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      背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池及其發(fā)射極、太陽電池制備方法與流程

      文檔序號:11252758閱讀:749來源:國知局
      背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池及其發(fā)射極、太陽電池制備方法與流程

      本發(fā)明涉及太陽電池技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池及其發(fā)射極、太陽電池制備方法。



      背景技術(shù):

      背接觸異質(zhì)結(jié)(heterojunctionbackcontact,簡稱hbc)太陽電池作為高效太陽電池的一種,其結(jié)合了叉指狀背接觸(interdigitatedbackcontat,簡稱ibc)太陽電池與異質(zhì)結(jié)(heterojunctionwithintrinsicthinlayer,簡稱hit)太陽電池的優(yōu)點,可以大大提高太陽電池效率。

      一般的hbc太陽電池的結(jié)構(gòu)從上到下依次包括鈍化層、晶體硅層、非晶硅鈍化層、發(fā)射極以及發(fā)射極電極和基區(qū)電極。其中,基于ibc太陽電池的優(yōu)勢,hbc太陽電池的前表面也無金屬電極,而是通過掩膜或者光刻工藝在硅片的背表面形成叉指狀結(jié)構(gòu)的發(fā)射極與背場區(qū)域,并在發(fā)射極和背場區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的發(fā)射極電極和基區(qū)電極,,從而避免因硅片的前表面設(shè)置金屬電極而造成的遮光損失,提高電池效率。而基于hit太陽電池的優(yōu)勢,hbc太陽電池又是由晶體硅(c-si)和重?fù)诫s的非晶硅(a-si:h)形成的高效電池結(jié)構(gòu),并且在重?fù)诫s的非晶硅與晶體硅的界面引入一層本征非晶硅作為鈍化層,如此,既可以降低晶體硅片的體區(qū)復(fù)合,又可以降低界面復(fù)合,使hbc太陽電池具有較高的開路電壓和短路電流。綜上,由晶體硅(c-si)和重?fù)诫s的非晶硅(a-si:h)形成的hbc太陽電池不僅效率高,而且也是達到晶體硅太陽電池效率極限(30%)的一個重要途徑。

      雖然hbc太陽電池的電池效率高,但是現(xiàn)階段的hbc太陽電池的發(fā)射極是通過重?fù)诫s非晶硅形成的,而非晶硅的摻雜源為硼烷或者磷烷,均易燃易爆且劇毒,這些都會增加hbc電池的成本,阻礙hbc電池的大規(guī)模運用;與此同時,而隨著摻雜濃度的增加,會增加發(fā)射極的復(fù)合(即表面復(fù)合和俄歇復(fù)合),從而降低電池的開路電壓,而電池開路電壓的降低也進一步限制了電池效率的提升,使得hbc太陽電池的效率無法獲得更高的提升。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      為了解決上述問題,本發(fā)明提供一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池發(fā)射極,使背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的效率可以獲得進一步提升。

      一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池發(fā)射極,由上至下包括至少一層crox薄膜。

      作為優(yōu)選方案,當(dāng)所述crox薄膜為兩層以上時,相鄰兩層所述crox薄膜之間還設(shè)有金屬薄膜。

      作為優(yōu)選方案,當(dāng)所述背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池發(fā)射極為一層crox薄膜時,所述crox薄膜的厚度為5-20nm;或者當(dāng)所述背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的發(fā)射極包括兩層crox薄膜時,兩層所述crox薄膜的厚度與設(shè)于兩層所述crox薄膜之間的金屬薄膜的厚度總和為5-20nm;或者當(dāng)所述背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的發(fā)射極包括兩層crox薄膜時,兩層所述crox薄膜的厚度均為5nm,設(shè)于兩層所述crox薄膜之間的金屬薄膜的厚度為4nm。

