硅基太陽能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提出的一種硅基太陽能電池，包括依次層疊的空穴傳輸層、第一鈍化層、n型硅片，其特征在于所述空穴傳輸層材料選自碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化釩、氧化鎢、氧化鉬中的一種。上述硅基太陽能電池，采用高功函數(shù)材料作為空穴傳輸層取代p型摻雜層，低功函數(shù)材料作為電子傳輸層取代n型摻雜層，制備的非摻雜異質(zhì)結空穴傳輸層與鈍化層或硅片直接接觸，耗盡區(qū)界面會形成強反型層，通過能帶平齊與能帶彎曲實現(xiàn)光生載流子向對應方向流動，以實現(xiàn)其有效分離，降低接觸電阻和復合速度，帶間缺陷態(tài)也會受到強反型層的屏蔽作用，從而使電池的開路電壓增大，相應地電池轉換效率升高。
【專利說明】
硅基太陽能電池及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及太陽能電池領域，特別是涉及一種娃基太陽能電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 當前，生產(chǎn)應用最為廣泛的當屬硅基太陽能電池，其電池轉換效率及穩(wěn)定性最高、 技術也最為成熟，在大規(guī)模應用和工業(yè)市場中仍占據(jù)主導地位。1999年，新南威爾士大學教 授馬丁 ?格林課題組制備的PERL(Passivated Emitter and Rear Locally-diffused，純 化發(fā)射極背面定域擴散）太陽能電池，電池轉換效率高達24.7 %。2014年，松下制備HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin-layer，超薄本征薄膜層異質(zhì)結)太陽能電池，能 量轉換效率高達25.6%。
[0003] 但是，包括上述太陽能電池在內(nèi)的摻雜載流子硅基太陽能電池，均需要摻雜磷、硼 源等以形成同質(zhì)結或異質(zhì)結的載流子傳輸結構，結構復雜;現(xiàn)有的制備摻雜的載流子選擇 性傳輸材料工藝主要包括熱擴散、離子注入、掩膜法、絲網(wǎng)印刷技術和PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等離子體化學氣相沉積)技術。然而熱擴散法、掩 膜法以及離子注入技術均需要800°C以上高溫工藝，后續(xù)需要光刻、去"死層"、制備掩膜等 工藝，流程復雜；絲網(wǎng)印刷磷漿技術，在制備中要確保磷漿的量合適以保證得到合適的結 深，重摻雜區(qū)域要與電極柵線嚴格對齊，生產(chǎn)條件要求高，因此現(xiàn)有技術不成熟，導致電池 轉換效率不高;制備摻雜非晶硅異質(zhì)結則依賴PECVD技術，并且制備超薄本征非晶硅的工藝 窗口較窄，導致器件制備流程較為復雜、產(chǎn)品效率波動性較大、硬件設備投資過高，限制了 該技術的大規(guī)模推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有摻雜同質(zhì)結、異質(zhì)結太陽能電池，制備工藝 復雜，投入成本高的問題，提處一種改進的硅基太陽能電池。
[0005] 所述空穴傳輸材料、電子傳輸材料均為寬禁帶材料，寄生吸收減少，飽和電流密度 提高，材料載流子迀移率可調(diào)控。制備工藝簡單，蒸鍍或旋涂或電子束蒸發(fā)等工藝制備，設 備投資成本低，效率提升空間大，對加速光伏應用成本的降低具有極為重要的意義。
[0006] 本發(fā)明提供一種硅基太陽能電池，包括依次層疊的空穴傳輸層、第一鈍化層、η型 硅片，其中所述空穴傳輸層材料選自碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化 釩、氧化鎢、氧化鉬中的一種。
[0007] 在其中一個實施例中，所述太陽能電池還包括電子傳輸層和第二鈍化層，所述第 二鈍化層層疊在所述η型硅片遠離所述第一鈍化層的一側，所述電子傳輸層層疊在所述第 二鈍化層遠離所述η型硅片的一側，所述電子傳輸層材料選自氧化鈦、氧化鉻、氧化鉿、氧化 鈧、氧化鋯、氧化鉭、氧化釔中的一種。
[0008] 在其中一個實施例中，所述太陽能電池還包括第二空穴傳輸層，所述第二空穴傳 輸層層疊在所述空穴傳輸層遠離所述第一鈍化層的一側，所述第二空穴傳輸層的材料選自 碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化釩、氧化鎢、氧化鉬中的一種，所述第 二空穴傳輸層材料的功函數(shù)比所述空穴傳輸層材料的功函數(shù)高〇. 〇1~〇. 5eV。
[0009] 在其中一個實施例中，所述太陽能電池還包括透明導電電極層，所述透明導電電 極層層疊在所述空穴傳輸層或所述電子傳輸層遠離鈍化層一側，所述透明導電電極層材料 選自氧化銦錫、氧化鋁鋅、氫化氧化銦/氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅鎵中的一種。
