鈍化接觸太陽能電池的製作方法

2023-06-20 17:37:01 1

本發明涉及一種晶矽太陽能電池，特別是涉及一種鈍化接觸太陽能電池。

背景技術：

載流子選擇鈍化接觸太陽能電池是近年來逐步興起的新型異質結晶矽太陽能電池。此類太陽能電池具有一個與傳統p-n結太陽能電池不同的載流子(電子或空穴)選擇結構，該類太陽能電池結構通常包括三部分：晶矽、鈍化隧穿層以及載流子選擇層，該類太陽能電池結構同時具有鈍化表面和有效收集載流子的優點。

傳統的，鈍化接觸天陽能電池採用摻雜的非晶矽或摻雜的多晶矽與基底矽層形成p-n異質結，並在摻雜的非晶矽或摻雜的多晶矽與基底矽層插入一層鈍化隧穿層，該類電池的典型特徵是仍然採用傳統的摻雜矽作為發射極來收集電子或空穴，這種電池的典型特徵是：仍然採用傳統的摻雜矽作為發射極來收集電子或空穴，在電池內形成的是p-n異質結。

電子選擇鈍化接觸太陽能電池結構是異質結晶矽電池的重要結構，通常包括三部分：晶矽、鈍化隧穿層以及電子選擇層。現有的電子選擇層為n型重摻磷矽層。

空穴選擇鈍化接觸天陽能電池結構也是異質結晶矽電池的重要結構，同樣包括三部分：晶矽、鈍化隧穿層以及空穴選擇層。現有的空穴選擇層為p型重摻硼或p型重摻鋁矽層。

如上所述，現有載流子選擇鈍化接觸異質結太陽能電池結構通常採用兩種矽摻雜材料作為載流子選擇層材料，其面臨的主要問題如下：

如果採用n型重摻磷矽層作為電子選擇層，其缺點在於通常需要首先沉積一層磷摻雜的非晶矽，之後還要通過長時間高溫(>800℃/～60min)處理使其形成多晶矽。該方法的缺點是工藝相對複雜，需要採用高溫過程；對摻雜層的雜質濃度需要準確調控，增加了工藝難度；需要採用真空沉積設備，費用昂貴維護成本高。

同理，如果採用p型重摻硼或鋁矽層作為空穴選擇層，其缺點在於通常需要首先沉積一層硼摻雜或鋁摻雜的非晶矽，之後還要通過長時間高溫(>800℃/～60min)處理使其形成多晶矽。該方法的缺點是工藝相對複雜，需要採用高溫過程；對摻雜層的雜質濃度需要準確調控，增加了工藝難度；需要採用真空沉積設備，費用昂貴維護成本高。

專利文獻(US20120285517A1)公開了一種具有高功函數和低功函數金屬接觸的肖特基勢壘太陽能電池結構，其中，採用高功函數金屬以及低功函數金屬作為載流子收集層，以矽基底層為光學吸收層，形成肖特基太陽能電池結構，該肖特基太陽能電池結構中的載流子選擇層的金屬與矽基底層直接接觸，形成肖特基結，由於能帶差別以及表面缺陷，在該金屬與矽直接接觸界面存在界面勢壘，會產生極高的複合速率，嚴重限制了電池性能的提升；同時，關於矽/金屬接觸的肖特基電池結構設計。其存在一個根本性問題不能解決：界面態。這也是教科書中一再提起的概念。由於金屬與矽直接接觸，界面處存在非常高密度的界面態，會導致費米能級的釘扎效應。因此，實際界面勢壘幾乎不會隨金屬功函數的變化而變化，是個大致不變的固定值。另外，該專利並未公開採用何種高功函數或低功函數金屬作為載流子收集層，無法根據該專利公開的內容進行具體實施。

界面態(有時也稱表面態)是界面缺陷的統稱。對於矽半導體器件而言，矽與其他物質接觸的界面，就存在界面態，這些界面態通常會在矽的帶隙中形成缺陷能級。例如矽-氧化矽，矽-氮化矽，矽-非晶矽，矽-金屬……等等界面，都可以形成界面態，都可以在矽禁帶中引入缺陷態能級。《半導體物理學》(國防工業出版社，劉恩科等)詳細介紹了界面態對矽禁帶的影響。

技術實現要素：

基於此，有必要針對現有載流子選擇鈍化接觸太陽能電池製備工藝複雜以及製造成本高昂的問題，提供一種載流子選擇鈍化接觸太陽能電池。

本發明提供的一種鈍化接觸太陽能電池，包括依次層疊的基底層、鈍化隧穿層以及載流子選擇層，其中，所述載流子選擇層包括高功函數金屬層和/或低功函數金屬層，所述高功函數金屬層的金屬的功函數大於等於5eV，所述低功函數金屬層的金屬的功函數小於等於4eV。

