實(shí)施例方式N型襯底HIT電池:如圖1所示，本發(fā)明的一個實(shí)施例采用N型硅片制作N型襯底HIT電池。和現(xiàn)有的N型襯底HIT電池相比，其主要區(qū)別體現(xiàn)在:在p_a-s1:H層外側(cè)(和中間的N型襯底101相對向的一側(cè))依次覆蓋有高功函數(shù)TCO層102和低功函數(shù)TCO層103。圖1所示N型襯底HIT電池的示例性制備方法描述在圖2中。首先對N型硅片進(jìn)行嚴(yán)格的清洗制絨(201)，接著在正面采用PECVD方法分別沉積生長1-1Onm左右的1-a-s1:H和1-1Onm左右的p-a-s1:H(202和203);之后翻轉(zhuǎn)硅片(204)，在硅片另一面，仍然是采用PECVD 法沉積生長1-1Onm i_a_s1:H 和 10_20nm n_a_s1:H (205 和 206)。接著采用反應(yīng)等離子沉積(RPD)方法在兩面沉積TCO薄膜，TCO薄膜可以是ΙΤ0，也可以是IWO ;沉積時，可首先在電池的正面首先沉積一層10_40nm厚的具有較高功函數(shù)的TCO薄膜(207)，功函數(shù)須>5eV，方法可以通過控制沉積過程中的氧分壓來控制功函數(shù)，通常氧分壓越大，功函數(shù)亦越大。接著再沉積一層常見的40-70nm厚度的功函數(shù)相對低的TCO薄膜(208)，范圍為
4.6-4.8eV。接著翻轉(zhuǎn)硅片(209)，在電池的背面沉積一層常見的80nm厚度的功函數(shù)不需要太高的普通的TCO薄膜(210)。最后再在電池的兩面采用低溫漿料絲網(wǎng)印刷Ag柵極(211)。從而形成一個完整的電池器件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，附圖2的制備方法實(shí)施例僅是本發(fā)明的制備方法的一種示例。本發(fā)明的范圍應(yīng)涵蓋任何可得到附圖1的結(jié)構(gòu)的制備方法。例如:可以先進(jìn)行步驟205和206，再進(jìn)行步驟202和203 ;可以先進(jìn)行步驟210形成普通TCO薄膜，再進(jìn)行步驟207和208以形成高功函數(shù)TCO薄膜和低功函數(shù)TCO薄膜。類似的，翻轉(zhuǎn)硅片的工序可根據(jù)實(shí)際情況作出變化和調(diào)整。因此，上述發(fā)明不應(yīng)限于實(shí)施例。該發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以得到說明書充分支持的權(quán)利要求書的范圍為準(zhǔn)。技術(shù)效果本發(fā)明在N型襯底HIT電池中形成與p-a-s1:H層接觸的疊層TC0，該疊層TCO可優(yōu)化TCO/p-a-s1: H界面結(jié)構(gòu)，提高開路電壓，降低串聯(lián)電阻。
權(quán)利要求
1.一種N型襯底HIT太陽能電池，包括: N型晶娃襯底層； N型晶娃襯底層兩側(cè)的第一和第二本征氫化非晶娃層； 第一本征氫化非晶娃層外側(cè)的N型氫化非晶娃層； 第二本征氫化非晶硅層外側(cè)的P型氫化非晶硅層； N型氫化非晶娃層外側(cè)的第一 TCO層和電極；以及 P型氫化非晶硅層外側(cè)的第二 TCO層和電極， 其中，所述第二 TCO層是由高功函數(shù)TCO層和低功函數(shù)TCO層組成的疊層，高功函數(shù)TCO層和P型氫化非晶硅層接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的N型襯底HIT太陽能電池，其特征在于，所述高功函數(shù)TCO層的功函數(shù)大于5eV。
3.如權(quán)利要求1所述的N型襯底HIT太陽能電池，其特征在于，所述低功函數(shù)TCO層的功函數(shù)為4.6 — 4.8eVo
4.如權(quán)利要求1所述的N型襯底HIT太陽能電池，其特征在于，所述低功函數(shù)TCO層和所述第一 TCO層的功函數(shù)基本相同。
5.一種N型襯底HIT太陽能電池的制備方法，包括: 在N型晶硅襯底層形成兩側(cè)形成第一和第二本征氫化非晶硅層； 第一本征氫化非晶娃層外側(cè)形成N型氫化非晶娃層； 在第二本征氫化非晶硅層外側(cè)形成P型氫化非晶硅層； 在N型氫化非晶娃層外側(cè)形成第一 TCO層； 在所述P型氫化非晶硅層外側(cè)形成第二 TCO層； 在所述第一 TCO層和第二 TCO層上分別形成電極， 其中，形成所述第二 TCO層包括:在所述P型氫化非晶硅層外側(cè)形成高功函數(shù)TCO層，然后形成低功函數(shù)TCO層。
6.如權(quán)利要求5所述的N型襯底HIT太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述高功函數(shù)TCO層的功函數(shù)大于5eV。
7.如權(quán)利要求5所述的N型襯底HIT太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述低功函數(shù)TCO層的功函數(shù)為4.6 — 4.8eV。
8.如權(quán)利要求5所述的N型襯底HIT太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述低功函數(shù)TCO層和所述第一 TCO層的功函數(shù)基本相同。
9.如權(quán)利要求5— 8中任一項(xiàng)所述的N型襯底HIT太陽能電池的制備方法，其特征在于，通過控制TCO層沉積過程中的氧分壓，來控制所獲得的功函數(shù)。
10.一種N型襯底HIT太陽能電池，其特征在于，和P型氫化非晶硅層接觸的是TCO疊層，所述TCO疊層由高功函數(shù)TCO層和低功函數(shù)TCO層構(gòu)成，其中所述高功函數(shù)TCO層與P型氫化非晶硅層接觸，所述高功函數(shù)TCO層的功函數(shù)比所述低功函數(shù)TCO層更加接近所述P型氫化非晶硅層的功函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了提高N型襯底HIT太陽能電池開路電壓的方法。根據(jù)本發(fā)明的一種N型襯底HIT太陽能電池，包括N型晶硅襯底層；N型晶硅襯底層兩側(cè)的第一和第二本征非晶硅層；第一本征非晶硅層外側(cè)的N型非晶硅層；第二本征非晶硅層外側(cè)的P型非晶硅層；N型非晶硅層外側(cè)的第一TCO層和電極；以及P型非晶硅層外側(cè)的第二TCO層和電極，其中，所述第二TCO層是由高功函數(shù)TCO層和低功函數(shù)TCO層組成的疊層，高功函數(shù)TCO層和P型非晶硅層接觸。本發(fā)明同時公開了形成上述太陽能電池的相應(yīng)方法。
文檔編號H01L31/20GK103077976SQ20121029446
公開日2013年5月1日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者崔艷峰, 袁聲召, 石建華, 陸中丹, 孟凡英, 劉正新 申請人:常州天合光能有限公司