[00?0]在其中一個實施例中，所述空穴傳輸層為0.1~200nm，所述電子傳輸層的厚度為 0· 1~10nm，所述第二空穴傳輸層厚度為0· 1~80nm〇
[0011]在其中一個實施例中，所述第一鈍化層和所述第二鈍化層的厚度各自為0~20nm， 所述第一鈍化層和所述第二鈍化層材料各自選自氫化非晶硅、氫化非晶氧化硅、氧化硅、氧 化鈦、氧化鋁、氮氧化娃中的一種。
[0012] 在其中一個實施例中，所述透明導電電極層厚度為60~80nm。
[0013] 本發(fā)明還提供一種硅基太陽能電池的制備方法，所述硅基太陽能電池包括依次層 疊的空穴傳輸層、第一鈍化層、η型硅片，其特征在于所述制備方法包括以下步驟：
[0014] 對所述η型硅片進行清洗、制絨或拋光；
[0015] 在所述η型硅片一側制備第一鈍化層；
[0016] 在所述第一鈍化層遠離所述η型硅片的一側制備空穴傳輸層，所述空穴傳輸層材 料選自碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化釩、氧化鎢、氧化鉬中的一種。
[0017] 在其中一個實施例中，所述太陽能電池還包括第二鈍化層和電子傳輸層，所述第 二鈍化層層疊在所述η型硅片遠離所述第一鈍化層的一側，所述電子傳輸層層疊在所述第 二鈍化層遠離所述η型硅片的一側，所述制備方法還包括以下步驟：
[0018] 在所述η型硅片遠離所述第一鈍化層的一側制備所述第二鈍化層；
[0019] 在所述第二鈍化層遠離所述η型硅片的一側制備所述電子傳輸層，所述電子傳輸 層材料選自氧化鈦、氧化鉻、氧化鉿、氧化鈧、氧化鋯、氧化鉭、氧化釔中的一種。
[0020] 在其中一個實施例中，所述太陽能電池還包括第二空穴傳輸層，所述第二空穴傳 輸層層疊在所述空穴傳輸層遠離所述第一鈍化層的一側，所述制備方法還包括以下步驟：
[0021] 在所述空穴傳輸層遠離所述第一鈍化層的一側制備所述第二空穴傳輸層，所述第 二空穴傳輸層的材料同樣選自碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化釩、氧 化鎢、氧化鉬中的一種，所述第二空穴傳輸層材料的功函數(shù)比所述空穴傳輸層材料的功函 數(shù)高0.01 ~0.5eV。
[0022] 上述硅基太陽能電池，采用高功函數(shù)材料作為空穴傳輸層取代p型摻雜層，低功函 數(shù)材料作為電子傳輸層取代η型摻雜層，制備的非摻雜異質(zhì)結空穴傳輸層與鈍化層或硅片 直接接觸，耗盡區(qū)界面會形成強反型層，通過能帶平齊與能帶彎曲實現(xiàn)光生載流子向對應 方向流動，以實現(xiàn)其有效分離，降低接觸電阻和復合速度，帶間缺陷態(tài)也會受到強反型層的 屏蔽作用，從而使電池的開路電壓增大，相應地電池轉換效率升高。
[0023] 上述娃基太陽能電池，具有非摻雜異質(zhì)結空穴傳輸層和第二空穴傳輸層，ρ-η結處 內(nèi)建電場增大，開路電壓增大，相應地電池效率增大。
[0024] 上述硅基太陽能電池選用的空穴傳輸層材料、電子傳輸層材料為寬禁帶材料、通 過調(diào)控材料空位濃度、摻雜濃度，實現(xiàn)電導率與功函數(shù)的平衡。
[0025] 上述硅基太陽能電池，相較于傳統(tǒng)摻雜硅基太陽能電池，無需光刻、熱擴散、去"死 層"等復雜工藝，通過簡單、低溫工藝即可制備，如熱蒸鍍、旋凃、電子束濺射、磁控濺射、原 子層沉積法(ALD)、化學氣相沉積法(CVD)、噴霧熱解，太陽能電池結構簡單，顯著降低了成 本。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一 些實施例，對于本領域普通技術人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發(fā)明提供的太陽能電池原理示意圖。
[0028] 圖2為本發(fā)明提供的太陽能電池實施例1太陽能電池的結構示意圖。
[0029] 圖3為本發(fā)明提供的太陽能電池實施例4太陽能電池的結構示意圖。
[0030] 圖4為本發(fā)明提供的太陽能電池實施例6太陽能電池的結構示意圖。
[0031] 圖5為本發(fā)明提供的太陽能電池實施例11太陽能電池的結構示意圖。
[0032] 圖6是圖5的仰視圖。
[0033] 圖7為本發(fā)明提供的太陽能電池實施例15太陽能電池的結構示意圖。
[0034] 圖8為本發(fā)明提供的太陽能電池實施例17太陽能電池的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0035]為使本發(fā)明技術方案更佳清楚，以下結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳 細的說明。