在其中的一個實施例中，所述太陽能電池還包括金屬電極層，所述金屬電極層層疊在所述載流子選擇層遠離所述鈍化隧穿層的一側，所述金屬電極層的金屬的電阻率低於1e-3Ω.cm。

在其中的一個實施例中，所述金屬電極層由包括Cu、Ni、Al、Ag中的一種或幾種金屬製備而成，所述金屬電極層的厚度為200-5000nm。

在其中的一個實施例中，所述太陽能電池還包括金屬保護層，所述金屬保護層層疊在所述金屬電極層遠離所述載流子選擇層的一側。

在其中的一個實施例中，所述金屬保護層由包括Ag、Al、Sn、SnOx中的一種或幾種材料製備而成，所述金屬保護層的厚度為10-500nm。

在其中的一個實施例中，所述高功函數金屬層由包括Ni、Ir、Pt、Se中的一種或幾種金屬製備而成。

在其中的一個實施例中，所述低功函數金屬層由包括Ca、Mg、Ba、Ga、Li、Ce、Tb、Gd、Y、Nd、Lu、Th、Sc、La、U、Mg、Hf中的一種或幾種金屬製備而成。

在其中的一個實施例中，所述載流子選擇層的厚度為5-50nm。

在其中的一個實施例中，所述鈍化隧穿層包括非晶矽層、氧化矽層、氮化矽層、氮氧化矽層、氧化鋁層、碳化矽層中的任意一層或幾種層疊而成。

在其中的一個實施例中，所述載流子選擇層包括高功函數金屬層和低功函數金屬層，所述高功函數金屬層以及低功函數金屬層交織設置在鈍化隧穿層遠離所述基底層的一側。

上述鈍化接觸太陽能電池，載流子選擇層包括由高功函數金屬或低功函數金屬製備的載流子選擇層，結構簡單；其中的載流子選擇層金屬材料調控功函數方式簡單，製備高功函數層或低功函數層工藝簡單，無需如製備磷摻雜、氮摻雜或硼摻雜的矽合金時需要的高溫長時間處理過程，降低了工藝複雜度，擴寬了工藝創空，有利於避免了製備矽合金所需的高溫處理工藝以及由高溫處理工藝引起的副作用。

上述鈍化接觸太陽能電池，在矽基底層與低/高功函數金屬層之間引入中間層，該層起鈍化作用，可以極大地降低界面態，有效克服傳統的矽-金屬界面的費米釘扎效應；另外，該中間層厚度足夠低，可以使載流子能有效通過；最終形成複合率低、電阻率低的高效載流子傳輸層。

上述鈍化接觸太陽能電池，高功函數金屬層以及低功函數金屬層與鈍化隧穿層層疊，有效提升載流子收集效率，保持了鈍化隧穿層對基底層的鈍化效果，可以在適當增加鈍化隧穿層的前提下，保持較低的接觸電阻，提高太陽能電池的轉換效率。

上述載流子選擇鈍化接觸太陽能電池，在載流子選擇層與基底層之間設有鈍化隧穿層，鈍化隧穿層對矽基底層能夠起到優良的鈍化效果，同時避免載流子選擇層與基底層直接接觸的結構，避免了載流子選擇層的金屬與矽基底層直接接觸界面的高複合速率，提高了太陽能電池性的性能。

上述載流子選擇鈍化接觸太陽能電池，疊層金屬層可兼做為太陽能電池的電極，結構簡單，製備工藝簡單，降低了太陽能電池的製備難度以及成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1A為本發明一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖1B為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖2A為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖2B為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖3A為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖3B為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖4A為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖4B為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖5A為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖5B為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖6A為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖6B為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖7為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖8A為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖8B為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖9A為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖；

圖9B為本發明另一種可實施的太陽能電池剖面視圖。

具體實施方式

為使本發明技術方案更加清楚，以下結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下通過實施例，並結合附圖，對本發明的載流子選擇鈍化接觸太陽能電池進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本申請提供一種新的鈍化接觸太陽能電池結構，採用高功函數金屬或低功函數金屬作為載流子選擇層，在載流子選擇層與基底層之間設有鈍化隧穿層，經過優化和調整，降低界面的表面缺陷，界面缺陷態低，接觸勢壘低，在界面形成歐姆接觸而非肖特基接觸，同時，本發明的結合採用多層金屬結構，結合各個金屬層材料的性能特點，使載流子選擇層與電極的結合更加優良，使太陽能電池產生的載流子更好的通過電極傳導出。同時本申請採用高功函數金屬或低功函數金屬作為載流子選擇層，顛覆了傳統的摻雜矽作為發射極的技術方案，其製備過程完全無需高溫，簡單易行，同時太陽能電池性能也有較好的改善。

