[发明专利]一种MIS-硅异质结太阳电池及其制备方法

说明书

本申请公开一种MIS‑硅异质结太阳电池及其制备方法，所述一种MIS‑硅异质结太阳电池，包括载流子传输层(M)、载流子遂穿层(I)和半导体吸收层(S)。所述载流子传输层(M)由前表面载流子传输层(FM)和背表面载流子传输层(BM)构成，所述载流子遂穿层(I)由前表面钝化层(FI)和背表面钝化层(BI)构成，所述半导体吸收层(S)为半导体硅片材料。所述MIS‑硅异质结太阳电池的制备流程为：硅片(S)选取→硅片表面腐蚀、清洗→载流子遂穿层(I)制备→载流子传输层(M)沉积。

技术领域

本发明属于光伏电池领域，特别是涉及一种MIS-硅异质结太阳电池及其制备方法。

背景技术

电力是人类发展的核心资源，是高品质生活不可或缺的组成元素，获得电力的途径和方法有很多，如煤炭、天然气、生物质、核能等。过去五十年的电力主要以消耗化石燃料为代价，这需要大量消耗水的水资源，还会造成污染。近年，人类越来越关注气候和环境的变化，电力也需要进行相应变迁转向可再生能源。太阳能是从太阳辐射获得的能源，是一种可再生资源，是地球上绝大多数地方都能够直接获得的绿色能源，而太阳电池就是利用光生伏特效应将太阳资源直接转换成电能的有效器件。随着技术的不断发展，太阳电池将光能转换成电能的效率(即太阳电池的转换效率)在不断提高，相应的电池结构也在不断改进，2018年前，主要应用的电池结构是铝背场 (Al-BSF：Aluminum Back Surface Field)结构太阳电池，2018年下半年开始背钝化(PERC：Passivated Emitter Rear Cell)结构太阳电池技术呈“断崖”式发展，在市场上逐渐挣得一席之地。

根据国际光伏技术路线图(ITRPV)报道[International Technology Roadmapfor Photovoltaic, Tenth Edition，March 2019]，n型硅(n-Si) 由于抗外来杂质污染性能强和不受光致衰减影响，具有高少子寿命、高迁移率的材料优势，2029年的市场份额占比将达到40%。基于非晶硅薄膜的硅异质结(HIT)太阳电池制备温度低、流程简单，能够实现更高的转换效率而备受青睐。但前接触层应该具有良好的可透过性。但是，HIT太阳电池中的掺杂非晶硅的禁带宽度较小，缺陷态密度高，在短波段会形成严很高的寄生光吸收[G.Nogay, J.P.Seif, Y.Riesen, et al. IEEE, J. Photovolt, 2016, 6(6):1654]，使光性能变差，也会破坏吸收层晶体硅的表面钝化性能。有研究者[S.De Wolf,A.Descoeudres, Z.C.Holman, et al. Green, 2012, 2:7] 用宽禁带材料(如非晶氧化硅，a-SiOx:H；微晶氧化硅，μc-SiOx:H)或者非晶碳化硅(a-SiC:H)) 以期克服/解决这个问题。但是由于非晶硅和晶体硅界面处由于较大的能带偏移其电学性能很差，对载流子的抽取和收集不利，为克服这个问题，本发明提出一种MIS-硅异质结太阳电池结构，克服以上结构太阳电池存在的弊端，实现低成本、用料资源丰富、制备流程简单且转换效率高的目的。

发明内容

本发明目的在于提供一种流程简单、用料环保、可实现低成本制备的MIS-硅异质结太阳电池，本发明同时还提供该种MIS-硅异质结太阳电池的制备方法。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种MIS-硅异质结太阳电池，由载流子传输层(M)、载流子遂穿层(I)和半导体吸收层(S)共同构成。所述载流子传输层(M)由前表面载流子传输层(FM)和背表面载流子传输层(BM)构成，所述载流子遂穿层(I)由前表面钝化层(FI)和背表面钝化层(BI)构成，所述半导体吸收层(S)为半导体硅片材料。所述硅片从类型和晶体类型来说，可以为n型单晶硅片，或者n型多晶硅片，或者p型单晶硅片，或者p型多晶硅片。所述MIS-硅异质结太阳电池结构从“上”(“上”为前表面，即迎光面)到“下”(“下”为背表面，即背光面)的顺序依次为前表面载流子传输层(FM)→前表面钝化层(FI)→半导体吸收层(S)→背表面钝化层(BI)→背表面载流子传输层(BM)。