[发明专利]一种叠层太阳能电池及其制备方法

说明书

本公开提供一种叠层太阳能电池及其制备方法，涉及太阳能电池技术领域，能够解决叠层电池因重掺杂所导致的问题。本公开提供的叠层太阳能电池包括：底电池、顶电池、以及设置在底电池和顶电池之间的连接层，连接层按照从下到上的顺序包括隧穿氧化层、N型掺磷多晶硅薄膜和金属氧化层。

技术领域

本公开涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种叠层太阳能电池及其制备方法。

背景技术

光伏发电技术被认为是解决能源危机、环境污染和全球变暖等问题的有效途径，在光伏市场，晶硅太阳能电池占据主导地位。目前，晶硅太阳能电池的功率转换效率(PowerConversion Efficiency，PCE)高达26.6％，已接近晶硅太阳能电池的理论效率极限29.4％。为了克服这种单结太阳能电池的S-Q极限(肖克利—奎伊瑟极限，Shockley–Queisser Limit)的有效方法就是整合晶硅和其他类型的太阳能电池，从而形成双结叠层(Tandem)太阳能电池，如，钙钛矿/PERC(发射极和背面钝化电池，Passivated Emitter andReal Cell)叠层电池。

如图1所示为钙钛矿/PERC叠层电池的结构示意图，其中，11-顶部钙钛矿电池，12-P++重掺杂复合层，13-底部晶硅电池N++重掺杂层，14-底部PERC电池。如图2所示为钙钛矿/PERC叠层电池中间连接层的能带示意图，为了保证电子与空穴在连接层位置复合，靠近钙钛矿的结合层的价带顶与靠近PERC电池结合层的导带底必须尽量接近，且两层直接的能带弯曲要尽量大从而导致其隧穿的路径最短，所以必须将PERC发射极重掺杂形成N++层，同时，在钙钛矿电池的HTL(空穴传输层，Hole-Transport Layer)与重掺杂发射极之间沉积一层重掺杂硼的多晶硅薄层作为P++层，P++层与N++层形成电子与空穴的隧穿效应，作为钙钛矿与PERC电池的复合连接层。这种结构虽然能够实现钙钛矿电池与PERC电池的连接，但是存在以下问题：(1)在PERC电池发射极重掺杂之后会严重降低晶硅少子寿命，使得表面复合速率增加，降低了底部PERC电池的性能；(2)由于硼的特性，重掺杂硼的纳米多晶硅薄层的制备难度较高，良品率较低。

发明内容

本公开实施例提供一种叠层太阳能电池及其制备方法，能够解决叠层电池因重掺杂所导致的问题。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种叠层太阳能电池，该叠层太阳能电池包括：底电池、顶电池、以及设置在底电池和顶电池之间的连接层，连接层按照从下到上的顺序包括隧穿氧化层、N型掺磷多晶硅薄膜和金属氧化层。

本公开实施提供的叠层太阳能电池，无需对底电池进行重掺杂，避免了重掺杂导致底电池表面复合速率增加，体寿命下降的负面影响，而隧穿氧化层叠加N型掺磷多晶硅薄膜既可以保证载流子的传导，又对底电池具有优异的钝化效果；同时，通过降低N型掺磷多晶硅薄膜与金属氧化层的厚度来有效控制光的寄生吸收问题，从而保证了底电池与顶电池电流密度的匹配性；另外，金属氧化层可以采用ALD设备制备，成本低廉，且成膜均匀性较好，对比重掺杂的P型多晶硅薄膜制备方式简单且良率高。综上，该连接层在保证低制造成本的同时，有效降低了底电池的表面复合速率，提升了底电池的性能，进而提升了叠层电池的整体性能。

在第一方面的第一种可能实现方式中，隧穿氧化层的材质为二氧化硅SiO₂，厚度为1nm～6nm。

在第一方面的第二种可能实现方式中，N型掺磷多晶硅薄膜的掺杂浓度为5×10²⁰cm^-3～9×10²⁰cm^-3，薄膜厚度为30nm～150nm。

在第一方面的第三种可能实现方式中，金属氧化层的材质为氧化镍NiO，厚度为1nm～10nm。

在第一方面的第四种可能实现方式中，底电池包括P型晶体硅电池、PERC电池、IBC电池。