本發明提供的一種載流子選擇鈍化接觸太陽能電池，該太陽能電池採用具有一定功函數的金屬材料製備載流子選擇層，更優選的，該載流子選擇層能夠兼做為太陽能電池的電極使用，使太陽能電池的結構簡單，製備工藝簡化，提高了太陽能電池的性能，降低了太陽能電池的製造成本。此外，載流子選擇層與矽基底層之間設有鈍化隧穿層，該鈍化隧穿層能夠避免載流子選擇層與矽基底層直接接觸，避免了金屬與矽基底層接觸界面的複合速率過高現象的存在。

一種可實施的方式是，太陽能電池載流子選擇層鈍化接觸部分包括依次層疊在矽基底層、鈍化隧穿層以及載流子選擇層，具體的，太陽能電池矽基底層的一側依次層疊有鈍化隧穿層、載流子選擇層，在載流子選擇層的表面可選擇的設有金屬電極層和/或金屬保護層，矽基底層的另一側設有磷摻雜晶矽/非晶矽層或氮摻雜晶矽/非晶矽層以及交織設置的電極。

當其中的載流子選擇層用作電子選擇層時，其中的電子選擇層採用功函數小於等於4eV的低功函數金屬製備成厚度為5nm-50nm的低功函數金屬層，例如，常用的低功函數金屬為Ca、Mg、Ba、Ga、Li、Ce、Tb、Gd、Y、Nd、Lu、Th、Sc、La、U、Mg、Hf。低功函數金屬層採用上述低功函數金屬中的任意一種沉積在鈍化隧穿層表面或採用上述低功函數金屬中的任意幾種調配比例至適當的功函數沉積在鈍化隧穿層表面。通過低功函數金屬層其較低的功函數，輔助電子通過鈍化隧穿層，從而被電極選擇。

當其中的載流子選擇層用作空穴選擇層時，其中的空穴子選擇層採用功函數大於等於5eV的高功函數金屬製備成厚度為5nm-50nm的高功函數金屬層，例如，常用的高功函數金屬為Ni、Ir、Pt、Se。高功函數金屬層採用上述高功函數金屬中的任意一種沉積在鈍化隧穿層表面或採用上述高功函數金屬中的任意幾種調配比例至適當的功函數沉積在鈍化隧穿層表面。通過高功函數金屬層其較高的功函數，輔助空穴通過鈍化隧穿層，從而被金屬電極選擇。

作為一種優選的實施方式，載流子選擇層的厚度為5nm-20nm。

另一種可實施的方式是，太陽能電池載流子選擇層鈍化接觸部分包括依次層疊在矽基底層、鈍化隧穿層以及載流子選擇層，具體的，太陽能電池矽基底層的一側設有鈍化隧穿層，鈍化隧穿層遠離基底層的一側交織間隔設置兩種載流子選擇層，兩種載流子選擇層分別為高功函數金屬層-空穴選擇以及低功函數金屬層-電子選擇，在高功函數金屬層以及低功函數金屬層表面可選擇的設有金屬電極層和/或金屬保護層。

其中的金屬電極層採用電阻率低於1e-3Ω.cm的金屬或其合金製備成厚度為200nm-5000nm的金屬電極層，例如常用的金屬為Cu、Ni、Al、Ag，金屬電極層由於其電阻率低，具有較高的導電率，能夠較好地傳導電流，起到電極的作用。

作為一種優選的可實施方式，金屬電極層的厚度為200nm-1000nm,進一步的，金屬電極層更優選的厚度範圍為500nm-1000nm。

其中的金屬保護層採用性質穩定、結構緻密的金屬或金屬氧化物製備厚度為10nm-500nm的金屬保護層，例如常用的金屬或金屬氧化物有Ag、Al、Sn、SnOx，金屬保護層性質穩定，能夠對覆蓋於其下的金屬電極層、載流子選擇層以及矽基底層起到很好的保護作用，防止水汽氧氣進入電極內部，避免其覆蓋的金屬電極層或載流子選擇層材料因氧化而失效。

作為一種優選的可實施方式，金屬保護層的厚度為100nm-500nm。

其中的鈍化隧穿層通常採用非晶矽層、氧化矽層、氮化矽層、氮氧化矽層、氧化鋁層、碳化矽層中的任意一層或幾種層疊而成，鈍化隧穿層的厚度優選為0.5nm-8nm。

其中的矽基底層可以為p型矽或n型矽，矽基底層的厚度優選為180nm-240nm。

一種可實施的方式是，低功函數金屬層與重摻雜p型層配合，分別作為太陽能電池的電子選擇層和空穴選擇層，其中，重摻雜p型層選用硼原子摻雜。

一種可實施的方式是，高功函數金屬層與重摻雜n型層配合，分別作為太陽能電池的空穴選擇層和電子選擇層，其中，重摻雜n型層選用磷原子摻雜。

請參閱圖1A所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的低功函數金屬層150、鈍化隧穿層140、基底層110、重摻雜p型層120，以及設置在重摻雜p型層表面的格柵式電極190。其中，重摻雜p型層120作為載流子選擇層的空穴選擇層，低功函數金屬層150作為載流子選擇層的電子選擇層，同時，低功函數金屬層150還兼做為電池的電極。