      作為優(yōu)選方案,所述金屬薄膜為au薄膜、ag薄膜、pd薄膜、cu薄膜、ni薄膜、mo薄膜、w薄膜以及al薄膜中的一種。

      為了解決相同的技術(shù)問題,本發(fā)明還提供一種背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池,包括:硅基體、設(shè)于所述硅基體的前表面的第一鈍化層、設(shè)于所述硅基體的背表面的第二鈍化層、設(shè)于所述第二鈍化層的背表面的如上所述的發(fā)射極、設(shè)于所述發(fā)射極上的發(fā)射極電極以及設(shè)于所述第二鈍化層上的基區(qū)電極。

      作為優(yōu)選方案,所述背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池還包括設(shè)于所述基區(qū)電極與所述第二鈍化層之間的背場層,或者所述背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池還包括設(shè)于所述第一鈍化層的前表面的減反射膜。

      作為優(yōu)選方案,所述背場層為lifx薄膜、tio2薄膜、mgfx薄膜以及cs2co3薄膜中的一種。

      作為優(yōu)選方案,所述基區(qū)電極與所述發(fā)射極電極之間形成叉指狀結(jié)構(gòu),且兩個相鄰的所述基區(qū)電極與所述發(fā)射極電極之間不接觸。

      為了解決相同的技術(shù)問題,本發(fā)明還提供一種用于制備上述背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的制備方法,包括如下步驟:

      選取晶體硅片,清洗后形成所述硅基體;

      在所述硅基體的前表面和后表面分別沉積所述第一鈍化層和所述第二鈍化層;

      在所述第二鈍化層的背表面固定定位模板,將第一金屬掩模板嵌入所述定位模板內(nèi),在所述第二鈍化層的背表面依次沉積所述crox薄膜和/或金屬薄膜、所述發(fā)射極電極;

      取下所述第一金屬掩模板,將與所述第一金屬掩模板相匹配的第二金屬掩模板嵌入所述定位模板內(nèi),采用蒸發(fā)法在所述第二鈍化層的背表面沉積所述基區(qū)電極。

      作為優(yōu)選方案,在所述第二鈍化層的背表面沉積所述基區(qū)電極的步驟包括在所述第二鈍化層的背表面依次沉積背場層和所述基區(qū)電極;或者在所述硅基體的前表面沉積所述第一鈍化層的步驟之后還包括在所述第一鈍化層的前表面沉積所述減反射膜。

      與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果在于:

      (1)通過在所述硅基體的背表面沉積crox薄膜以作為太陽電池的發(fā)射極,該設(shè)置一方面可以使設(shè)于所述發(fā)射極上的發(fā)射極電極不會對所述硅基體的前表面形成光遮擋,提高所述硅基體的光吸收率;另一方面,采用crox薄膜作為發(fā)射極,該crox薄膜不僅可以在所述硅基體的背表面的接觸區(qū)域引起費米能級的移動,使其接近硅的導(dǎo)帶,即crox薄膜能夠誘導(dǎo)硅表面能帶彎曲產(chǎn)生空間電荷區(qū),使其可以獲得載流子選擇性接觸,保證發(fā)射極的作用;而且采用crox薄膜作為發(fā)射極也使得該發(fā)射極在制備過程中不需要進行摻雜即可實現(xiàn),從而不會出現(xiàn)發(fā)射極的復(fù)合(即表面復(fù)合和俄歇復(fù)合),如此,也使得采用crox薄膜作為發(fā)射極的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的開路電壓獲得提高,從而整體提升太陽電池的效率;

      (2)采用crox薄膜或者在相鄰兩層crox薄膜之間增設(shè)金屬薄膜以作為太陽電池的發(fā)射極,此結(jié)構(gòu)的太陽電池尚無文獻和專利報道,是一種全新材料的硅基太陽電池;

      (3)本發(fā)明的發(fā)射極由于采用了crox薄膜,因此,在其制備過程中既無需摻雜又可以低溫進行,如此,不僅可以避免傳統(tǒng)太陽電池發(fā)射極制備過程中因摻雜源導(dǎo)致的易燃易爆氣體的使用,提高安全性和太陽電池的穩(wěn)定性,而且可以降低生產(chǎn)成本,便于hbc太陽電池的大規(guī)模生產(chǎn);

