[发明专利]一种具有梯度空穴收集层的太阳电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有梯度空穴收集层的太阳电池的制备方法，属于硅太阳电池领域，本发明选取具有宽带隙、高电导、且能级位置与晶体硅相匹配的氧化镍作为空穴收集材料，并制备一种具有梯度掺杂特点的氧化镍空穴收集层，以实现在保证材料高透过率的基础上，增强器件的内建电场，提高电池输出特性与短波响应的目的，其制备方法简单，易于实施。

技术领域

本发明涉及硅太阳电池的制备方法，特别涉及一种含梯度空穴收集层的太阳电池制备方法。

背景技术

利用太阳能进行光伏发电是国际上公认的一个解决能源问题、实现资源可再生利用的有效途径。太阳电池是光伏发电的核心载体，开发高效、低成本太阳电池是推动光伏技术发展的重要环节，也决定着光伏能源的发展前景。在众多光伏技术中，硅太阳电池因其制备工艺简单，器件转换效率高，生产过程能耗低等特点而受到广泛的关注。

硅太阳电池通常采用外部扩散或者沉积的方式在硅片前后两面分别制备两种导电类型相反的空穴收集层(p型)和背场(n型)，构成同质或异质p-n结，实现对光生电荷的选择性分离。空穴收集层的光电特性对器件的光电转换效率具有重要影响：一方面，空穴收集层的质量直接决定着空穴收集层/晶体硅界面的缺陷态分布、能级势垒结构等电学特性，进而影响界面电荷行为；另一方面，其光学特性也直接影响着器件的寄生吸收损失，进而影响器件的光学特性。因此，理想的空穴收集层应同时兼顾器件的光、电特性，并能够兼容现有的器件制备条件，便于产业化实施。

对空穴收集层进行重掺杂是提高其电学特性的主要方法，但重掺杂会引起材料体内缺陷增加，并导致硅太阳电池的寄生吸收损失增加，降低了电池的短路电流密度。而轻掺杂或无掺杂的空穴收集层具有较小的体内缺陷和寄生吸收，但是会导致器件中电荷传输电阻增加，内建电场强度减弱，使电池的开路电压有所降低。因此，探索理想的空穴收集层材料，并开发既能降低电池的串联电阻和寄生吸收，又能增强电池内建电场的技术方案，对推动硅太阳电池发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的问题，选取具有宽带隙、高电导、且能级位置与晶体硅相匹配的氧化镍作为空穴收集材料，并制备一种具有梯度掺杂特点的氧化镍空穴收集层，以实现在保证材料高透过率的基础上，增强器件的内建电场，提高电池输出特性与短波响应的目的，其制备方法简单，易于实施。

本发明的技术方案：

一种具有梯度空穴收集层的太阳电池，由金属栅线电极E1、透明导电薄膜T、梯度空穴收集层、衬底S、背场N和背电极E2组成；梯度空穴收集层设置在衬底S上方，梯度空穴收集层上方为透明导电薄膜T，表面为金属栅线电极E1，背场N和背电极E2依次设置在衬底S下方；衬底S为N型晶体硅片；

所述梯度空穴收集层，由无掺杂氧化镍隔离层H1和梯度掺杂氧化镍层H2两层构成，梯度掺杂氧化镍层H2设置在无掺杂氧化镍隔离层H1上方，

无掺杂氧化镍隔离层H1的厚度控制在1-10nm，所述的梯度掺杂氧化镍层H2，为铜、铁、钴、银、碱金属、氮、铑或铱掺杂氧化镍，掺杂浓度范围为10⁵-10²³cm^-3，厚度控制在10-25nm；

其中H1具有低缺陷态密度(小于10¹⁴cm^-3)、高透过率(大于80％)，H2的掺杂浓度自下而上逐渐增加(最高到达10²³cm^-3)，以满足高效收集的需求。

所述具有梯度空穴收集层的太阳电池的制备方法，具体步骤如下：

1)在N型晶体硅片作为衬底S，将其一面沉积本征低功函数4.5eV的背场N；