[发明专利]一种感应结太阳电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种感应结太阳电池及其制备方法。具体的，本发明提供了一种太阳电池，包括P型半导体衬底；下电极，所述下电极位于所述P型半导体衬底的背表面上；感应层，所述感应层自下而上包括过渡层、电荷增强层和抗反射层，且固定电荷密度达到10¹³cm^‑2量级，所述过渡层包括氧化硅或者氮氧化硅薄膜，所述电荷增强层包括氯化铷、氯化钙、氯化钾和氯化镁一种或几种，所述抗反射层包括氮化硅薄膜；上电极，所述上电极位于所述感应层的上方。本发明的太阳电池以无毒的碱金属氯化物为电荷增强层，可以极大提高抗反射层中固定电荷密度，同时降低界面态密度，钝化性能优异，制备方法简单，同时，可极大降低太阳电池的生产成本。

技术领域

本发明属于太阳电池领域，具体涉及一种感应结太阳电池及其制备方法。

背景技术

光伏发电是利用太阳能的重要形式，太阳光入射到太阳电池内部，能量大于太阳电池材料带隙的光子会产生电子－空穴对，电子－空穴对在内建电场的作用下分离并向两端移动，将两端与含有负载的外电路相连，太阳电池就会对负载做功，从而实现光能与电能的转换。由此可见，内建电场是保证太阳电池正常工作的重要环节。

内建电场通常是在半导体材料上形成一个或者多个p-n结来构成，目前市场上销售的太阳电池大部分是以p型晶体硅为衬底材料，其p-n结是通过高温磷扩散来实现。众所周知，这种太阳电池会存在以下几个缺点：1）发射区重掺杂导致禁带宽度变窄效应；2）扩散过程中在硅表面引入高浓度缺陷和复合中心，产生“死层”，引起太阳电池光谱响应降低；3）高温过程使材料少子寿命降低。

为了克服高温制备p-n结的缺点，许多低温制备p-n结的技术被提出，感应结太阳电池就是其中的一种。Metal-Insulator-Semiconductor/Inversion Layer Solar Cell，中文全称为金属-绝缘体-半导体/感应反型层太阳电池，简称为MIS/IL太阳电池，它是在半导体材料（硅、锗等）表面上生长一层含有大量固定电荷的薄膜，该薄膜会在半导体材料近表面感应出反型层，衬底硅材料为p型时，固定电荷应为正电荷（CN1101756）；衬底硅材料为n型时，固定电荷应为负电荷（CN104037245B），从而形成一个同常规太阳电池p-n结功能相同的感应结，由于没有高温过程，因此与常规太阳电池相比，MIS/IL太阳电池不但没有前面提出的缺点，而且还具有良好的短波响应、工艺简单、成本低等优点。

适合用于MIS/IL太阳电池的薄膜必须同时满足以下几个条件：1）具有较高的固定电荷密度；2）具有良好的钝化特性；3）具有良好的光学特性；4）具有较低的界面态密度。SiO_X/Si₃N₄薄膜或者Si_XO_YN_Z/Si₃N₄薄膜可以满足这些要求，并使用这些薄膜制备出了性能良好的MIS/IL太阳电池，。MIS/IL太阳电池的性能与薄膜固定电荷密度有关，电荷密度越高，形成的感应结越好，电池性能就越好。研究发现，在生长氮化硅薄膜之前先制备一层含铯化合物能提高氮化硅薄膜电荷密度，例如：氯化铯溶液，铬酸铯，铯的盐类化合物；但含铯化合物是有毒物质，对人体有害。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种感应结太阳电池，所述太阳电池包括p型半导体衬底，所述衬底下方设有下电极，所述衬底的上方设有感应层，所述感应层的上方设有上电极，所述感应层自下而上包括过渡层、电荷增强层和抗反射层；且所述感应层中固定正电荷的密度为10¹²～10¹³cm^-2。