[0036] 本發(fā)明提供的硅基太陽能電池，當以η型硅片11作襯底時，包括依次層疊的空穴傳 輸層31、第一鈍化層21、η型硅片11，以及與空穴傳輸層31連接的正極50和與η型硅片11連接 的負極60,所述空穴傳輸層31的材料選自碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氧化鎳、氧化鈷、 氧化釩、氧化鎢、氧化鉬中的一種。
[0037] 優(yōu)選的，本發(fā)明的硅基太陽能電池還包括依次層疊的空穴傳輸層31、第一鈍化層 21、η型硅片11、第二鈍化層22、電子傳輸層41，以及與空穴傳輸層31連接的正極50和與電子 傳輸層41連接的負極60。所述電子傳輸層41材料選自氧化鈦、氧化鉻、氧化鉿、氧化鈧、氧化 鋯、氧化鉭、氧化釔中的一種。
[0038]優(yōu)選的，本發(fā)明的硅基太陽能電池包括依次層疊的第二空穴傳輸層32、空穴傳輸 層31、第一鈍化層21、η型硅片11、第二鈍化層22、電子傳輸層41，以及與第二空穴傳輸層32 連接的正極50和與電子傳輸層41連接的負極60。所述第二空穴傳輸層32材料功函數(shù)高于所 述空穴傳輸層31材料的功函數(shù)。
[0039]優(yōu)選的，本發(fā)明的硅基太陽能電池包括依次層疊的透明導電電極層、第二空穴傳 輸層32、空穴傳輸層31、第一鈍化層21、η型娃片11、第二鈍化層22、電子傳輸層41、透明導電 電極層，以及與第二空穴傳輸層32遠離第一鈍化層21外側透明導電電極層連接的正極50和 與電子傳輸層41遠離第二鈍化層22透明導電電極層連接的負極60。所述透明導電電極材料 各自選為氧化銦錫、氧化鋁鋅、氫化氧化銦/氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鎵中的一種。
[0040]優(yōu)選的，所述空穴傳輸層厚度為0.5~100nm，第二空穴傳輸層厚度為0.5~30nm， 電子傳輸層的厚度為〇 · 5~6nm〇
[0041 ]優(yōu)選的，空穴傳輸層材料碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅電導率為2~500( Ω · cm)、氧化鎳、氧化鈷、氧化釩、氧化鎢、氧化鉬電導率在102~10-6( Ω · cmt1。優(yōu)選的，所述 第一鈍化層21、所述第二鈍化層22的材料可以各自選自常規(guī)的起鈍化作用的材料，例如氫 化非晶硅、氫化非晶氧化硅、氧化硅、氧化鈦、氧化鋁、氮氧化硅等具有鈍化作用的材料，所 述第一鈍化層21和所述第二鈍化層22的材料可以相同或不同。
[0042]優(yōu)選的，所述第一鈍化層21、所述第二鈍化層22的厚度各自為0~10nm。
[0043] 優(yōu)選的，所述透明導電電極層疊在所述空穴傳輸層、電子傳輸層遠離鈍化層一側， 所述透明導電電極材料各自選為氧化銦錫、氧化鋁鋅、氫化氧化銦/氧化銦錫、氧化銦鋅、氧 化鋅鎵中的一種。透明導電電極厚度為60~80nm。
[0044] 優(yōu)選的，所述正極50的材料可以選自常用的太陽能電池正極材料，例如Al、Ca/Al、 Mg/Al、Mg/Ag、Cu、Au、Ag、Ti/Pd/Ag。
[0045] 優(yōu)選的，所述負極60的材料可以選自常用的太陽能電池負極材料，例如Al、Ca/Al、 Mg/Al、Mg/Ag、Cu、Au、Ag、Ti/Pd/Ag。
[0046] 本發(fā)明提供的硅基太陽能電池的制備方法，當以η型硅片11作襯底時，包括以下步 驟:對η型硅片11進行制絨清洗或拋光;在η型硅片11 一側制備第一鈍化層21;在第一鈍化層 21遠離η型硅片11的一側制備空穴傳輸層31;所述空穴傳輸層31材料選自碘化亞銅、氯化亞 銅、溴化亞銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化釩、氧化鎢、氧化鉬中的一種或兩種，制備與空穴傳輸層 31連接的正極50;制備與η型硅片11連接的負極60。
[0047] 優(yōu)選的，所述制備方法包括以下步驟:對η型硅片11進行制絨清洗或拋光;在η型硅 片11 一側制備第一鈍化層21;在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側制備空穴傳輸層31;在 η型硅片遠離第一鈍化層21的一側制備第二鈍化層22;在所述第二鈍化層22遠離η型硅片11 的一側制備電子傳輸層41;所述電子傳輸層41材料選自氧化鈦、氧化鉻、氧化鉿、氧化鈧、氧 化鋯、氧化鉭、氧化釔中的一種或幾種，制備與空穴傳輸層31連接的正極50;制備與電子傳 輸層41連接的負極60。
[0048] 優(yōu)選的，所述制備方法包括以下步驟:對η型硅片11進行制絨清洗或拋光;在η型硅 片11 一側制備第一鈍化層21;在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側制備空穴傳輸層31;在 空穴傳輸層31遠離所述第一鈍化層21的一側制備第二空穴傳輸層32,在η型硅片遠離第一 鈍化層21的一側制備第二鈍化層22;在所述第二鈍化層22遠離η型硅片11的一側制備電子 傳輸層41;制備與第二空穴傳輸層32連接的正極50;制備與電子傳輸層41連接的負極60;所 述第二空穴傳輸層32材料功函數(shù)高于所述空穴傳輸層31材料的功函數(shù)。
