[发明专利]一种太阳能异质结电池及其制备方法

说明书

一种太阳能异质结电池，所述太阳能异质结电池从上至下依次包括第一电极、第一掺水ITO透明导电层、第一非晶硅掺杂层、第一本征非晶硅钝化层、单晶硅片、第二本征非晶硅钝化层、第二非晶硅掺杂层、第二掺水ITO透明导电层和第二电极。本申请还提供了上述太阳能异质结电池的制备方法。本申请的太阳能异质结电池具有优异的光电性能。本申请提供的太阳能异质结电池，有效解决了掺水ITO透明导电层与掺杂非晶硅和丝网印刷银栅极接触不良的问题，从而能够展现出优异的光电性能。

本申请基于申请号为201711397697.0、申请日为2017年12月21日的中国专利申请提出，并要求该中国专利申请的优先权，该中国专利申请的全部内容在此引入本申请作为参考。

技术领域

本申请涉及但不限于太阳能电池技术领域，特别涉及但不限于一种太阳能异质结电池及其制备方法。

背景技术

在太阳能异质结电池领域，氧化铟锡(Indium tin oxide，简称ITO)薄膜发挥着重要作用，它不仅负责收集光生载流子，同时还要让多数的太阳光能顺利进入电池体内。这就要求ITO薄膜要同时满足三个条件：高的透过率；良好的导电性；良好的陷光效果。

因此，有必要研发一种能够更好的满足上述条件的包括ITO薄膜的太阳能异质结电池。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请的发明人在研究硅异质结太阳能电池的过程中，深入发现了现有的ITO薄膜及其制备方法存在一些问题，总结如下：

一般情况下，ITO薄膜的透过率和电导率是一对矛盾体，电导率的提高往往依赖于ITO材料体内载流子浓度的提升，但是一味地追求载流子浓度的提升会引起光透过率的下降。这是因为载流子浓度的提升会增加透明导电氧化物薄膜对长波段光子的吸收，造成电池短路电流的下降。ITO的导电性由材料的载流子浓度和材料的迁移率的乘积决定。若想保持ITO材料的透过率不受影响(简单的等价为不增加材料载流子浓度)，就只能靠提高材料迁移率来提高ITO材料的导电性。通过提升材料迁移率(载流子浓度不变)，ITO的导电性和透过率均能得到提升。但是，在实验过程中，本申请的发明人发现这样一种高迁移率(导电好，透过高)的ITO材料，与电池的非晶硅层和丝印银栅线之间存在比较严重的接触问题。

在ITO的制备方面，在非晶硅层沉积以后，过高温度或过长时间的高温退火过程均会对电池带来负面影响。所以，选择在低温条件下进行ITO沉积是一种不错的办法，SHJ电池技术就是一种低温(＜240℃)条件下的电池制备技术。大量实验证明，低温条件下沉积的ITO薄膜是微晶态薄膜，这种微晶态薄膜的载流子浓度高，迁移率低，透过率不好，但它却能跟掺杂非晶硅和丝网印刷银栅极有很好的接触。若是单纯使用微晶态薄膜做为电池的透明导电层，电池的接触会保持良好；但是，受其透过率不高等因素的影响，电池的短路电流将普遍偏低。

本申请的发明人还发现，在制备非晶态ITO的过程中通入一定量的水蒸汽来参与反应，可以提高所制备的掺水ITO透明导电层(本申请中，将掺水工艺制备的ITO透明导电层定义为掺水ITO透明导电层，现有的不掺水工艺制备的ITO透明导电层定义为不掺水ITO透明导电层)的性能，获得迁移率高，载流子浓度低的掺水ITO透明导电层。掺水ITO透明导电层有比较好的光透过性能，但与电池掺杂非晶硅层和丝网印刷银栅极存在功函数匹配、电极接触等诸多问题。若是全部使用掺水ITO透明导电层作为电池的透明导电层，电池的短路电流不错，但开路电压和填充因子偏低。

经过大量深入的研究，本申请的发明人创造性地提出了比较优化的设计是：在电池的正反面采用不同的工艺来制备ITO导电层。太阳能电池正反两面都需要沉积ITO薄膜，多数研发和生产机构都是采用一种工艺(比如，常规工艺、掺氢工艺、高温工艺等中的一种)来制备电池正反两面的ITO，这样虽然可以减少工艺的复杂性，却影响了电池的效率。