[发明专利]一种用于太阳能电池的背电极和太阳能电池

说明书

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种用于太阳能电池的背电极，以及基于该背电极的太阳能电池。

背景技术

太阳能是一种取之不尽的清洁能源，太阳能电池技术是解决世界能源危机的重要手段和技术之一。目前晶硅太阳能电池主导着全世界的太阳能电池市场，占据80％以上的市场份额。同时，以非晶硅、CdTe、Cu(In,Ga)Se₂(缩写CIGSe)为代表的薄膜太阳能电池也正在兴起，占据了剩下10％以上的市场份额，并在逐年增长，其它主要的薄膜太阳能电池还包括CuInS₂和Cu₂ZnSn(S,Se)₄(缩写CZTS)等。这些太阳能电池都是基于pn结结构的电池。晶硅电池的结构为前栅电极/减反层/n型层/p型层/金属背电极；其中前栅电极为导电银浆，减反层为SiN，n型层为磷掺杂的n型硅，p型层为硼掺杂的p型硅，金属背电极为导电铝浆和导电银浆。薄膜太阳能电池的正置结构为：玻璃/透明导电膜/n型层/p型层/金属背电极；其中透明导电膜为前电极；n型层为窗口层，如CdS、ZnO、TiO₂等；p型层为吸收层，如CdTe、CIGSe、CZTS等。在太阳能电池制备中，实现p型层和背电极之间的欧姆接触是获得稳定、高效器件的关键技术之一。因此，选择合适的背电极，增强空穴的收集和传输能力，可以获得高效的太阳能电池器件。

以CdTe电池为例，常用的背电极有Au、Mo、Ni、石墨等高功函金属材料。由于CdTe功函数很高，约5.7eV，与这些高功函金属也难以形成良好的欧姆接触，因此常采用p型重掺杂的背接触层材料来协助实现背电极和CdTe层之间的欧姆接触。常用的背接触材料有：Cu薄膜、ZnTe薄膜、Sb₂Te₃薄膜、MoO₃薄膜等。但是这些背接触材料的使用，不仅会增加电池成本和制作工艺难度，而且会引入更多难控制的工艺参数。例如，通过Cu薄膜来进行Cu掺杂时，Cu的掺杂程度依赖于Cu薄膜的厚度、退火温度和退火时间，极难控制，容易出现过度退火从而降低电池效率。

发明内容

本申请的目的是提供一种新型的与太阳能电池的p型层有良好欧姆接触的背电极，以及基于该背电极的太阳能电池。

本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种用于太阳能电池的背电极，该背电极包括由铜硫化合物制备的导电薄膜。

需要说明的是，本申请的关键在于采用铜硫化合物制备的导电薄膜作为背电极，与p型层有良好欧姆接触，从而获得极高的空穴收集和传输能力，实现高效器件的制备。在生产时，直接采用铜硫化合物沉积在p型层的表面，形成薄膜，作为背电极使用即可。可以理解，本申请的铜硫化合物作为背电极使用，其必须具备导电性，因此，所有具备导电性的铜硫化合物都适用于本申请。

优选的，铜硫化合物为Cu₉S₅和/或CuS。

需要说明的是，本申请的导电薄膜可以是单独的Cu₉S₅或CuS制备，也可以是两者混合制备。其中，CuS带隙为0eV，具有良好的导电性，可以沉积在p型层上作为背电极。Cu₉S₅为六方层状结构，其空间群是R-3m，其功函数比CdTe略小，为5.12eV，具有很高的载流子浓度和迁移率，作为背电极沉积在p型层表面时，通过Cu的扩散掺杂实现与p型层的能级匹配，从而获得极高的空穴收集和传输能力，实现高效器件的制备。本申请中，Cu₉S₅的载流子浓度为1.571×10²⁰cm^-3，迁移率为23.79cm²V^-1s^-1。

本申请更优选的方案中，采用Cu₉S₅制备的导电薄膜作为背电极。

优选的，背电极还包括辅助金属电极，导电薄膜附着于辅助金属电极的至少一个表面。