一種基于Si/TiOx異質(zhì)結(jié)的雙面晶體硅太陽電池制造技術(shù)

一種基于Si/TiOx異質(zhì)結(jié)的雙面晶體硅太陽電池。包括前電極、TiOx層、晶體硅吸收層、p型晶體硅重?fù)诫s層、鈍化層、金屬柵狀電極。其結(jié)構(gòu)從迎光面開始依次為：前電極、TiOx層、晶體硅吸收層、p型晶體硅重?fù)诫s層、鈍化層、金屬柵狀電極。迎光面使用n型摻雜的TiOx與晶體硅形成異質(zhì)結(jié)，而背面使用基于擴散的傳統(tǒng)晶體硅制備工藝。TiOx可良好鈍化硅片表面且與硅形成良好異質(zhì)結(jié)，有助于增加異質(zhì)結(jié)電池的開路電壓和轉(zhuǎn)換效率。背面?zhèn)鹘y(tǒng)的晶體硅制備工藝可充分利用現(xiàn)有晶體硅太陽電池生產(chǎn)設(shè)備。雙面結(jié)構(gòu)可充分利用太陽光，增加實際發(fā)電量，降低光伏發(fā)電成本。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于太陽電池領(lǐng)域，也屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，涉及硅太陽電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
技術(shù)介紹
晶體硅太陽電池是一類重要的太陽電池，其產(chǎn)量占據(jù)了當(dāng)前太陽電池總產(chǎn)量的大部分份額。隨著工藝的進步，目前基于擴散工藝制備的同質(zhì)結(jié)晶體硅太陽電池其光電轉(zhuǎn)換效率逐漸逼近極限。而異質(zhì)結(jié)太陽電池可以充分利用兩種不同半導(dǎo)體之間功函數(shù)和能帶位置的差異，可以在不增加太陽電池內(nèi)部載流子復(fù)合的前提下增強內(nèi)建電場強度，從而提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，基于異質(zhì)結(jié)的晶體硅太陽電池有望在效率上超越同質(zhì)結(jié)晶體硅電池而成為未來太陽電池的主流。目前比較成熟的晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池是基于非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)的HIT電池（典型結(jié)構(gòu)為ITO/α-Si(p)/α-Si(i)/c-Si/α-Si(i)/α-Si(n)/ITO）。然而，HIT電池的生產(chǎn)工藝和設(shè)備與傳統(tǒng)硅太陽電池的生產(chǎn)工藝和設(shè)備存在較大差異。若從傳統(tǒng)晶體硅太陽電池轉(zhuǎn)向HIT太陽電池的生產(chǎn)，當(dāng)前的生產(chǎn)設(shè)備就會被浪費。另外，由于HIT太陽電池生產(chǎn)中需要昂貴的真空設(shè)備，同等規(guī)模生產(chǎn)線的投資是傳統(tǒng)晶體硅太陽電池生產(chǎn)線的數(shù)倍。這些在一定程度上阻礙了HIT太陽電池的發(fā)展。實際上，除非晶硅外，還存在其它能有效鈍化硅表面并與硅形成優(yōu)質(zhì)異質(zhì)結(jié)的材料。另外，晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池的結(jié)構(gòu)也不僅局限于HIT太陽電池的結(jié)構(gòu)。若能選擇合適的材料和器件結(jié)構(gòu)，并使其能適用（或部分適用）于傳統(tǒng)的同質(zhì)結(jié)晶體硅太陽電池生產(chǎn)設(shè)備，則即能提高晶體硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，又避免對生產(chǎn)設(shè)備的重復(fù)投資。這對晶體硅太陽電池的生產(chǎn)具有較大的實際意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提出一種新結(jié)構(gòu)的晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池。本專利技術(shù)所述的一種新結(jié)構(gòu)的晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池，包括前電極、TiOx層、晶體硅吸收層、p型晶體硅重?fù)诫s層、鈍化層、金屬柵狀電極。其結(jié)構(gòu)從迎光面開始依次為：前電極、TiOx層、晶體硅吸收層、p型晶體硅重?fù)诫s層、鈍化層、金屬柵狀電極。所述的TiOx層為n型摻雜。所述的晶體硅吸收層為n型或p型摻雜。所述的晶體硅吸收層硅片的表面需雙面制絨以減小表面反射率。所述的p型晶體硅重?fù)诫s層由擴散工藝向硅片背面擴散p型摻雜元素得到。所述的前電極包含透明導(dǎo)電層和金屬柵狀電極，同時可在透明導(dǎo)電層和金屬柵狀電極上使用減反射層以進一步降低表面反射。