[发明专利]一种晶硅异质结太阳电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种晶硅异质结太阳电池及其制备方法。所述晶硅异质结太阳电池的结构为：金属栅线/透明导电电极/含钼氧硫的空穴引出层/第一隧穿层/硅片/第二隧穿层/电子引出层/金属背电极。所述含钼氧硫的空穴引出层可以为MoO_3‑xS_x单层薄膜结构，也可以为MoO_3‑xS_x/MoO₃双层薄膜结构，对于后者，MoO₃层应与第一隧穿层接触。本发明所制备出来的基于含钼氧硫的空穴引出层的晶硅异质结太阳电池，能有效降低材料的缺陷态密度和载流子表面复合速率，提高电池短路电流和内建电场。含钼氧硫的空穴引出层对空穴的选择性可调，且制作工艺简单，具有较高的产业化推广应用价值。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体地说是一种晶硅异质结太阳电池及其制备方法。

背景技术

近年来，光伏产业一直致力于寻找具有低成本制造优势的晶体硅（c-Si）太阳电池技术。降低成本的策略包括使用超薄晶圆或质量较低的衬底，但无论如何都需要较低的材料消耗以及简化的制造工艺。

过渡金属氧化物（TMO）作为电子或空穴的选择性接触层在高效晶硅电池研究中受到人们的广泛关注。TMO是具有功函数范围宽（Φ_TMO=3~7 eV）和电导率可调（从绝缘性到金属导电性）等特性的宽带隙（E_g 3 eV）半导体材料，当用作电子或空穴选择性接触材料时可提供极大的灵活性。高功函数的V₂O₅、WO₃、MoO₃可作为空穴引出层材料，低功函数的TiO₂、SnO₂可作为电子引出层。同时，TMO较低的沉积温度（T 200℃）可使制备工艺简化并大幅降低生产成本。

非化学计量比的氧化钼（MoO_x）通常通过热蒸发法应用于制备晶体硅太阳电池的空穴引出层。该方法需要高真空设备而且对氧化物化学计量比的调控非常有限，这在一定程度上限制了薄膜传输空穴的性能。

发明内容

本发明的目的就是提供一种晶硅异质结太阳电池及其制备方法，该电池以宽带隙过渡金属氧化物MoO_3-xS_x作为空穴引出层，可有效提高材料的载流子传输能力，提升太阳电池的光伏性能。

本发明的目的是这样实现的：一种晶硅异质结太阳电池，其结构为：金属栅线/透明导电电极/含钼氧硫（MoO_3-xS_x）的空穴引出层/第一隧穿层/硅片/第二隧穿层/电子引出层/金属背电极。含钼氧硫的空穴引出层具有宽带隙、高透过率和高载流子传输能力。

所述含钼氧硫的空穴引出层可以为MoO_3-xS_x单层薄膜结构，也可以为MoO_3-xS_x/MoO₃双层薄膜结构，对于后者，MoO₃层应与第一隧穿层接触。MoO_3-xS_x单层薄膜的厚度为3nm-8nm。MoO_3-xS_x/MoO₃双层薄膜结构中，MoO₃层的厚度为0.5nm-5nm，MoO_3-xS_x层的厚度为3nm-8nm。

MoO_3-xS_x薄膜中钼的组分比为29%-45%，硫的组分比为1.5%-15%，氧的组分比为53%-67%。

含MoO_3-xS_x的空穴引出层的带隙为2.8eV~3.9eV，接触电阻（ρ_c）为10~50mΩ⋅cm²，薄膜材料厚度为3nm~8nm。