      (4)采用該發(fā)射極的太陽電池在制備過程中,通過引入氧偏壓可以降低發(fā)射極體區(qū)缺陷態(tài),改善發(fā)射極體區(qū)復(fù)合;

      (5)本發(fā)明的太陽電池通過在所述硅基體的前表面和背表面設(shè)置第一鈍化層和第二鈍化層,可以在與硅基體的接觸界面進行鈍化,以減少界面缺陷態(tài),提高背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的開路電壓,從而進一步提升電池效率。

      附圖說明

      圖1是本發(fā)明實施例中的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池發(fā)射極應(yīng)用于背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖,圖中,背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的發(fā)射極為一層crox薄膜;

      圖2是本發(fā)明實施例中的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池發(fā)射極應(yīng)用于背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖,圖中,背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的發(fā)射極為三層膜結(jié)構(gòu),由上至下依次包括crox薄膜、au薄膜以及crox薄膜;

      圖3是本發(fā)明實施例中的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池制備方法的示意圖,圖中包括a、b、c、d、e五個圖,每個圖分別對應(yīng)不同步驟下的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的結(jié)構(gòu);

      圖4是本發(fā)明實施例中的定位網(wǎng)版的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖5是本發(fā)明實施例中的第一金屬掩模板的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖6是本發(fā)明實施例中的第二金屬掩模板的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖7是本發(fā)明實施例中的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池制備方法的流程圖;

      圖8是本發(fā)明實施例中不同背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的外量子效率(eqe)隨波長(wavelength)的變化曲線圖;

      圖9是本發(fā)明實施例中不同背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的suns-voc測試結(jié)果圖,圖中反映了不同背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的有效太陽數(shù)(effectivesuns)隨開路電壓(voc)的變化曲線圖;

      圖10是本發(fā)明實施例中發(fā)射極分別為crox薄膜與wox薄膜的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的效率(efficiency)隨時間(days,即天數(shù))的變化曲線圖;

      其中,1、硅基體;2、第一鈍化層;3、第二鈍化層;4、發(fā)射極;41、crox薄膜;42、金屬薄膜;5、發(fā)射極電極;6、背場層;7、基區(qū)電極;8、減反射膜;9、定位模板;91、第一金屬掩模板;92、第二金屬掩模板。

      具體實施方式

      下面結(jié)合附圖和實施例,對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。

      實施例1:

      如圖1所示,本發(fā)明的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池,其包括硅基體1、設(shè)于所述硅基體1的前表面的第一鈍化層2、設(shè)于所述硅基體1的背表面的第二鈍化層3、設(shè)于所述第二鈍化層3的背表面的所述發(fā)射極4、設(shè)于所述發(fā)射極4上的發(fā)射極電極5以及設(shè)于所述第二鈍化層3上的基區(qū)電極7。

      其中,所述發(fā)射極4為本發(fā)明的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池發(fā)射極4,在本實施例中,該發(fā)射極4是由一層厚度為5-20nm的crox薄膜41構(gòu)成,當(dāng)然該發(fā)射極4的結(jié)構(gòu)也不僅僅限于一層crox薄膜41的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池是將吸收的光能轉(zhuǎn)換為電能,其中,電池的光吸收層主要是所述硅基體1,而所述硅基體1吸收光子后產(chǎn)生的電子空穴將會分別輸送至所述基區(qū)電極7和所述發(fā)射極電極5。

