專利名稱：一種降低p型襯底hit太陽能電池串阻的方法
技術領域：
本發明涉及薄膜太陽電池技術領域。特別地，本發明公開了ー種降低P型襯底HIT太陽能電池串阻的技木。
背景技術：
HIT (Heterojunction with intrinsic Thinlayer)太陽能電池以其高效、不需要復雜的制備エ藝、溫度系數小等特點而越來越引起人們的關注。通常HIT電池的結構為Ag/TCO/p-a-s1:H/1-a-s1:H/c_Si (n) /1-a-s1:H/n-a_s1:H/TC0/Ag (根據本領域慣用表達方式:a_si 即 amorphous silicon film,表薄月莫，c_si 即 crystal silicion 表75晶硅，i表示本征類型，p表示P型，n表示N型，H表示氫化；進ー步的，上述HIT電池結構中,p-a-s1:H表示P型氫化非晶娃薄膜、1-a-s1:H表示本征氫化非晶娃薄膜、c-Si (n)表示N型晶硅、n-a-s1:H表示N型氫化非晶硅薄膜)。由于非晶硅的導電性較差，所以在HIT的制作過程中，在電極和非晶硅層之間加ー層TCO (透明導電氧化物)薄膜可以有效地增加載流子的收集。TCO薄膜具有光學透明和導電雙重功能，對有效載流子的收集起著關鍵作用，可以減少光的反射，起到很好的陷光作用，是很好的窗ロ層材料。但是由于TCO的功函數(4.3eV-5.2eV)小于a-si (p)的功函數(5.4eV左右，視薄膜性質而定)，因此TCO/a-s1:H(p)間就形成了肖特基接觸，肖特基接觸會導致內建電場的降低從而導致開路電壓的降低，且當勢壘高度較大時還會引起一個附加的串阻。通常HIT電池中為了提高TCO的導電性，所采用的TCO薄膜功函數都不會太高，因為高的功函數意味著TCO的電阻率高，導電性差。因此TCO/p-a-s1:H之間的勢壘高度較高，大概在0.6eV左右。較高的勢壘高度降低了電池的開路電壓，同時也增加了串聯電阻。有關該問題的論述，可參閱相關文獻:Franz-Josef Haug et al.Prog.Photovolt: Res.Appl.(2011)以上針對的是N型襯底HIT電池。對于另ー種P型襯底HIT電池，其通常結構為Ag/TC0/p-a-s1:H/1-a-s1:H/c_Si (p) /1-a-s1:H/n-a_s1:H/TC0/Ag。此類 HIT 電池同樣面臨TCO薄膜與p-a-s1:H之間的肖特基接觸問題。不同的是，在P型襯底HIT電池中，肖特基接觸對P型襯底HIT電池的主要影響是增加了串阻(簡單來說，在P型襯底結構中，肖特基接觸和PN結相距較遠，耗盡層的改變影響不到PN結上，對開路電壓影響較小)。
發明內容
本發明在現有的P型襯底HIT電池結構的基礎上，對TCO與p-a-s1:H之間的接觸進行優化，達到降低串阻的目的。具體來說，本發明將與p-a-s1:H接觸的TCO層制成由高功函數TCO層與低功函數TCO層構成的疊層。相比常規P型襯底HIT電池中的普通TCO薄膜，高功函數TCO層的功函數更為接近p-a-s1:H的功函數，因此減小了接觸面的勢壘高度，降低了接觸電阻。同時，通過高功函數TCO層和低功函數TCO層的組合，TCO疊層整體電阻率的提高并不明顯。
