[发明专利]一种太阳电池结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种太阳电池结构及其制备方法，该太阳电池结构包括：由下往上依次堆叠的P型层和N型层，从而构成PN结发射极；P型层的正面和N型层的背面相接触；在N型层的正面从下往上依次设置的透明导电层和阴电极；在P型层的背面依次形成有氧化物半导体钝化层和背电极。本发明消除了P型层背面缺陷，有效减少了P型层背面界面处的复合中心，并且，氧化物半导体钝化层降低了P型层和背电极之间的接触电阻，使得P型层与背电极形成良好的欧姆接触，提高了太阳电池的填充因子，进而提高了电池的转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，具体涉及一种太阳电池结构及其制备方法。

背景技术

由于硅具有金刚石结构，从而保证了其物理化学性质的稳定，硅基太阳电池使用晶体硅材料作为吸收层，长期使用的稳定性高，以其成熟的生产技术，丰富的原料含量，较高的转换效率和稳定的输出功率得到了广泛应用和推广。在晶体硅电池中，p-n结是致使光生载流子分离和运动的核心结构：一般是指在p型硅表面扩散n型硅，从而形成硅同质结。采用该硅同质结制备的太阳电池的理论效率极限约为30％；而根据2015年中国光伏技术发展报告，目前企业中已生产的晶体硅太阳电池的最高效率达21％左右。所以，对于以晶体硅为主的光伏电池，近一步提高其光电转化效率，并在制备工艺上降低成本，是使其获得更广泛应用的关键。

虽然早在1951年就已经提出了异质结的概念，并进行了一定的理论分析工作，但是由于工艺技术的困难，一直没有实际制备出成功的异质结。自1957年克罗墨指出由导电类型相反的两种不同半导体材料制成的异质结比同质结具有更高的注入效率后，异质结的研究才比较广泛地受到重视。后来，由于气相外延生长技术的发展，异质结在1960年第一次被制备成功。1969年发表了第一次成功制备异质结激光二极管的报告，此后半导体异质结在微电子学与微电子工程技术方面的应用日益广泛。由于两种材料的电子亲合势和带隙宽度不同，可使得异质结比同质结具有更高的注入效率和更宽的光谱响应，从而使得利用异质结制备的器件具有比利用同质结制备的器件更优良的光电特性，适宜于制备超高速开关器件、太阳电池以及半导体激光器等。但由于组成异质结的两种材料的晶格常数不同，界面附近的悬挂键和晶格畸变会导致大量位错和缺陷的形成，因而不能制备出性能良好的异质结。引入界面态的一个主要原因是形成异质结的两种半导体材料的晶格失配。除此之外，由于两种材料的热膨胀系数不同，也会对异质结界面造成影响。1968年，美国贝尔实验室和苏联约飞研究所同时宣布制备成功了GaAs-AlGaAs双异质结激光器。他们取得成功的原因之一是选择的两种半导体具有相似的晶体结构、相近的原子间距和热膨胀系数。