      一般的,所述基區(qū)電極7是設(shè)置在所述硅基體1的背表面,而所述發(fā)射極電極5是設(shè)置在所述發(fā)射極4上,由于本實施例中的所述發(fā)射極4是設(shè)置在所述硅基體1的背表面,因而也使得所述發(fā)射極電極5也位于所述硅基體1的背表面,避免對所述硅基體1的前表面形成光遮擋,以提高所述硅基體1的光吸收率,從而提高電池效率。與此同時,由于本實施例中的所述發(fā)射極4又是采用的crox薄膜41,而crox薄膜41采用的材料是高功函數(shù)材料,該材料可以在所述硅基體1的背表面的接觸區(qū)域引起費米能級的移動,使其接近硅的導(dǎo)帶,即crox薄膜41能夠誘導(dǎo)硅表面能帶彎曲產(chǎn)生空間電荷區(qū),使其可以獲得載流子選擇性接觸,起到發(fā)射極4的作用(即載流子的傳輸與收集);而且,采用crox薄膜41作為發(fā)射極4也使得該發(fā)射極4在制備過程中不需要進行摻雜即可實現(xiàn),從而不會出現(xiàn)發(fā)射極4的復(fù)合(即表面復(fù)合和俄歇復(fù)合),如此,也使得采用該發(fā)射極4的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的開路電壓獲得提高,從而整體提升電池的效率。

      此外,由于發(fā)射極4在制備過程中無需摻雜,因而不僅可以避免傳統(tǒng)太陽電池發(fā)射極4制備過程中因摻雜源導(dǎo)致的易燃易爆氣體的使用,提高安全性,而且可以降低生產(chǎn)成本,便于hbc太陽電池的大規(guī)模生產(chǎn)。

      為了降低所述硅基體1的前表面與后表面的復(fù)合,本實施例中還在所述硅基體1的前表面設(shè)置了所述第一鈍化層2,在所述硅基體1的背表面與所述發(fā)射極4之間設(shè)置了所述第二鈍化層3,所述第一鈍化層2和所述第二鈍化層3均為siox薄膜,當(dāng)然也可以采用tio2、al2o3等薄膜作為鈍化層。具體的,所述siox薄膜可以在與硅基體1的接觸界面進行鈍化,以減少界面缺陷態(tài),以提高背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的開路電壓,從而進一步提升電池效率。

      此外,本實施例中在所述第二鈍化層3與所述基區(qū)電極7之間還設(shè)置了背場層6。具體的,該背場層6為lifx薄膜,當(dāng)然也可以是tio2薄膜、mgfx薄膜以及cs2co3薄膜等低功函數(shù)材料制作的薄膜。由于lifx薄膜采用的材料為低功函數(shù)材料,因此,與具有高功函數(shù)材料的上述發(fā)射極4一起,可以很好地促進硅基體1表面接觸區(qū)域的費米能級的移動,促進載流子對的分離,以獲得更好的載流子選擇性傳輸,從而進一步提升電池效率。

      可以理解的是,為了盡可能的吸收光,進一步提高電池效率,還可以增設(shè)陷光結(jié)構(gòu)。具體的,本實施例中還在背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的所述第一鈍化層2的前表面設(shè)置了一層減反射膜8,該減反射膜8是通過在所述硅基體1的表面制備金字塔絨面而形成的陷光結(jié)構(gòu),可以進一步提高電池的光吸收率,從而提高電池效率

      為了獲得上述的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池,本實施例中采用如圖7所示的步驟進行制備:

      步驟s100:選取晶體硅片,清洗后形成所述硅基體。

      具體的,選取n型單晶硅片,采用rca清洗工藝對硅片進行清洗,以將硅片上的切割痕跡以及雜質(zhì)等清除,以使后續(xù)工藝中的硅基體1(如圖3中的圖a所示)可以具有較高的純凈度,避免影響整體電池的效率。

      其中,rca清洗工藝中主要通過配比為h2so4:h2o2=3:1的spm溶液以去除硅片上的有機物、通過配比為hf:h2o=1:30的dhf溶液以去除硅片上的氧化層、通過配比為nh4oh:h2o2:h2o=1:1:5的apm溶液以去除硅片上的顆粒雜質(zhì)、通過配比為hcl:h2o2:h2o=1:1:6的hpm溶液以去除硅片上的金屬雜質(zhì)。