[0049] 上述步驟中除必須在另一步驟的基礎上實施的不限定其先后順序。
[0050] 進一步的，對硅片進行的預處理包括但不限于對硅片的制絨、清洗、拋光。
[0051] 進一步的，制備第一鈍化層21、第二鈍化層22、正極50、負極60的方法可以選自現(xiàn) 有技術。
[0052]優(yōu)選的，所述空穴傳輸層31、第二空穴傳輸層32、電子傳輸層41、第二電子傳輸層 各自是通過旋涂法、熱蒸鍍法、磁控濺射法、化學氣相沉積法、電子束蒸發(fā)法、噴霧熱解法中 的一種制備的。
[0053]請參見圖1，是本發(fā)明提供的太陽能電池原理示意圖。
[0054]以η型硅襯底為例，如圖1(a)所示，以Cul作為空穴傳輸層，材料接觸、能帶平齊后， η型硅在擴散區(qū)能帶向上彎曲，電子傳輸收到阻礙，空穴可通過缺陷能級傳輸，實現(xiàn)光生載 流子有效分離，從而降低接觸電阻和復合速度，帶間缺陷態(tài)也會受到強反型層的屏蔽作用， 從而使電池的內(nèi)建電場、開路電壓增大，相應地電池轉換效率升高。圖1(b)增加了第二空穴 傳輸層氧化鎢，第二空穴傳輸層功函數(shù)值更高，空穴更易傳輸，并且強反型層的誘導效應更 加顯著，能帶平齊后，內(nèi)建電場更高、開路電壓更大，相應地電池效率更高。同理，在η型硅片 遠離空穴傳輸層一側制備電子傳輸層，可以輔助電子傳輸，阻礙空穴傳輸，而實現(xiàn)光生載流 子更有效地分離。
[0055] 下面結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
[0056] 實施例1
[0057]參見圖2所示，本實施例以η型硅片11作為襯底，對η型硅片11進行制絨處理，可依 次通過有機溶劑丙酮、無水乙醇、去離子水、硅片標準RCA清洗、氫氟酸、去離子水處理，清除 硅片表面雜質(zhì)以及氧化層;在η型硅片11的兩側分別通過PEVCD法制備厚度為5-7nm的氫化 非晶硅層作為第一鈍化層21與第二鈍化層22，；在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通過 溶膠凝膠法以3500r/s的轉速旋涂加熱制備厚度為20nm的氧化鎳層作為空穴傳輸層31，在 第二鈍化層22遠離η型硅片11的一側通過化學氣相沉積工藝以鈦酸四叔丁酯為前驅體，在_ l〇°C吸附到硅片表面，再依次經(jīng)歷250Γ加熱，前驅體分解制備厚度為3nm的氧化鈦層作為 電子傳輸層41;通過絲網(wǎng)印刷工藝在遠離空穴傳輸層31的一側制備銀電極作為正極50,以 及通過絲網(wǎng)印刷工藝在電子傳輸層41遠離第二鈍化層22的一側制備銀電極作為負極60;制 得太陽能電池 A1。
[0058]采用太陽能電池伏安特性測試系統(tǒng)（型號：SoliA,美國NewportOrie提供)測定太 陽能電池 A1的開路電壓、轉換效率，測定結果見表1。
[0059] 實施例2
[0060]以實施例1相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于通過紫外臭氧照射η型硅一側， 生長一層1.5nm超薄二氧化硅作為第二鈍化層22，在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通 過熱蒸鍍以1A/S的速率蒸鍍6〇nm、電導率為80(Ω · cm)-1溴化亞銅作為空穴傳輸層31，在 第二鈍化層22遠離η型硅片11的一側通過電子束蒸發(fā)在9KV電壓下，以0JA/S的速率生長 2nm氧化鉿電子傳輸層41;制得太陽能電池 Α2。
[0061]以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A3，測定結果見表1。
[0062] 實施例3
[0063]以實施例1相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于無第二鈍化層22,通過原子層沉 積工藝逐層沉積3nm氧化鋁作為第一鈍化層21，在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通過 磁控濺射工藝生長l〇〇nm氧化鈷作為空穴傳輸層31，在第二鈍化層22遠離η型硅片11的一 側，通過原子層沉積的工藝制備5nm氧化鈧作為電子傳輸層41，在空穴傳輸層31遠離η型硅 片一側通過磁控濺射生長70nm氧化銦錫作為透明導電層，在電子傳輸層41遠離η型硅一側 通過磁控濺射生長70nm氧化鋁鋅作為透明導電層，無需制備銀正極電極，制得太陽能電池 A3；
[0064 ]以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A4，測定結果見表1。
[0065] 實施例4
