[发明专利]一种高效背反射晶体硅异质结太阳电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高效背反射晶体硅异质结太阳电池，其包括异质结主体结构和背反射结构，异质结主体结构包括作为吸收层的n型晶体硅衬底，其具有对称结构的窗口层和背场层；背场TCO薄膜连接在n型晶体硅衬底的背场层，背反射结构包括第一介电薄膜和第一金属薄膜，第一介电薄膜沉积在背场TCO薄膜上，第一金属薄膜沉积在第一介电薄膜上。本发明还涉及一种高效背反射晶体硅异质结太阳电池的制备方法。根据本发明的高效背反射晶体硅异质结太阳电池可以提升异质结主体结构的短路电流密度和提高转换效率，使得高效背反射晶体硅异质结太阳电池对长波段的光谱响应明显增加，减少自然光的吸收损失，从而获得更高的转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳电池，更具体地涉及一种高效背反射晶体硅异质结太阳电池及其制备方法。

背景技术

能源是一个国家赖以生存和发展的动力。在化石能源日益枯竭和环境问题凸显的时代，新型可替代能源的发展将为国民经济持续发展提供有力的保障。太阳能可以稳定而持续的输出，在清洁能源中更具竞争力。目前，各种构型的晶体硅(c-Si)组件占据市场份额的90％以上，从发电量和节约成本两方面考虑，高效组件在光伏系统安装中占有绝对优势。获得高效率晶体硅太阳电池是获得高效组件的基础，高效晶体硅太阳电池的开发可以获得更高效率的组件。晶体硅异质结(SHJ)太阳电池凭借着低温制备工艺(低于200℃)、高开路电压、温度系数低、光照稳定性好等优点从众多晶体硅太阳电池中脱颖而出，成为高效晶体硅太阳电池的开发热点。尽管SHJ电池利用非晶硅薄膜出色的钝化作用获得了极高的开路电压，但晶体硅在900-1200nm的吸收系数低，现有的SHJ电池存在大量的光逃逸损失，限制了SHJ电池短路电流密度的提升，同时也制约了转换效率的提升。

发明内容

为了解决现有技术中的太阳光照射SHJ电池仅有一小部分光被电池吸收的问题，本发明提供一种高效背反射晶体硅异质结太阳电池及其制备方法。

根据本发明的高效背反射晶体硅异质结太阳电池，其包括异质结主体结构和背反射结构，其中，异质结主体结构包括作为吸收层的n型晶体硅衬底，其具有对称结构的窗口层(即第一表面)和背场层(即第二表面)；背场TCO薄膜(即背场透明导电氧化物薄膜)连接在n型晶体硅衬底的背场层，背反射结构包括第一介电薄膜和第一金属薄膜，第一介电薄膜沉积在背场TCO薄膜上，第一金属薄膜沉积在第一介电薄膜上。

通过背反射结构，根据本发明的高效背反射晶体硅异质结太阳电池可以提升异质结主体结构的短路电流密度和提高转换效率，使得高效背反射晶体硅异质结太阳电池对长波段的光谱响应明显增加，减少自然光的吸收损失，即减少入射光的逃逸损失，从而获得更高的转换效率。具体地，第一介电薄膜和第一金属薄膜能够将光反射回作为吸收层的n型晶体硅衬底，有效提高高效背反射晶体硅异质结太阳电池的长波段光谱响应。

优选地，第一介电薄膜的折射率小于背场TCO薄膜的折射率，且在高效背反射晶体硅异质结太阳电池存在光谱响应的300nm-1200nm波段吸收系数k为0。

优选地，异质结主体结构还包括：窗口本征非晶硅薄膜沉积在n型晶体硅衬底的窗口层上，n型掺杂非晶硅薄膜、窗口TCO薄膜(即窗口透明导电氧化物薄膜)和窗口金属栅极依次沉积在窗口本征非晶硅薄膜上，背场本征非晶硅薄膜沉积在n型晶体硅衬底的背场层上，p型掺杂非晶硅薄膜、背场TCO薄膜和背场金属栅极依次沉积在背场本征非晶硅薄膜上

优选地，TCO薄膜(即窗口TCO薄膜和背场TCO薄膜)分别为包含铟基或氧化锌基的TCO薄膜。在优选的实施例中，TCO薄膜的材料为铟锡氧(ITO)、铟钨氧(IWO)、或铟镓氧(IGO)等。

优选地，背反射结构还包括第二介电薄膜和第二金属薄膜，第二介电薄膜沉积在背场金属栅极上，第二金属薄膜沉积在第二介电薄膜上。