      步驟s200:如圖3中的圖b所示,采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積法(plasmaenhancedchemicalvapordeposition,簡稱pecvd)在所述硅基體1的前表面和后表面分別沉積所述第一鈍化層2和所述第二鈍化層3,即sinx薄膜。其中,沉積功率為2400w,沉積氣壓為20pa,氨氣和硅烷的氣體流量比為2:1,沉積溫度為450℃,沉積出來的sinx薄膜的厚度為75nm。此外,也可以根據(jù)需要在所述第二鈍化層3上沉積減反射膜8(如圖3中的c所示)。

      步驟s300:如圖3中的圖d所示,在所述第二鈍化層3的背表面固定定位模板9(如圖4所示),將第一金屬掩模板91(如圖5所示)嵌入所述定位模板9所形成的框內(nèi),采用蒸發(fā)法通過電阻式熱蒸發(fā)鍍膜機在所述第二鈍化層3的背表面依次沉積所述發(fā)射極4(crox薄膜41)和所述發(fā)射極電極5(al薄膜)。

      所述第一金屬掩模板91與所述定位模板9是配套的,其中所述定位模板9為框架結(jié)構(gòu),其形狀一般與所述硅基體1的形狀對應(yīng),可以對所述第一金屬掩模板91形成很好地限位作用,避免所述第一掩模板在制備過程中發(fā)生移動。而所述第一掩模板為梳子形狀,當(dāng)將所述第一掩模板罩在所述第二鈍化層3的背表面時,所述第一掩模板可以對其部分區(qū)域進行遮擋,而所述crox薄膜41就沉積在所述第二鈍化層3的背表面未被所述第一掩模板覆蓋的區(qū)域,從而也使得所述crox薄膜41形成的發(fā)射極4和沉積在所述crox薄膜41上的發(fā)射極電極5也為梳子形狀。

      上述沉積過程中,需控制真空度大約為5×10-4pa,并通入氧氣,而氧偏壓為3×10-2pa,鍍膜速率為如此,沉積的crox薄膜41厚度可以控制在5-20nm,而發(fā)射極電極5的厚度為1μm,如此,既可以保證所述發(fā)射極4與所述發(fā)射極電極5充分的接觸,又可以保證所述發(fā)射極電極5上的電阻損失較低。由于該沉積過程是在常溫下進行的,因此,不僅設(shè)備簡單、成本低,而且可以避免因高溫引起的材料間的相互擴散,保證電池效率。此外,由于沉積過程中,還引入了氧偏壓,因此,還可以降低發(fā)射極4體區(qū)缺陷態(tài),改善發(fā)射極4體區(qū)復(fù)合。當(dāng)然也可以采用其他的方法沉積所述crox薄膜41。

      步驟s400:如圖3中的圖e所示,待所述發(fā)射極4與所述發(fā)射極電極5制備好后,取下所述第一金屬掩模板91,將與所述第一金屬掩模板91相匹配的第二金屬掩模板92(如圖6所示)嵌入所述定位模板9內(nèi),依然采用蒸發(fā)法通過電阻式熱蒸發(fā)鍍膜機在所述第二鈍化層3的背表面沉積所述基區(qū)電極7。

      當(dāng)然,為了提高電池效率,還可以采用蒸發(fā)法通過電阻式熱蒸發(fā)鍍膜機在所述第二鈍化層3的背表面先沉積所述背場層6(lifx薄膜),之后在所述背場層6上沉積所述基區(qū)電極7(al薄膜),而本實施例中,所述背場層6厚度為1.5nm,所述基區(qū)電極7為1μm。