[0066] 參見圖3所示，本實施例以η型硅片11作為襯底，對η型硅片11進行雙面制絨處理， 可依次通過有機溶劑丙酮、無水乙醇、去離子水、硅片標準RCA清洗、氫氟酸、去離子水處理， 清除硅片表面雜質(zhì)以及氧化層;通過PEV⑶法在η型硅片11 一側制備厚度為70nm氮化硅作為 正面鈍化減反層70，通過PEVCD法在η型硅片11遠離正面鈍化減反射層70的一側通過PEVCD 法制備厚度為15nm的氫化非晶氧化硅氧作為第一鈍化層21，在第一鈍化層21遠離η型硅片 11的一側通過熱蒸鍍法，以0.6 A/S蒸鍍速率制備如圖6所示Μ形狀的厚度150nm為溴化亞銅 層作為空穴傳輸層31;在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通過電子束蒸發(fā)法制備如圖6 所示W(wǎng)形狀的厚度為8nm氧化鉻層作為電子傳輸層41;在遠離空穴傳輸層31的一側通過熱蒸 鍍工藝制備銀電極作為正極50;在電子傳輸層41遠離第一鈍化層21的一側通過熱蒸鍍工藝 制備銀電極作為負極60,制得太陽能電池 A4。
[0067 ]以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A4，測定結果見表1。
[0068] 實施例5
[0069] 以實施例4相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于，在η型硅片11遠離正面鈍化減 反射層70的一側生長1.5nm超薄氧化硅層作為鈍化層21，在第一鈍化層21遠離η型硅片11的 一側通過電子束蒸發(fā)以0.3A/S速率生長電導率為1〇 4(Ω · αιιΓΗδηπι氧化鎢，制備如圖6所 示Μ形狀的氧化鎢空穴傳輸層31;在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通過原子層沉積工 藝制備如圖6所示W(wǎng)形狀的厚度為lnm氧化鈦層作為電子傳輸層41;在電子傳輸層41與空穴 傳輸層31遠離η型硅一側通過磁控濺射生長70nm氧化銦錫作為透明導電層，在遠離空穴傳 輸層31的一側通過熱蒸鍍工藝制備銀電極作為正極50;在電子傳輸層41遠離第一鈍化層21 的一側通過熱蒸鍍工藝制備銀電極作為負極60，制得太陽能電池 A5。
[0070 ]以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A5，測定結果見表1。
[0071] 實施例6
[0072]參見圖4所示，本實施例以η型硅片11作為襯底，對η型硅片11進行制絨處理，可依 次通過有機溶劑丙酮、無水乙醇、去離子水、硅片標準RCA清洗、氫氟酸、去離子水處理，清除 硅片表面雜質(zhì)以及氧化層;在η型硅片11的兩側分別通過PEVCD法制備厚度為5-7nm的本征 非晶硅層作為第一鈍化層21，第二鈍化層22;在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通過溶 膠凝膠法以5500r/s的轉速旋涂加熱制備厚度為10nm的氧化鎳層作為空穴傳輸層31，在空 穴傳輸層31遠離第一鈍化層21的一側以溶液法并通過旋凃制備厚度為10nm的碘化亞銅層 作為第二空穴傳輸層32;在第二鈍化層22遠離η型硅片11的一側通過化學氣相沉積工藝以 鈦酸四叔丁酯為前驅體，在_l〇°C吸附到硅片表面，再依次經(jīng)歷250Γ加熱，前驅體分解制備 厚度為0.5nm的氧化鈦層作為電子傳輸層41;通過絲網(wǎng)印刷工藝在第二空穴傳輸層32遠離 空穴傳輸層31的一側制備銀電極作為正極50,以及通過絲網(wǎng)印刷工藝在電子傳輸層41遠離 第二鈍化層22的一側制備銀電極作為負極60;制得太陽能電池 A6。
[0073 ]以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A6，測定結果見表1。
[0074] 實施例7
[0075] 以實施例6相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于通過化學氣相沉積工藝制備3nm 氧化鈦作為第二鈍化層22,在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側以加熱蒸發(fā)法以lA/S制 備厚度為80nm的Cul層作為空穴傳輸層31，在空穴傳輸層31遠離第一鈍化層21的一側通過 電子束蒸發(fā)以較小于1A/S的速率制備厚度為20nm氧化鎢層作為第二空穴傳輸層32;在第 二鈍化層22遠離η型娃片11的一側通過以四氯化鈦作為前驅體與水作為氧化劑在70°C通過 原子層沉積法制備厚度為6nm氧化鈦層作為電子傳輸層;制得太陽能電池 A7。
[0076] 以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A7,測定結果見表1。
[0077] 實施例8