根據本發明的ー種P型襯底HIT太陽能電池,包括:P型晶娃襯底層；P型晶娃襯底層兩側的第一和第二本征氫化非晶娃層；第一本征氫化非晶娃層外側的N型氫化非晶娃層；第二本征氫化非晶娃層外側的P型氫化非晶娃層；N型氫化非晶娃層外側的第一 TCO層和電極；以及P型氫化非晶硅層外側的第二 TCO層和電極，其中，所述第二 TCO層是由高功函數TCO層和低功函數TCO層組成的疊層，高功函數TCO層和P型氫化非晶硅層接觸。根據本發明的ー種P型襯底HIT太陽能電池的制備方法，包括:在P型晶硅襯底層形成兩側形成第一和第二本征氫化非晶娃層；第一本征氫化非晶娃層外側形成N型氫化非晶硅層；在第二本征氫化非晶硅層外側形成P型氫化非晶硅層；在N型氫化非晶硅層外側形成第一 TCO層；在所述P型氫化非晶硅層外側形成第二 TCO層；在所述第一 TCO層和第ニ TCO層上分別形成電極，其中，形成所述第二 TCO層包括:在所述P型氫化非晶硅層外側形成高功函數TCO層，然后形成低功函數TCO層。根據本發明的ー個方面，高功函數TCO層的功函數大于5eV。根據本發明的ー個方面，低功函數TCO層的功函數為4.6 — 4.8eV。根據本發明的ー個方面，低功函數TCO層和第一 TCO層的功函數基本相同。根據本發明的ー個方面，通過控制TCO層沉積過程中的氧分壓，來控制所獲得的功函數。根據本發明的ー種P型襯底HIT太陽能電池，其特征在于，和P型氫化非晶硅層接觸的是TCO疊層，所述TCO疊層由高功函數TCO層和低功函數TCO層構成，其中所述高功函數TCO層與P型氫化非晶硅層接觸，所述高功函數TCO層的功函數比所述低功函數TCO層更加接近所述P型氫化非晶硅層的功函數。本發明方法權利要求中的エ序可依照其所描述的順序進行，亦可根據需要，同時進行，或以其他適當順序進行。因此，方法權利要求中各エ序的出現順序并不本發明實施過程中的實際エ序構成限制。
包括附圖是為提供對本發明進ー步的理解，它們被收錄并構成本申請的一部分，附圖示出了本發明的實施例，并與本說明書一起起到解釋本發明原理的作用。附圖中:圖1示出一種根據本發明的P型襯底HIT電池結構。圖2示出圖1所示結構的制備方法。
具體實施例方式P型襯底HIT電池:如圖1所示，本發明的一個實施例采用P型硅片制作P型襯底HIT電池。和現有的P型襯底HIT電池相比，其主要區別體現在:在p_a-s1:H層外側(和中間的P型襯底101相對向的ー側)依次覆蓋有高功函數TCO層102和低功函數TCO層103。圖1所示P型襯底HIT電池的示例性制備方法描述在圖2中。首先對P型硅片進行嚴格的清洗制絨(201)，接著在正面采用PECVD方法分別沉積生長1-1Onm左右的1-a_s1:H和1-1Onm左右的n-a-s1:H (202和203);之后翻轉硅片(204)，在硅片的另一面，仍然是采用 PECVD 法沉積生長 1-1Onm i_a_s1:H 和 10_20nm p_a_s1:H (205 和 206)。接著采用反應等離子沉積(RPD)方法在兩面沉積TCO薄膜，TCO薄膜可以是IT0，也可以是IWO ;沉積時，可首先在電池的正面沉積ー層常見的80nm厚度的功函數不需要太高的普通的TCO薄膜(207)。接著翻轉硅片(208)，在電池的背面先沉積ー層10-40nm厚的具有較高功函數的TCO薄膜(209)，功函數須>5eV，方法可以通過控制沉積過程中的氧分壓來控制功函數，通常氧分壓越大，功函數亦越大。接著再沉積ー層常見的40-70nm厚度的功函數相對低的TCO薄膜(210)，范圍為4.6-4.8eV。最后再在電池的兩面采用低溫漿料絲網印刷Ag柵極。從而形成一個完整的電池器件(111)。本領域技術人員應理解，附圖2的制備方法實施例僅是本發明的制備方法的ー種示例。本發明的范圍應涵蓋任何可得到附圖1的結構的制備方法。例如:可以先進行步驟205和206，再進行步驟202和203 ;可以先進行步驟209和210以形成高功函數TCO薄膜和低功函數TCO薄膜，再進行步驟207形成普通TCO薄膜。類似的，翻轉硅片的エ序可根據實際情況作出變化和調整。因此，上述發明不應限于實施例。該發明的保護范圍應以得到說明書充分支持的權利要求書的范圍為準。技術效果本發明在P型襯底HIT電池中形成與p-a-s1:H層接觸的疊層TC0，該疊層TCO可優化TCO/p-a-s1:H界面結構，降低串聯電阻。
