異質結太陽能電池及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能電池領域，特別是涉及一種異質結太陽能電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002]異質結太陽能電池(HIT電池)是通過在摻雜非晶硅層與晶體硅襯底之間加入本征層所構建的。異質結太陽能電池既具有晶體硅太陽能電池的高效率和高穩定性，同時由于能耗小，工藝相對簡單、溫度特性更好，在高溫下也能有較高的輸出。近年來備受關注，已經成為太陽能電池的主要發展方向之一。
[0003]由于摻雜非晶硅的導電性較差，所以在異質結太陽能電池的制作過程中，在電極和摻雜非晶硅層之間加一層透明導電層，透明導電層可以有效地增加載流子的收集。透明導電層具有光學透明和導電雙重功能，對有效載流子的收集起著關鍵作用，還可以減少光的反射，起到很好的陷光作用，是很好的窗口層材料。
[0004]但是，目前的透明導電層的材料一般為金屬氧化物，例如氧化銦錫(ITO)、氧化氟錫(FTO)等。在一定的光透射率的要求下，這些材料的導電性還有待提高，以進一步提升光電轉化效率。
【發明內容】
[0005]基于此，有必要針對現有的異質結太陽能電池中透明導電層在一定的光透射率的要求下，導電性低，不利于光電轉化效率提升的問題，提供一種透明導電層導電率高、光電轉化效率高的異質結太陽能電池。
[0006]—種異質結太陽能電池，包括:晶體硅片，依次位于所述晶體硅片的一側上的第一本征層、第一摻雜非晶硅層、第一透明導電層、及第一電極，以及位于所述晶體硅片的另一側的第二電極；
[0007]其中，所述第一透明導電層為石墨烯插入三氯化鐵層。
[0008]上述異質結太陽能電池，由于采用石墨烯插入三氯化鐵層作為第一透明導電層，在保持高透射率(一般在87%左右)的情況下，其薄膜電阻值可降低為15 Ω/□，其導電率大大提尚，進而使異質結太陽能電池的轉換效率提尚。
[0009]在其中一個實施例中，所述第一透明導電層的厚度為I?15nm。
[0010]在其中一個實施例中，所述第一本征層為非晶娃。
[0011]在其中一個實施例中，所述晶體硅片為N型晶體硅片，所述第一摻雜非晶硅層為P
型非晶硅層。
[0012]在其中一個實施例中，所述異質結太陽能電池還包括位于所述第二電極與所述晶體硅片之間的加強電場單元;所述加強電場單元包括依次位于所述晶體硅片的另一側上的第二本征層、及第二摻雜非晶硅層。
[0013]在其中一個實施例中，所述第二本征層為非晶硅。
[0014]在其中一個實施例中，所述異質結太陽能電池還包括位于所述第二電極與所述第二摻雜非晶硅層之間的第二透明導電層。
[0015]本發明還提供了一種上述異質結太陽能電池的制備方法。
[0016]一種異質結太陽能電池的制備方法，包括如下步驟:
[0017]在晶體娃片的一側形成第一本征層；
[0018]在所述第一本征層上形成第一摻雜非晶硅層；
[0019]在所述第一摻雜非晶硅層上形成第一透明導電層;所述第一透明導電層為石墨烯插入三氯化鐵層；
[0020]在所述第一透明導電層上形成第一電極；
[0021]在所述晶體硅片的另一側形成第二電極。
[0022]上述制備方法，工藝容易控制，產能大，有利于異質結太陽能電池的工業化大規模生產。
[0023]在其中一個實施例中，所述第一本征層和/或所述第一摻雜非晶硅層采用等離子體增強化學氣相沉積法形成。
[0024]在其中一個實施例中，所述第一透明導電層通過濕法轉移形成。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明一實施例的異質結太陽能電池的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合【具體實施方式】，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0027]需要說明的是，當元件被稱為“設置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。
