[发明专利]一种Si基双面电池隧道结的结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Si基双面电池隧道结的结构及其制备方法，包括：N型Si衬底和N型Al_xGa_1‑xAs层；N型Si衬底的上下表面分别掺杂形成P⁺型Si层和N⁺型Si层，P⁺型Si层上依次形成有N⁺型Si隧道结层和N型Si层；N型Al_xGa_1‑xAs层的上下表面分别掺杂形成P⁺型Al_xGa_1‑xAs层和N⁺型Al_xGa_1‑xAs层，N⁺型Al_xGa_1‑xAs层上形成有N型Si层；N型Si衬底的N型Si层与N型Al_xGa_1‑xAs层的N型Si层键合连接，形成N型Si键合层；P⁺型Al_xGa_1‑xAs层和N⁺型Si层上分别形成减反射膜和透明导电薄膜，上下的透明导电薄膜上分别形成正面电极和背面电极。本发明通过沉积隧道结来实现AlGaAs电池与Si电池的集成，其提高了吸收系数且降低了Si片的厚度，从而降低了成本，有利于柔性太阳能电池的制备。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种Si基双面电池隧道结的结构及其制备方法。

背景技术

光伏太阳能装置利用半导体器件将阳光直接转化为电能，成为未来最有前途的清洁能源之一。光伏(PV)器件不会产生噪音或者污染，也不需要运输，而且太阳能是取之不尽，用之不竭的。每年，太阳向地球发射1.52×10²¹千瓦时的能量，是全球能源消耗的10000倍。尽管光伏发电有着诸多的优点，但光伏发电的成本较高，约为16美分/千瓦时，这使得他很难被广泛使用，这个成本大约是电网电力的2～4倍。所以使用低成本、低纯度和低质量的材料，才能带来光伏领域快速发展的前景。

商用的大规模生产的Si太阳能电池大约有16.5-20％的效率，基于Si材料的光伏组件非常可靠，使用寿命大约为20到30年，并保持了较高的额定初始功率输出百分比(约80％)。由于现在的Si太阳能电池在当今市场上的平均价格是2美元/小时，所以只有价格减少2倍，才会成为现在大规模发电的有效替代品。太阳能电池板成本有60％以上是来自于Si材料本身的生产，因此，从中短期来看，降低光伏发电成本主要就是降低晶体Si(c-Si)太阳能电池的生产价格。尽管c-Si具有优异的电子电荷传输性能，但作为光伏材料来说，它有两个缺点：

1、Si因其间接的电子带隙，所以是一种弱光吸收体，需要几百微米厚的吸收层，所以具有很高的电子质量(高纯度和低缺陷密度)；

2、Si作为一种光伏材料，由于它是窄带隙(1.12eV)，相对于最优的太阳能光谱带隙值1.5eV而言，会造成比较大的热损失，这会使它的开路电压(Voc)值较小。

为了解决Si太阳能电池中光吸收系数低以及窄带隙引起热损失的问题，Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳能电池技术得到了引人瞩目的迅速发展；由于GaAs材料的吸收范围与太阳能光谱最匹配，人们开始研究的是AlGaAs/GaAs双结电池，并实现了较高的转换效率。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种Si基双面电池隧道结的结构及其制备方法。

本发明公开了一种Si基双面电池隧道结的结构，包括：N型Si衬底和N型Al_xGa_1-xAs层；

所述N型Si衬底的上下表面分别掺杂形成P⁺型Si层和N⁺型Si层，所述P⁺型Si层上依次形成有N⁺型Si隧道结层和N型Si层；