[发明专利]具有缓冲保护膜的异质结太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有缓冲保护膜的异质结太阳能电池及其制备方法，它包括晶体硅衬底（1），其正反两面均沉积有非晶硅本征层（2），非晶硅本征层的外侧分别沉积有N‑型和P‑型掺杂非晶硅层，P‑型掺杂非晶硅层（4）外侧沉积有缓冲保护透明导电膜（5），缓冲保护透明导电膜和N‑型掺杂非晶硅层（3）的外侧沉积制备有透明导电层（6），透明导电层的外侧设有金属电极（7），制备方法包括：采用气相沉积法在P‑型掺杂非晶硅层上沉积缓冲保护透明导电膜，采用磁控溅射法在缓冲保护透明导电膜和N‑型非晶硅上沉积透明导电层。本发明极大地降低了低高能粒子对掺杂非晶硅层的轰击损伤，保护了异质结电池PN结性能，提升异质结太阳能电池性能。

技术领域

本发明涉及高效太阳能电池领域，特别是涉及具有缓冲保护膜的异质结太阳能电池及其制备方法。

技术背景

同传统的单晶/多晶硅太阳能电池相比，异质结太阳能电池具有结构对称、制备工艺简单、流程短、硅片薄片化、温度系数低、无光致衰减等特点，而且其工艺温度低于250℃，因其超高效的光电转化率和发展提升潜力而备受关注。通常异质结太阳能电池主要涉及的工艺步骤为：在绒面化的晶体硅衬底正反两面沉积纳米级厚度的本征非晶硅，在本征非晶硅上沉积掺杂非晶硅，一面为N-型掺杂非晶硅，一面为P-型掺杂非晶硅，为了高效地导出电子，需要在掺杂非晶硅薄膜上制备透明导电薄膜，最后在透明导电薄膜外侧丝网印刷金属Ag栅线。透明导电薄膜不仅仅需要良好的导电性，而且需要同时具有高透光性和减反射特性，另外，其功函数也需要与其接触的掺杂非晶硅薄膜相匹配，实现欧姆接触，通常，在异质结电池中，与P-型非晶硅接触的透明导电材料需要较高的功函数，与N-型非晶硅接触的透明导电材料通常需要具有较低的功函数。

目前制备异质结太阳能电池的主流技术，采用的是磁控溅射技术来制备透明导电薄膜，磁控溅射技术具有沉积速率高、靶材利用率高、沉积的薄膜密度高、硬度好等特点，其原理是在电场和磁场作用下，Ar气体被电离产生Ar+粒子，Ar+粒子高速轰击靶材，靶材表面的原子脱离原晶格逸出，成为溅射粒子，溅射粒子高速运动到达衬底表面，并与氧原子发生反应而生成氧化物薄膜，受Ar+粒子高速轰击产生的溅射粒子能量较高，有相当部分的溅射粒子能量大于100电子伏特，有的甚至高于150-200电子伏特，这样当溅射粒子高速撞击衬底时，沉积在晶体硅衬底表面的非晶硅薄膜受到一定程度的损伤，进而损害异质结太阳能电池PN结性能，同时影响非晶硅薄膜对晶体硅衬底层的钝化效果，最终影响电池性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供具有缓冲保护膜的异质结太阳能电池及其制备方法，通过在掺杂非晶硅膜和透明导电层之间引入缓冲保护透明导电膜，降低在透明导电层磁控溅射沉积过程中对掺杂非晶硅薄膜的撞击损伤，保护异质结太阳能电池PN结性能，获得最优的异质结太阳能电池性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

具有缓冲保护膜的异质结太阳能电池，它包括晶体硅衬底，晶体硅衬底的正反两面均沉积有非晶硅本征层（不掺杂的非晶硅），每层非晶硅本征层的外侧分别沉积有N-型掺杂非晶硅层和P-型掺杂非晶硅层，N-型掺杂非晶硅层和P-型掺杂非晶硅层的外侧分别沉积有透明导电层，每层透明导电层的外侧均设有金属电极，其特征在于：

所述P-型掺杂非晶硅层和相邻的透明导电层之间设有缓冲保护透明导电膜。

在上述技术方案的基础上，有以下进一步的技术方案：

所述缓冲保护透明导电膜采用掺硼氧化锌BZO制成；

所述透明导电层采用ITO掺锡氧化铟制成；

所述缓冲保护透明导电膜的厚度为10-20nm，所述透明导电层的总厚度为70-110nm；

所述N-型掺杂非晶硅层侧的透明导电层为至少一层的复合透明导电层；

所述缓冲保护透明导电膜侧的透明导电层为至少一层的复合透明导电层。

所述缓冲保护透明导电膜可以采用化学气相沉积法制备，化学气相沉积方法包括不限于低压化学气相沉积（LPCVD）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）。