[0028]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0029]參見圖1，本發明一實施例的異質結太陽能電池100，包括:晶體硅片110，依次位于晶體硅片110的一側(圖1中的上側)上的第一本征層121、第一摻雜非晶硅層131、第一透明導電層151、及第一電極161;以及依次位于晶體硅片110的另一側(圖1中的下側)的第二本征層122、第二摻雜非晶硅層132、第二透明導電層152、及第二電極162。第一透明導電層151為石墨稀插入三氯化鐵(GraphExeter)層。
[0030]在本實施例中，異質結太陽能電池100基本呈對稱結構，這樣可以減少生產過程中熱應力和機械應力，同時有利于晶體硅片110的減薄發展。另外，兩面均可以吸收光線使發電量增加。
[0031]在本發明中，晶體硅片110與第一摻雜非晶硅層131構成PN結。晶體硅片110與第二摻雜非晶硅層132構成加強電場(亦叫背電場)。通過加強電場可以進一步提高異質結太陽能電池100的開路電壓。當然，可以理解的是，也可以不設加強電場，也就是說不設第二摻雜非晶硅層132。
[0032]在本實施例中，晶體硅片110為N型晶體硅片(n-c-Si)，對應地，第一摻雜非晶硅層131為P型非晶硅層(p-a-Si)，第二摻雜非晶硅層132為N型非晶硅層(n-a-Si)。當然，可以理解的是，并不局限于上述形式，本發明的異質結太陽能電池中，還可以是晶體硅片110為P型，對應地，第一摻雜非晶硅層131為N型，第二摻雜非晶硅層132為P型。
[0033]在本實施例中，晶體娃片丨^米用^^型晶體娃片“-^丨)，可使異質結太陽能電池100的性能更加優越，能夠克服采用P型的電池光致衰退現象，另外，其高效復合中心的密度遠低于P型，使得電子具有更高的壽命及擴散長度。具體地，晶體硅可以是單晶硅或多晶硅。更具體地，本實施例的晶體硅片110為N型單晶硅片。
[0034]具體地，晶體硅片110的厚度一般小于200μπι。優選地，晶體硅片110的厚度為100?200μπι。這樣既可以節約硅材料的使用，進而降低成本;又可以提高工藝穩定性。
[0035]優選地，晶體硅片110的表面為絨面;也就是說，對晶體硅進行制絨。這樣可以減小電池表面的反射，使得更多的光子能夠被晶體硅片110吸收；同時還具有能夠去除晶體硅表面損傷的作用。在本實施例中，絨面為金字塔形狀絨面，這樣更有利于光線斜射到晶體硅片110的內部，降低電池表面的光的反射率，使得光程變大，吸收的光子數量變多。
[0036]其中，第一本征層121的作用是，用于鈍化晶體硅片110，使位于第一本征層121兩側的晶體硅片110與第一摻雜非晶硅層131的界面得到純化，進而使異質結太陽能電池100的開路電壓增高。第一本征層121的光學帶隙介于晶體硅片110與第一摻雜非晶硅層131之間。在本實施例中，第一本征層121為非晶硅層，也就是說，由本征非晶硅構成。一般地，第一本征層121的厚度不大于1nm，優選為5?10nm。這樣即可以使異質結太陽能電池具有較高的開路電壓，同時減少第一本征層121對光的吸收，同時降低電池電阻，提高填充因子。在本實施例中，第一本征層121的厚度為6nm。
[0037]同理，第二本征層122的作用是，用于鈍化晶體硅片110，使位于第二本征層122兩側的晶體硅片110與第二摻雜非晶硅層132的界面得到純化，進而使異質結太陽能電池100的開路電壓增高。第二本征層122的光學帶隙介于晶體硅片110與第二摻雜非晶硅層132之間。在本實施例中，第二本征層122為非晶硅層，也就是說，由本征非晶硅構成。同樣地，第二本征層122的厚度也不大于10nm，優選為5?10nm。這樣即可以使異質結太陽能電池具有較高的開路電壓，同時減少第二本征層122對光的吸收，同時降低電池電阻，提高填充因子。在本實施例中，第二本征層122的厚度為6nm。
[0038]當然，可以理解的是，本發明也可以不設置第二本征層122。
[0039]在本實施例中，第一電極161為正電極，第二電極162為背電極。具體地，第一電極161成格柵狀，一般通過絲網印刷形成。第二電極162呈層狀，更具體地為全銀