[0078]以實施例6相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于通過原子層沉積以3nm氧化鋁作 為第一鈍化層21，通過熱硝酸氧化1.3nm二氧化娃作為第二鈍化層22;在第一鈍化層21遠離 η型硅片11的一側以熱蒸鍍法小于1A/S的速率制備厚度為60nm，電導率為10( Ω · cm"的 氯化亞銅層作為空穴傳輸層31，在空穴傳輸層31遠離第一鈍化層21的一側，通過熱蒸鍍法 以0.5人/S的速率制備厚度為40nm的氧化鉬層作為第二空穴傳輸層32;在第二鈍化層22遠 離η型硅片11的一側通過施加9KV電壓、以0.4A/S通過電子束蒸發(fā)法制備厚度為l〇nm的氧 化鋯層作為電子傳輸層41;制得太陽能電池 A8。
[0079 ]以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A8，測定結果見表1。
[0080] 實施例9
[0081] 以實施例6相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于通過TOCVD，通過調(diào)控硅烷、氫 氣、氧氣的流量、功率、壓強、溫度，在η型娃片兩側分別生長5-7nm的氫化非晶娃氧作為第一 鈍化層21與第二鈍化層22;在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通過噴霧熱解工藝制備 厚度為l〇nm氧化鎳層作為空穴傳輸層31，在空穴傳輸層31遠離第一鈍化層21的一側以旋涂 法制備厚度為80nm的氧化鈷層作為第二空穴傳輸層32;在第二鈍化層22遠離η型硅片11的 一側通過磁控濺射制備厚度為lnm的鉿薄膜層，再通入氧氣氣氛中，形成氧化鉿層作為電子 傳輸層41;制得太陽能電池 A9。
[0082 ]以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A9，測定結果見表1。
[0083] 實施例10
[0084] 以實施例6相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于在第一鈍化層21遠離η型硅片11 的一側以溶膠凝膠法旋涂法制備厚度為5nm溴化亞銅作為空穴傳輸層31，在空穴傳輸層31 遠離第一鈍化層21的一側以旋涂法制備厚度為5nm的氧化釩層作為第二空穴傳輸層32;在 第二鈍化層22遠離η型硅片11的一側通過電子束蒸發(fā)法制備厚度為lnm的氧化鉿層作為電 子傳輸層41;在電子傳輸層41與第二空穴傳輸層32遠離η型硅一側通過磁控濺射生長70nm 氧化銦錫作為透明導電層，制得太陽能電池 A10。
[0085 ]以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A10，測定結果見表1。
[0086] 實施例11
[0087]參見圖5所示，本實施例以η型硅片11作為襯底，對η型硅片11進行制絨處理，可依 次通過有機溶劑丙酮、無水乙醇、去離子水、硅片標準RCA清洗、氫氟酸、去離子水處理，清除 硅片表面雜質(zhì)以及氧化層;通過PEVCD法在η型硅片11 一側制備厚度為70nm氮化硅作為正面 鈍化減反層70,通過PEVCD法在η型硅片11遠離正面鈍化減反射層70的一側通過PEVCD法制 備厚度為5nm的本征非晶硅層作為第一鈍化層21，在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通 過熱蒸鍍法，以0.6A/S制備如圖6所示Μ形狀的厚度為20nm氧化鈷層作為空穴傳輸層31，在 空穴傳輸層31遠離第一鈍化層21的一側通過熱蒸鍍工藝制備厚度為40nm氧化釩層作為第 二空穴傳輸層32;在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通過電子束蒸發(fā)法制備如圖6所示 W形狀的厚度為lnm氧化鉻層作為電子傳輸層41;在第二空穴傳輸層32遠離空穴傳輸層31的 一側通過熱蒸鍍工藝制備銀電極作為正極50;在電子傳輸層41遠離第一鈍化層21的一側通 過熱蒸鍍工藝制備銀電極作為負極60，制得太陽能電池 Al 1。
[0088 ]以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A11，測定結果見表1。
[0089] 實施例12
[0090] 以實施例11相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于在第一鈍化層21遠離η型硅片 11的一側通過電子束蒸發(fā)工藝在9Κν電壓下制備以0.3A/S的速率制備30nm Cu膜，后置于 碘蒸氣中形成如圖6所示Μ形狀的碘化亞銅層作為空穴傳輸層31，在空穴傳輸層31遠離鈍化 層21的一側通過電子束蒸發(fā)法制備厚度為30nm氧化鉬層作為第二空穴傳輸層32;在第一鈍 化層21遠離η型硅片11的一側通過磁控濺射工藝蒸發(fā)制備如圖5所示W(wǎng)形狀的厚度為lnm氧 化鉿層電子傳輸層41，制得太陽能電池 A12。
[0091] 以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A12,測定結果見表1。