所述的鈍化層為Al2O3或Al2O3/SiNx混合結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)使用n型摻雜的TiOx與晶體硅形成異質(zhì)結(jié)，以沉積TiOx的一面作為太陽電池的迎光面，而背面使用傳統(tǒng)擴散工藝制備p型重?fù)诫s層。在晶體硅表面沉積的TiOx層可以有效鈍化硅片表面，減少界面缺陷態(tài)密度。TiOx的導(dǎo)帶位置稍高于硅的導(dǎo)帶（<0.3eV）而價帶位置遠(yuǎn)低于硅的價帶（>2.0eV），所形成的導(dǎo)帶階有助于增強Si/TiOx異質(zhì)結(jié)的內(nèi)建電場，而價帶階可抑制暗電流或反向飽和電流，這有助于太陽電池產(chǎn)生高的開路電壓。另外TiOx層可對晶體硅表面形成鈍化，加上Si/TiOx異質(zhì)結(jié)場鈍化的效果，可以阻礙在Si/TiOx界面處光生載流子的復(fù)合，這有利于提高太陽電池的開路電壓和短路電流。背面采用擴散工藝制備p型重?fù)诫s層，可形成有效的背電場，提高開路電壓并抑制背表面處光生載流子的復(fù)合。在電池背面的p型重?fù)诫s層外，進一步沉積SiNx/Al2O3鈍化層并制備金屬柵線，光線從背面亦可入射到太陽電池內(nèi)部，可有效利用周圍環(huán)境漫反射的太陽光，增加實際發(fā)電量。綜上所述，本專利技術(shù)所提出的基于Si/TiOx異質(zhì)結(jié)的晶體硅太陽電池可提高晶體硅太陽電池轉(zhuǎn)換效率，增加太陽電池組件實際發(fā)電量，降低光伏發(fā)電成本。本專利技術(shù)所提出的新結(jié)構(gòu)晶體硅異質(zhì)結(jié)電池，可以使晶體硅太陽電池具有高的開路電壓和短路電流，從而具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。本專利技術(shù)所提出的晶體硅異質(zhì)結(jié)電池可以在現(xiàn)有晶體硅太陽電池生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上通過增加少量設(shè)備進行生產(chǎn)，從而減少設(shè)備方面的投入。另外，本專利技術(shù)所提出的晶體硅異質(zhì)結(jié)電池的雙面結(jié)構(gòu)可更充分的利用太陽光，增加實際發(fā)電量，降低光伏發(fā)電成本。附圖說明附圖1為本專利技術(shù)太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式本專利技術(shù)將通過以下實施例作進一步說明。實施例1。（1）使用n型硅片作為吸收層，對硅片進行初步清洗，雙面制絨。（2）使用擴散工藝在硅片背面制備p型重?fù)诫s層。（3）背面沉積Al2O3鈍化層，隨后制備柵狀A(yù)g電極。（4）對硅片正面進行二次清洗。（5）在硅片正面使用原子層沉積制備TiOx層。（6）在TiOx層上沉積ITO透明導(dǎo)電層和Ag金屬柵線，制備前電極。實施例2。（1）使用p型硅片作為吸收層，對硅片進行初步清洗，雙面制絨。（2）使用離子注入工藝制備背面p型重?fù)诫s層。（3）背面沉積Al2O3/SiNx鈍化層，隨后制備柵狀Cu電極。（4）對硅片正面進行二次清洗。（5）在硅片正面使用化學(xué)氣相沉積制備TiOx層。（6）在TiOx層上沉積ITO透明導(dǎo)電層和Ag金屬柵線，制備前電極。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于Si/TiOx異質(zhì)結(jié)的雙面晶體硅太陽電池，其特征是包括前電極、TiOx層、晶體硅吸收層、p型晶體硅重?fù)诫s層、鈍化層、金屬柵狀電極；其結(jié)構(gòu)從迎光面開始依次為：前電極、TiOx層、晶體硅吸收層、p型晶體硅重?fù)诫s層、鈍化層、金屬柵狀電極。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于Si/TiOx異質(zhì)結(jié)的雙面晶體硅太陽電池，其特征是包括前電極、TiOx層、晶體硅吸收層、p型晶體硅重?fù)诫s層、鈍化層、金屬柵狀電極；其結(jié)構(gòu)從迎光面開始依次為：前電極、TiOx層、晶體硅吸收層、p型晶體硅重?fù)诫s層、鈍化層、金屬柵狀電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面晶體硅太陽電池，其特征是所述的TiOx層為n型摻雜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面晶體硅太陽電池，其特征是所述的晶體硅吸收層為n型或p型摻雜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面晶體硅太陽電池，其特征是所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高超，黃海賓，周浪，岳之浩，
申請(專利權(quán))人：南昌大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江西;36