[发明专利]一种硅异质结太阳电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种硅异质结太阳电池，其包括晶体硅吸收层、本征钝化层、电子选择层和金属电极，其中，本征钝化层设置于晶体硅吸收层上，电子选择层设置于本征钝化层上，金属电极与电子选择层形成欧姆接触，其中，电子选择层为含氧施主微晶硅氧层或含氧施主多晶硅氧层的掺氧硅层，掺氧硅层与晶体硅吸收层和本征钝化层形成能带匹配以实现电子抽取。根据本发明的硅异质结太阳电池，通过掺氧硅层来代替掺磷硅层作为电子选择层，用于解决现有技术在气源成本、安全管理、工艺交叉污染等方面遇到的问题。具体地，根据本发明的硅异质结太阳电池，通过H等离子体处理的掺氧硅层可以将氧原子激发到硅薄膜中的氧施主位置，进而使这种硅薄膜具有电子选择性质。

技术领域

本发明涉及太阳电池，更具体地涉及一种硅异质结太阳电池及其制备方法。

背景技术

单结硅太阳电池中，晶体硅/非晶硅异质结(SHJ)太阳电池光电转换效率最高，达到了26％以上。典型的SHJ太阳电池采用掺磷/掺硼非晶硅分别作为电子/空穴选择层，均由化学气相沉积生长(PECVD或Cat-CVD)。其中掺磷非晶硅生长过程中使用的磷源气体，如磷烷，有以下固有缺点：1)磷源气体价格比较昂贵，增加了SHJ太阳电池的生产成本；2)磷源气体属于剧毒气体，增加了实验室气体安全管理成本；3)磷原子可能会造成本征非晶硅或掺硼非晶硅生长过程中的交叉污染，造成太阳电池的边缘效率较低；4)为了避免磷原子交叉污染，通常需要提供独立的腔室专门用于掺磷非晶硅生长，这进一步增加了设备投入成本。

发明内容

为了解决现有技术中的掺磷硅薄膜所带来的问题，本发明提供一种硅异质结太阳电池及其制备方法。

根据本发明的硅异质结太阳电池，其包括晶体硅吸收层、本征钝化层、电子选择层和金属电极，其中，本征钝化层设置于晶体硅吸收层上，电子选择层设置于本征钝化层上，金属电极与电子选择层形成欧姆接触，其中，电子选择层为含氧施主微晶硅氧层(O_d-μc-SiO:H)或含氧施主多晶硅氧层(O_d-mc-SiO:H)的掺氧硅层，掺氧硅层与晶体硅吸收层和本征钝化层形成能带匹配以实现电子抽取。

优选地，掺氧硅层中氧原子的浓度介于5×10¹⁸cm^-3-5×10²¹cm^-3之间。

优选地，硅异质结太阳电池还包括空穴选择层，透明导电氧化物层和绝缘透明层，其中，掺氧硅层和空穴选择层设置在分别位于晶体硅吸收层的两侧的本征钝化层上，透明导电氧化物层设置于空穴选择层上，绝缘透明层设置于掺氧硅层上。

优选地，绝缘透明层为氮化硅(SiNx:H)薄膜、氧化硅(SiOx)薄膜或者硅氮氧(SiNxOy)薄膜或者其组合。

优选地，硅异质结太阳电池还包括氮化硅层和空穴选择层，其中，氮化硅层设置于晶体硅吸收层的与本征钝化层相对的另一侧上，掺氧硅层和空穴选择层彼此间隔开地设置于本征钝化层上，金属电极设置于掺氧硅层和空穴选择层上。

根据本发明的硅异质结太阳电池的制备方法，其包括：首先生长微晶硅氧层(μc-SiO:H)或多晶硅氧层(mc-SiO:H)，然后利用H等离子体轰击微晶硅氧层(μc-SiO:H)或多晶硅氧层(mc-SiO:H)使其中的氧原子激发到相应晶格位点而成为氧施主，从而形成作为电子选择层的掺氧硅层。

优选地，生长微晶硅氧层(μc-SiO:H)或多晶硅氧层(mc-SiO:H)的步骤包括：首先通过硅源气体在晶体硅(c-Si)衬底上生长氢化非晶硅薄膜(a-Si:H)或者通过硅源气体和氧源气体的混合气在晶体硅(c-Si)衬底上生长氢化非晶硅氧薄膜(a-SiO:H)，然后通过硅源气体和氧源气体的混合气在氢化非晶硅薄膜(a-Si:H)或者氢化非晶硅氧薄膜(a-SiO:H)表面生长微晶硅氧层(μc-SiO:H)或多晶硅氧层(mc-SiO:H)。