[0092] 實施例13
[0093]以與實施例11相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于熱硝酸氧化在η型硅片11表 面形成1.5nm左右的二氧化硅作為第一鈍化層21，在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通 過熱蒸鍍工藝，蒸鍍速率在0.8A/S，制備如圖6所示Μ形狀的厚度為O.lnm、電導率為300 (Ω · cmr1的溴化亞銅層作為空穴傳輸層31，空穴傳輸層31遠離第一鈍化層21的一側通過 電子束蒸發(fā)制備厚度為3nm、電導率為10- 3(Ω · cm)-1的氧化鎢層作為第二空穴傳輸層32; 在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通過電子束蒸發(fā)制備0.5nm鈦薄膜層，置于空氣或氧 氣中形成如圖6所示W(wǎng)形狀的氧化鈦電子傳輸層41，制得太陽能電池 A13。
[0094 ]以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A13，測定結果見表1。
[0095] 實施例14
[0096] 以與實施例11相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于熱硝酸氧化在η型硅片表面 形成1.5nm的二氧化硅作為第一鈍化層21，在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通過制備 氧化溶液，通過噴霧熱解工藝制備如圖6所示Μ形狀的厚度為3nm厚的氧化鎳層作為空穴傳 輸層31;空穴傳輸層31遠離鈍化層21的一側同樣通過噴霧熱解制備厚度為15nm氧化釩層作 為第二空穴傳輸層32;在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通過化學氣相沉積工藝，蒸發(fā) 制備如圖6所示W(wǎng)形狀的厚度為5.5nm氧化鈦層作為電子傳輸層41，制得太陽能電池 All。
[0097 ]以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A14，測定結果見表1。
[0098] 實施例15
[0099]參見圖7所示，實施例以η型硅片11作為襯底，對η型硅片11進行制絨處理，可依次 通過有機溶劑丙酮、無水乙醇、去離子水、硅片標準RCA清洗、氫氟酸、去離子水處理，清除硅 片表面雜質(zhì)以及氧化層;在η型硅片11的通過擴磷生成厚度為5μπι的磷摻雜η型硅層作為η+ 層81，柵指電極下方通過濃磷擴散形成η ++層82,在η+層81遠離η型硅片11的一側通過熱氧化 形成一層二氧化娃層，再通過PECVD生成厚度為70nm氮化娃作為正面鈍化減反層70,通過 PECVD生長5-7nm氫化非晶硅作為第一鈍化層21，在第一鈍化層21遠離η型硅一側通過熱蒸 鍍工藝制備200nm氯化亞銅作為空穴傳輸層31，在鈍化減反層70-側制備銀電極作為正極 50，在η型硅片11遠離第一鈍化層21的一側通過熱蒸鍍制備銀電極作為負極60，制得太陽能 電池 Α15。
[0100] 以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A15，測定結果見表1。
[0101] 實施例16
[0102] 以實施例15相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于以噴霧熱解的方法制備厚度為 5nm的碘化亞銅層作為空穴傳輸層31，再通過熱蒸鍍10nm氧化媽作為第二空穴傳輸層，在空 穴傳輸層一側通過磁控濺射生長70nm氧化銦錫透明導電層，制得太陽能電池 A16。
[0103] 以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A16,測定結果見表1。
[0104] 實施例17
[0105] 參見圖8所示，實施例以η型硅片11作為襯底，對η型硅片11進行氫氧化鈉溶液制 絨，可依次通過有機溶劑丙酮、無水乙醇、去離子水、硅片標準RCA清洗、氫氟酸、去離子水處 理，清除硅片表面雜質(zhì)以及氧化層;通過PEVCD法在η型硅片11的一側生長厚度為5-7nm的氫 化非晶硅層作為第一鈍化層21;在第一鈍化層21遠離η型硅片11的一側通過電子束蒸法制 備厚度為200nm的氧化釩層作為空穴傳輸層31，通過熱蒸鍍在空穴傳輸層31遠離第一鈍化 層21的一側制備銀電極作為正極50;在η型硅片11遠離第一鈍化層21的一側通過熱蒸鍍制 備銀電極作為負極60;制得太陽能電池 Α17。
[0106] 以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 Α17,測定結果見表3。
[0107] 實施例18
