[发明专利]一种异质结太阳能电池及其应用

说明书

本发明提供了一种异质结太阳能电池及其应用，本发明的异质结太阳能电池，将经RPD工艺镀膜后的TCO膜层表面进行等离子轰击，可以提高TCO膜层的粗糙度及表面积，提高聚氨酯银浆与TCO膜层的结合，即可提高两者的结合力，也可有效改善两者的接触面积，从而提高电池的光电转化效率。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种异质结太阳能电池及其应用。

背景技术

太阳能电池发电是根据特定材料的光电性质制成的。黑体(如太阳)辐射出不同波长(对应于不同频率)的电磁波，如红外线、紫外线、可见光等等。当这些射线照射在不同导体或半导体上，光子与导体或半导体中的自由电子作用产生电流。太阳电池发电是一种可再生的环保发电方式，发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，不会对环境造成污染。按照制作材料分为硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。

其中硅基半导体电池中的HIT(异质结电池，Heterojunction with IntrinsicThin layer)，因为其具有高效转换和双面发电等优点，越来越受关注，成为未来最有可能大规模应用的技术之一。HIT是一种在P型氢化非晶硅和n型氢化非晶硅与n型硅衬底之间增加一层非掺杂(本征)氢化非晶硅薄膜的电池结构。标准晶体硅太阳能电池是一种同质结电池，即PN结是在同一种半导体材料上形成的，而异质结电池的PN结采用不同的半导体材料构成。现有HIT太阳能电池结构如图1所示，以n型单晶硅片为N型衬底1，在经过清洗制绒的n型c-Si正面依次沉积第一本征非晶硅层21(i-a-Si:H薄膜)、N型非晶硅层22(n-a-Si:H薄膜)。在硅片背面依次第二本征非晶硅层31(i-a-Si:H薄膜)、P型非晶硅层32(p-a-Si:H薄膜)，从而形成p-n异质结。再分别在非晶硅层上沉积TCO层23、33(TCO薄膜)，最后在TCO层上印刷银浆形成电极4。

在异质结太阳能电池结构中，为了实现电流的收集和导出，在电池N型非晶硅及P型非晶硅上沉积一层厚度约为100nm左右的TCO(透明导电层：Transparent ConductiveOxide)薄膜。从HIT太阳能电池结构图可以看到，TCO存在与非晶硅层及金属银电极的接触界面，这些接触界面间的接触电阻的改善将有利于电池光电转化效率的提高。改善TCO层与金属电极的接触电阻有两个方面的手段，一个是优化功函数的匹配，一个是增加TCO膜层与金属电极的有效接触面积。

目前TCO膜层有两种镀膜工艺路线，一种是采用物理的真空磁控溅射(PhysicalVapor Deposition，简称PVD)的溅射镀膜工艺，一种是采用活化等离子蒸镀(ReactivePlasma Deposition简称RPD)的蒸镀工艺。其中采用RPD方法镀制的薄膜的晶体的取向性明显，而采用磁控溅射镀制的薄膜则没有明确的方向性，各个晶面都有，这样也造成两者的膜的平滑性的差异性明显，采用RPD方法的薄膜的Rz＝8nm，膜层表面相对平滑，而采用磁控溅射方法的薄膜的Rz＝30nm，膜层表面相对粗糙。且RPD工艺镀出的TCO膜一般为柱状晶，晶粒比较粗，相应表面活性差，表面积也小，从而不利于与金属银浆的接触，同时金属银浆是低温聚氨酯导电银浆，TCO膜表面越光滑，相应表面活性越小，两者间的结合越差。

目前，量产的HIT异质结太阳能电池的转换效率每年的提升幅度极其有限，因此，每将转换效率提升0.01％都是一种显著的进步。然而，转换效率每提升0.01％对于太阳能电池的工业应用而言，仍可产生巨大的经济价值，因此，为进一步提升转换效率，研究人员仍在不断改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种异质结太阳能电池，能够有效提高TCO膜层与金属电极的接触面积，以改善接触电阻从而提高电池的光电转化效率。

本发明还提出了上述一种异质结太阳能电池的应用。