[发明专利]基于无栅线、无掺杂接触的单晶硅异质结太阳能电池

说明书

本发明公开了一种基于无栅线、无掺杂接触的单晶硅异质结太阳能电池，从上至下依次包括减反射薄膜、超薄金属薄膜、空穴选择性接触、单晶硅、电子选择性接触、背电极；所述的超薄金属薄膜为连续薄膜，厚度小于10 nm。空穴选择性接触、电子选择性接触分别可为两层或者为一层。本发明引入超薄金属薄膜，避免了传统电池中栅线电极对太阳光的遮挡效应，增加了光生载流子的收集效率，同时增强了对长波段太阳光的限制作用，可大幅提高电池的短路电流；该金属薄膜还可提高电池稳定性，增加其柔韧性；整个电池结构简单，设计灵活，工艺简单，无需额外掺杂工艺，无需定义电极图形结构，工艺温度可控制在100℃以内，成本低廉。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种基于无栅线、无掺杂接触的单晶硅异质结太阳能电池。

背景技术

单晶硅太阳能电池占据全球最主要的光伏市场，是一种重要的光伏技术方案。传统的单晶硅光伏技术以同质结和异质结两种太阳能电池为代表，前者采用扩散掺杂形成的p+型空穴选择性接触和n+型电子选择性接触；后者以本征非晶硅为钝化层、分别以p+型和n+型重掺杂非晶硅为空穴和电子选择性接触。这些掺杂接触技术存在诸多缺点：从物理层面讲，重掺杂势必引起俄歇复合、禁带变窄、体/表面复合、自由载流子吸收等不利因素，极大限制了电池的开路电压和短路电流；从技术层面讲，掺杂往往需要高温扩散及退火工艺，也需要剧毒气体（硼烷和磷烷）来生长p+型和n+型非晶硅，工艺复杂，成本高。为克服上述问题，采用无掺杂的载流子选择性接触来取代掺杂接触，已成为单晶硅光伏技术领域的一个新兴发展方向（Energy & Environmental Science 9, 1552-1576 (2016)）。

现阶段，人们主要构建了电子（或空穴）选择性接触为无掺杂的、而空穴（或电子）选择性接触为掺杂的单晶硅异质结太阳能电池，用于探索多种不同的电子和空穴选择性材料。有关电子和空穴选择性接触均为无掺杂的单晶硅异质结太阳能电池的报道尚不多见。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于无栅线、无掺杂接触的单晶硅异质结太阳能电池，简化电池制备工艺，降低电池成本，提高电池光电转换效率，并可将其应用范围拓展至柔性光电子器件领域。

一种基于无栅线、无掺杂接触的单晶硅异质结太阳能电池，从上至下依次包括减反射薄膜、超薄金属薄膜、空穴选择性接触、单晶硅、电子选择性接触、背电极；所述的超薄金属薄膜为连续薄膜，厚度小于10 nm。

所述的减反射薄膜的禁带宽度大于3 eV，厚度小于100 nm。

所述的超薄金属薄膜为银、金、铜、铝单层薄膜；或者为铝/银、金/银、钙/银、锗/银、铬/银、镍/银、铜/银、钛/银、铝/金、镍/金、钛/金双层薄膜，厚度比例为1:1-1:20，双层薄膜总厚度小于10 nm；或者为铝/银、金/银、钙/银、锗/银、铬/银、镍/银、铜/银、钛/银、铝/金、镍/金、钛/金以一定比例混合的合金薄膜，混合比例为1:1-1:20，合金薄膜总厚度小于10 nm。

所述的空穴选择性接触为两层，分别为空穴选择性薄膜和第一钝化薄膜，且第一钝化薄膜与所述的单晶硅接触；或者为一层，即具有钝化功能的空穴选择性薄膜，并与所述的单晶硅接触。

所述的单晶硅为n型掺杂，电阻率小于10 Ω•cm，厚度小于400 μm，表面光滑或有绒面陷光结构。

所述的电子选择性接触为两层，分别为电子选择性薄膜和第二钝化薄膜，且第二钝化薄膜与所述的单晶硅接触；或者为一层，即具有钝化功能的电子选择性薄膜，并与所述的单晶硅接触。

所述的背电极为银、铝单层薄膜，厚度大于20 nm；或者为钙/银、镁/银、钙/铝、镁/铝双层薄膜，厚度比例1:1-1:50，双层薄膜总厚度大于20 nm。