權利要求
1.一種P型襯底HIT太陽能電池，包括: P型晶娃襯底層； P型晶娃襯底層兩側的第一和第二本征氫化非晶娃層； 第一本征氫化非晶娃層外側的N型氫化非晶娃層； 第二本征氫化非晶硅層外側的P型氫化非晶硅層； N型氫化非晶娃層外側的第一 TCO層和電極；以及 P型氫化非晶硅層外側的第二 TCO層和電極， 其中，所述第二 TCO層是由高功函數TCO層和低功函數TCO層組成的疊層，高功函數TCO層和P型氫化非晶硅層接觸。
2.按權利要求1所述的HIT太陽能電池，其特征在于，所述高功函數TCO層的功函數大于 5eV。
3.按權利要求1所述的HIT太陽能電池，其特征在于，所述低功函數TCO層的功函數為4.6 - 4.8eV0
4.按權利要求1所述的HIT太陽能電池，其特征在于，所述低功函數TCO層和所述第一TCO層的功函數基本相同。
5.一種P型襯底HIT太陽能電池的制備方法，包括: 在P型晶硅襯底層形成兩側形成第一和第二本征氫化非晶硅層； 第一本征氫化非晶娃層外側形成N型氫化非晶娃層； 在第二本征氫化非晶硅層外側形成P型氫化非晶硅層； 在N型氫化非晶娃層外側形成第一 TCO層； 在所述P型氫化非晶硅層外側形成第二 TCO層； 在所述第一 TCO層和第二 TCO層上分別形成電極， 其中，形成所述第二 TCO層包括:在所述P型氫化非晶硅層外側形成高功函數TCO層，然后形成低功函數TCO層。
6.按權利要求5所述的P型襯底HIT太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述高功函數TCO層的功函數大于5eV。
7.按權利要求5所述的P型襯底HIT太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述低功函數TCO層的功函數為4.6 — 4.8eV。
8.按權利要求5所述的P型襯底HIT太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述低功函數TCO層和所述第一 TCO層的功函數基本相同。
9.按權利要求5— 8中任一項所述的P型襯底HIT太陽能電池的制備方法，其特征在于，通過控制TCO層沉積過程中的氧分壓，來控制所獲得的功函數。
10.一種P型襯底HIT太陽能電池，其特征在于，和P型氫化非晶硅層接觸的是TCO疊層，所述TCO疊層由高功函數TCO層和低功函數TCO層構成，其中所述高功函數TCO層與P型氫化非晶硅層接觸，所述高功函數TCO層的功函數比所述低功函數TCO層更加接近所述P型氫化非晶硅層的功函數。
全文摘要
本發明公開了降低P型襯底HIT太陽能電池串阻的方法。根據本發明的一種P型襯底HIT太陽能電池，包括P型晶硅襯底層；P型晶硅襯底層兩側的第一和第二本征非晶硅層；第一本征非晶硅層外側的N型非晶硅層；第二本征非晶硅層外側的P型非晶硅層；N型非晶硅層外側的第一TCO層和電極；以及P型非晶硅層外側的第二TCO層和電極，其中，所述第二TCO層是由高功函數TCO層和低功函數TCO層組成的疊層，高功函數TCO層和P型非晶硅層接觸。本發明同時公開了形成上述太陽能電池的相應方法。
文檔編號H01L31/0747GK103094395SQ20121029446
公開日2013年5月8日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者崔艷峰, 袁聲召, 石建華, 陸中丹, 孟凡英, 劉正新 申請人:常州天合光能有限公司