[发明专利]一种硅基硫化锑异质结太阳电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硅基硫化锑异质结太阳电池，从上至下依次包括前电极、减反层、电子传输层、硅基体、空穴传输层和背电极；所述电子传输层的材料包含硫化锑，所述硅基体为p型单晶硅。本发明所述异质结太阳电池采用硫化锑作为电子传输层，硫化锑与p型硅能带结构能较好地匹配，有利于电子的传输，硫化锑的少子扩散长度大，可以获得较大的短路电流。本发明还公开了一种硅基硫化锑异质结太阳电池的制备方法，该方法工艺简单、低温、安全、环保、易实现，且成本优势显著，略去高温扩散p‑n结工艺，以及HIT电池制备中使用的危险气体等。

技术领域

本发明涉及一种异质结太阳电池及其制备方法，具体涉及一种硅基硫化锑异质结太阳电池及其制备方法。

背景技术

太阳能具有清洁、安全、资源丰富、且不受客观地理因素的影响的优势，被认为是21世纪最重要的可再生能源和绿色新能源。太阳电池作为一种重要的光电转换器件，对解决能源短缺及其引发环境污染、气候恶化等问题具有重要意义。

近年来光伏产业得到了高速发展，目前晶体硅太阳能电池具有制作工艺成熟、性能稳定、转换效率高等优势，在太阳能电池市场上占有主导地位，传统的Al-BSF电池、PERC电池等同质结电池需要高温热扩散形成p-n结，对硅片有一定的热损伤；同时高掺杂导致高的俄歇复合，限制了电池开压的提升。HIT电池用到多种易燃、易爆、剧毒气体，且电极低温银浆料昂贵，存在电池成本高等问题。免掺杂反对称异质结接触电池的概念在2015年首次被提出，其优势在于电池的发射极和背场没有掺杂工艺，DASH电池是当前的一个研究热点，载流子选择性接触在晶硅异质结电池中进行了大量的研究。基于载流子选择性传输的新型硅基异质结电池所用的材料更加多样化，制备过程也可以做到更加精简和节能，并且绿色环保，同时也能实现较高的转化效率。

硫化锑是一种性质稳定的V-VI族直接带隙半导体材料，地壳中含量丰富、安全无毒。带隙宽度适中、易于调控，覆盖了大部分可见光光谱,因此该材料被认为是很有潜力应用在太阳能电池材料之一，目前普遍以含硫与锑的化合物配置成溶液采用化学浴沉积法制备硫化锑薄膜，主要应用在薄膜电池中。硫化锑薄膜的制备方法仍然比较匮乏，而化学沉积法制备硫化锑薄膜多为非晶态，薄膜厚度不能精确控制；硫化锑薄膜主要应用于薄膜电池，大多使用有机空穴传输材料层，使得电池稳定性较差，而与硫化锑薄膜匹配的无机空穴传输层只有极少数的p型半导体，限制了硫化锑在无机薄膜电池的应用。硫化锑薄膜几乎还未被应用的硅基异质结太阳电池中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种硅基硫化锑异质结太阳电池及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种硅基硫化锑异质结太阳电池，从上至下依次包括前电极、减反层、电子传输层、硅基体、空穴传输层和背电极；所述电子传输层的材料包含硫化锑，所述硅基体为p型单晶硅。

本发明所述硅基硫化锑异质结太阳电池的电子传输层采用了硫化锑，发明人发现硫化锑与p型硅能带结构能较好地匹配，有利于电子的传输，硫化锑的少子扩散长度大，可以获得较大的短路电流。所述硅基体为<100>晶向的p型单晶硅。优选地，所述电子传输层的厚度为1～100nm。薄膜厚度会影响到电池的效率，随厚度的增加，电池效率先出现升高后降低的现象。

优选地，所述电子传输层的厚度为4～15nm。更优选地，所述电子传输层的厚度为4.5～6.5nm。最优选地，所述电子传输层的厚度为5.5nm。

优选地，所述电子传输层为硫化锑薄膜，所述硫化锑薄膜采用热蒸发法制备而成；所述热蒸发法的工艺参数为：硅基体的温度为20～400℃，真空度为1×e^-2～1×e^-5Pa，蒸发速率为优选地，所述蒸发速率为更优选地，所述蒸发速率为