[0108]以實施例17相同的方法制備太陽能電池，區(qū)別在于通過紫外/臭氧UV/03方法生長 1.5nm二氧化硅作為第一鈍化層21，通過電子束蒸發(fā)方法在第一鈍化層21遠離η型硅片11的 一側制備厚度為l〇nm、電導率為10- 2(Ω ·⑶廣1的氧化鎳層作為空穴傳輸層31，再通過電子 束蒸發(fā)方式生長l〇nm、電導率為130(Ω · cm)-1的碘化亞銅作為第二空穴傳輸層，在第二空 穴傳輸層一側通過磁控濺射生長50nm氫化氧化銦/10nm氧化銦錫作為透明導電層，制得太 陽能電池 A18。
[0109] 以與實施例1相同的方法測定太陽能電池 A18，測定結果見表1。
[0110] 表1實施例1-18制得的太陽能電池測定結果
[0113] 其中，空穴傳輸層或電子傳輸層材料由于制備工藝、材料化學系數(shù)比等不同，功函 數(shù)會有不同。
[0114] 以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1. 一種硅基太陽能電池，包括依次層疊的空穴傳輸層、第一鈍化層、η型硅片，其特征在 于所述空穴傳輸層材料選自碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化釩、氧化 媽、氧化鉬中的一種。2. 根據(jù)權利要求1所述的硅基太陽能電池，其特征在于所述太陽能電池還包括電子傳 輸層和第二鈍化層，所述第二鈍化層層疊在所述η型硅片遠離所述第一鈍化層的一側，所述 電子傳輸層層疊在所述第二鈍化層遠離所述η型硅片的一側，所述電子傳輸層材料選自氧 化鈦、氧化鉻、氧化鉿、氧化鈧、氧化鋯、氧化鉭、氧化釔中的一種。3. 根據(jù)權利要求1所述的硅基太陽能電池，其特征在于所述太陽能電池還包括第二空 穴傳輸層，所述第二空穴傳輸層層疊在所述空穴傳輸層遠離所述第一鈍化層的一側，所述 第二空穴傳輸層的材料選自碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化釩、氧化 鎢、氧化鉬中的一種，所述第二空穴傳輸層材料的功函數(shù)比所述空穴傳輸層材料的功函數(shù) 高0·01~0·5eV。4. 根據(jù)權利要求1所述的硅基太陽能電池，其特征在于所述太陽能電池還包括透明導 電電極層，所述透明導電電極層層疊在所述空穴傳輸層或所述電子傳輸層遠離鈍化層一 側，所述透明導電電極層材料選自氧化銦錫、氧化鋁鋅、氫化氧化銦/氧化銦錫、氧化銦鋅、 氧化鋅鎵中的一種。5. 根據(jù)權利要求1至4任一項所述的硅基太陽能電池，其特征在于所述空穴傳輸層為 0· 1~200nm，所述電子傳輸層的厚度為0· 1~10nm，所述第二空穴傳輸層厚度為0· 1~80nm〇6. 根據(jù)權利要求1至4任一項所述的硅基太陽能電池，其特征在于所述第一鈍化層和所 述第二鈍化層的厚度各自為〇~20nm，所述第一鈍化層和所述第二鈍化層材料各自選自氫 化非晶硅、氫化非晶氧化硅、氧化硅、氧化鈦、氧化鋁、氮氧化硅中的一種。7. 根據(jù)權利要求1至4任一項所述的硅基太陽能電池，其特征在于所述透明導電電極層 厚度為60~80nm〇8. -種硅基太陽能電池的制備方法，所述硅基太陽能電池包括依次層疊的空穴傳輸 層、第一鈍化層、η型硅片，其特征在于所述制備方法包括以下步驟： 對所述η型娃片進行制絨、清洗或拋光； 在所述η型硅片一側制備第一鈍化層； 在所述第一鈍化層遠離所述η型硅片的一側制備空穴傳輸層，所述空穴傳輸層材料選 自碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化釩、氧化鎢、氧 化鉬中的一種。9. 根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于所述太陽能電池還包括第二鈍化層和電子 傳輸層，所述第二鈍化層層疊在所述η型硅片遠離所述第一鈍化層的一側，所述電子傳輸層 層疊在所述第二鈍化層遠離所述η型硅片的一側，所述制備方法還包括以下步驟： 在所述η型硅片遠離所述第一鈍化層的一側制備所述第二鈍化層； 在所述第二鈍化層遠離所述η型硅片的一側制備所述電子傳輸層，所述電子傳輸層材 料選自氧化鈦、氧化鉻、氧化鉿、氧化鈧、氧化鋯、氧化鉭、氧化釔中的一種。10. 根據(jù)權利要求8或9所述的制備方法，其特征在于所述太陽能電池還包括第二空穴 傳輸層，所述第二空穴傳輸層層疊在所述空穴傳輸層遠離所述第一鈍化層的一側，所述制 備方法還包括以下步驟： 在所述空穴傳輸層遠離所述第一鈍化層的一側制備所述第二空穴傳輸層，所述第二空 穴傳輸層的材料同樣選自碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化釩、氧化鎢、 氧化鉬中的一種，所述第二空穴傳輸層材料的功函數(shù)比所述空穴傳輸層材料的功函數(shù)高 0.01~0.5eV〇
【文檔編號】H01L31/032GK106024927SQ201610362000
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】于靜, 葉繼春, 高平奇, 韓燦, 何堅
【申請人】中國科學院寧波材料技術與工程研究所