      此過程中,由于采用的第二金屬掩模板92是與所述第一金屬掩模板91形狀相匹配,也為梳子形狀,如此,在沉積時,通過將所述第二金屬掩模板92固定于所述定位模板9內(nèi)后,所述第二金屬掩模板92可以很好地覆蓋所述發(fā)射極4與所述發(fā)射極電極5,從而避免后續(xù)形成的所述背場層6與所述基區(qū)電極7分別與所述發(fā)射極4、所述發(fā)射極電極5連接。而較佳的,本實施例中采用的掩模板可以使得所述基區(qū)電極7與所述發(fā)射極電極5之間形成叉指狀結(jié)構(gòu),且兩個相鄰的所述基區(qū)電極7與所述發(fā)射極電極5之間不接觸。具體的,在本實施例中兩個相鄰的所述基區(qū)電極7與所述發(fā)射極電極5之間的距離為75μm,當(dāng)然這個間距越小越好。

      實施例2:

      如圖2所示,本實施例與實施例1不同處在于,本實施例中背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的發(fā)射極4為三層膜結(jié)構(gòu),其由上至下分別為一層crox薄膜41、一層金屬薄膜42、一層crox薄膜41,其中crox薄膜41的厚度均為5nm,金屬薄膜42的厚度為4nm。本實施例中的金屬薄膜42為au薄膜,當(dāng)然也可以是其他高功功函數(shù)材料的金屬薄膜42,例如ag薄膜、pd薄膜、cu薄膜、ni薄膜、mo薄膜、w薄膜以及al薄膜等。可以理解的是,背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池發(fā)射極4還可以是由多層crox薄膜41構(gòu)成,且相鄰兩層crox薄膜41之間設(shè)有金屬薄膜42,而不僅僅限于本實施例中的結(jié)構(gòu)。

      相應(yīng)的,本實施例中的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池在制備過程中,與實施例1的不同處在于,本實施例中在沉積所述發(fā)射極4時,需采用實施例1中的工藝依次沉積5nm的crox薄膜41、4nm的au薄膜和5nm的crox薄膜41。當(dāng)然,本實施例中也可以采用其他方法沉積所述crox薄膜41和所述金屬薄膜42。

      本實施例中的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的發(fā)射極4由于采用了金屬氧化物薄膜/金屬薄膜42/金屬氧化物薄膜(omo)的結(jié)構(gòu),因此,不僅可以使所述發(fā)射極4免摻雜且低溫制備,而且還可以提高金屬氧化物的載流子濃度,以形成低發(fā)射極4體區(qū)、界面復(fù)合和低接觸電阻的誘導(dǎo)型p-n結(jié),從而提高電池效率。

      實施例3:

      本實施例采用實施例1的制備方法所制備出的具有不同厚度的crox薄膜41、不同厚度的背場層(lifx薄膜)的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池(電池面積為4cm2),該太陽電池的前表面均采用了sinx/siox疊層減反鈍化膜,該太陽電池的器件性能參數(shù)是在stc條件下測試獲得的),該太陽電池的器件性能參數(shù)如表一所示:

      表一

      從表一中可以發(fā)現(xiàn),發(fā)射極為5nmcrox的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池,其光電轉(zhuǎn)換效率達到最大值為13.55%,相比于發(fā)射極為10nm、15nm和20nmcrox的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池,其填充因子最高為59.80%。

      表一中顯示,隨著crox薄膜厚度的增加,會引起太陽電池串聯(lián)電阻增加,從而導(dǎo)致填充因子降低,由此說明crox薄膜體電阻率較大。而發(fā)射極為5nmcrox的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的開路電壓降低,是因為薄膜還處于不連續(xù)的狀態(tài),在硅片表面無法達到完全的覆蓋,具有較高的復(fù)合電流密度。而發(fā)射極為10nmcrox薄膜由于在沉積過程中可以達到連讀狀態(tài),因此可以對發(fā)射極區(qū)域形成較好的鈍化性能,使其所對應(yīng)的太陽電池的開路電壓達到600mv。

