[发明专利]一种以稀土元素掺杂的透明导电氧化物为透明导电层的异质结太阳能电池

说明书

本发明公开了一种以稀土元素掺杂的透明导电氧化物为透明导电层的异质结太阳能电池，其特征在于，包括晶体硅片，晶体硅片的一侧依次设有第一本征层、第一掺杂非晶硅层、第一透明导电层及第一电极，晶体硅片的另一侧设有第二电极；所述第一透明导电层为稀土元素掺杂的透明导电氧化物。本发明提供的异质结太阳能电池中的稀土可使太阳光中的紫外光转化为可见光，主要是蓝光和红光；同时稀土与ITO/IWO复合可以形成复合光催化剂，实现光增益，从而使更多的光能进入吸收层中，提高光生载流子，有效提高电池短路电流，从而提高整个电池的性能。本发明还公开了一种以稀土元素掺杂的透明导电氧化物为透明导电层的异质结太阳能电池的制备方法。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种以稀土元素掺杂的透明导电氧化物为透明导电层的异质结太阳能电池及其制备方法。

背景技术

非晶硅/晶体硅异质结太阳能电池是通过在掺杂非晶硅层与晶体硅衬底之间加入本征层所构建的。异质结太阳能电池既具有晶体硅太阳能电池的高效率和高稳定性，同时由于能耗小，工艺相对简单、温度特性更好，在高温下也能有较高的输出。近年来备受关注，已经成为太阳能电池的主要发展方向之一。

由于掺杂非晶硅的导电性较差，所以在异质结太阳能电池的制作过程中，在电极和掺杂非晶硅层之间加一层透明导电层，透明导电层可以有效地增加载流子的收集。透明导电层须具有光学透明和导电双重功能，对有效载流子的收集起着关键作用，还要可以减少光的反射，起到很好的陷光作用。

但是，目前的透明导电层的材料一般为氧化铟锡(ITO)、或掺钨氧化铟 (IWO)。ITO与IWO对可见光具有良好的穿透性，但是对紫外光的穿透率极低，使异质结太阳能电池不能很好地利用光能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有异质结太阳能电池中透明导电层对紫外光穿透率低的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种以稀土元素掺杂的透明导电氧化物为透明导电层的异质结太阳能电池，其特征在于，包括晶体硅片，晶体硅片的一侧依次设有第一本征层、第一掺杂非晶硅层、第一透明导电层及第一电极，晶体硅片的另一侧设有第二电极；所述第一透明导电层为稀土元素掺杂的透明导电氧化物。

优选地，所述晶体硅片与第二电极之间还依次设有第二本征层、第二掺杂非晶硅层、第二透明导电层。

优选地，所述的晶体硅片为单晶硅或多晶硅，掺杂类型为P型硅或N型硅。

优选地，所述的第一本征层为本征非晶硅层，其光学带隙介于晶体硅片与第一掺杂非晶硅层之间。

更优选地，所述第二本征层与第一本征层完全相同；所述第二透明导电层与第一透明导电层的材料相同。

更优选地，所述第二本征层的光学带隙介于晶体硅片与第二掺杂非晶硅层之间。

优选地，所述的透明导电氧化物为氧化铟锡(ITO)或掺钨氧化铟(IWO)；所述的稀土元素为Eu、Sm、Gd和Tb中的任意一种或几种。

更优选地，以金属元素的总摩尔为基准，所述稀土元素的摩尔含量为 0.1～5％。

优选地，所述第一透明导电层的厚度为60～100nm。

本发明还提供了上述异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：在晶体硅片的一侧形成第一本征层；

步骤2)：在第一本征层上形成第一掺杂非晶硅层；

步骤3)：在晶体硅片的另一侧形成第二本征层；

步骤4)：在第二本征层上形成第二掺杂非晶硅层；

步骤5)：在第一掺杂非晶硅层上形成第一透明导电层；