      通過比較背場層分別為2nmlifx薄膜和1nmlifx薄膜的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池,可以發(fā)現(xiàn)隨著lifx薄膜厚度的降低,對應(yīng)的太陽電池的開路電壓和填充因子有所下降,因此背場層的設(shè)置可以降低表面復(fù)合。具體的,如圖8所示,圖8所示的曲線為對應(yīng)表一中引入2×10-2pa氧偏壓的不同背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的外量子效率(簡稱eqe)。從圖中可以看到,采用2nmlifx作為背場層的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池,而eqe在波長(wavelength)范圍為400nm-850nm,最高達到了90%以上,說明發(fā)射極與背場層存在較小的復(fù)合。而采用1nmlifx作為背場層的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的eqe會降低。主要是因為背接觸電池存在電學(xué)遮擋,1nmlifx的背場層存在較大的復(fù)合,少數(shù)載流子在硅體區(qū)橫向傳輸?shù)桨l(fā)射極的過程中被復(fù)合,導(dǎo)致短路電流密度降低2ma/cm2。

      通過比較發(fā)射極為5nmcrox薄膜且制備過程中沒有引入氧偏壓的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池與發(fā)射極為5nmcrox薄膜且制備過程中引入氧偏壓的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池可以發(fā)現(xiàn),發(fā)射極為5nmcrox薄膜且制備過程中沒有引入氧偏壓的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的開路電壓降低了65mv,而其填充因子降低了2.8%。而這主要是因為cro3在熱蒸發(fā)過程中產(chǎn)生大量的氧缺位,引起crox/n-si能帶彎曲量降低,會降低填充因子和開路電壓。因此,引入氧偏壓可以減少crox薄膜中氧缺位的形成,提高電池的性能。

      進一步的,如圖9所示,圖9為表一所對應(yīng)的不同背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的suns-voc測試結(jié)果曲線圖,從圖9中可以看到,不同厚度的crox薄膜所對應(yīng)的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池在高的光注入下的開路電壓未出現(xiàn)反向偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,因此上述各背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池中不存在肖特基結(jié),形成了有效的誘導(dǎo)型p-n結(jié)。同時,此結(jié)果也表明,發(fā)射極采用crox薄膜時所制備出的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池具有高效率的潛力。

      實施例4:

      本實施例中對發(fā)射極為一層5nmcrox薄膜、一層10nmcrox薄膜和兩層5nmcrox薄膜(中間為4nmau薄膜)的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的性能參數(shù)做了比較,具體參見表二。其中,發(fā)射極為5nmcrox薄膜或發(fā)射極為一層10nmcrox薄膜的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池均采用實施例1中的制備方法,而發(fā)射極為兩層5nmcrox薄膜的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池采用實施例2的制備方法,且三個電池在制備過程中相對應(yīng)的步驟都一致。

      表二

      從表二中可以發(fā)現(xiàn)發(fā)射極為二層5nmcrox薄膜的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池相比于其他兩個背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池,其電池效率分別提升了1.88%和3.47%。而將4nmau薄膜插入到10nmcrox薄膜中顯著提高了太陽電池的開路電壓和填充因子,而這主要是因為4nmau提高了crox薄膜中載流子的濃度,降低了10nmcrox薄膜的體電阻。

      圖10比較了發(fā)射極分別為5nmcrox薄膜和10nmwox薄膜的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池的穩(wěn)定性,從圖中的曲線可以看出,發(fā)射極為10nmwox薄膜的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池出現(xiàn)了持續(xù)性衰減,即電池效率隨著時間的延長持續(xù)下降,而這主要是因為空氣中的水分、碳雜質(zhì)等影響。而發(fā)射極為5nmcrox薄膜的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池在前10天內(nèi)出現(xiàn)衰減,而后效率又提高到15%。因此,發(fā)射極采用crox薄膜可以使其對應(yīng)的背接觸異質(zhì)結(jié)太陽電池具有更高的穩(wěn)定性能。

      以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進和替換,這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。

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