請參閱圖1B所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的高功函數金屬層160、鈍化隧穿層140、基底層110、重摻雜n型層130以及設置在重摻雜n型層130表面的格柵式電極190。其中，重摻雜n型層130作為載流子選擇層的電子選擇層，高功函數金屬層160作為載流子選擇層的空穴選擇層，同時，高功函數金屬層160還兼做為電池的電極。

請參閱圖2A所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的低功函數金屬層150、鈍化隧穿層140、基底層110、鈍化隧穿層140、重摻雜p型層120，以及設置在重摻雜p型層120表面的格柵式電極190。其中，重摻雜p型層120作為載流子選擇層的空穴選擇層，低功函數金屬層150作為載流子選擇層的電子選擇層，同時，低功函數金屬層150還兼做為電池的電極。

請參閱圖2B所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的高功函數金屬層160、鈍化隧穿層140、基底層110、鈍化隧穿層140、重摻雜n型層130，以及設置在重摻雜n型層130表面的格柵式電極190。其中，重摻雜n型層130作為載流子選擇層的電子選擇層，高功函數金屬層160作為載流子選擇層的空穴選擇層，同時，高功函數金屬層160還兼做為電池的電極。

請參閱圖3A所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的金屬電極層170、低功函數金屬層150、鈍化隧穿層140、基底層110、重摻雜p型層120，以及設置在重摻雜p型層120表面的格柵式電極190。其中，重摻雜p型層120作為載流子選擇層的空穴選擇層，低功函數金屬層150作為載流子選擇層的電子選擇層，金屬電極層170作為電池的電極。

請參閱圖3B所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的金屬電極層170、高功函數金屬層160、鈍化隧穿層140、基底層110、重摻雜n型層130，以及設置在重摻雜n型層130表面的格柵式電極190。其中，重摻雜n型層130作為載流子選擇層的電子選擇層，高功函數金屬層160作為載流子選擇層的空穴選擇層，金屬電極層170作為電池的電極。

請參閱圖4A所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的金屬電極層170、低功函數金屬層150、鈍化隧穿層140、基底層110、鈍化隧穿層140、重摻雜p型層120，以及設置在重摻雜p型層120表面的格柵式電極190。其中，重摻雜p型層120作為載流子選擇層的空穴選擇層，低功函數金屬層150作為載流子選擇層的電子選擇層，金屬電極層170作為電池的電極。

請參閱圖4B所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的金屬電極層170、高功函數金屬層160、鈍化隧穿層140、基底層110、鈍化隧穿層140、重摻雜n型層130，以及設置在重摻雜n型層130表面的格柵式電極190。其中，重摻雜n型層130作為載流子選擇層的電子選擇層，高功函數金屬層160作為載流子選擇層的空穴選擇層，金屬電極層170作為電池的電極。

請參閱圖5A所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的金屬保護層180、金屬電極層170、低功函數金屬層150、鈍化隧穿層140、基底層110、重摻雜p型層120，以及設置在重摻雜p型層120表面的格柵式電極190。其中，重摻雜p型層120作為載流子選擇層的空穴選擇層，低功函數金屬層150作為載流子選擇層的電子選擇層，金屬電極層170作為電池的電極，金屬保護層180起到保護覆蓋於其下的載流子選擇層-低功函數金屬層150以及金屬電極層170的作用。

請參閱圖5B所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的金屬保護層180、金屬電極層170、高功函數金屬層160、鈍化隧穿層140、基底層110、重摻雜n型層130，以及設置在重摻雜n型層130表面的格柵式電極190。其中，重摻雜n型層130作為載流子選擇層的電子選擇層，高功函數金屬層160作為載流子選擇層的空穴選擇層，金屬電極層170作為電池的電極，金屬保護層180起到保護覆蓋於其下的載流子選擇層-高功函數金屬層160以及金屬電極層170的作用。

請參閱圖6A所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的金屬保護層180、金屬電極層170、低功函數金屬層150、鈍化隧穿層140、基底層110、鈍化隧穿層140、重摻雜p型層120，以及設置在重摻雜p型層120表面的格柵式電極190。其中，重摻雜p型層120作為載流子選擇層的空穴選擇層，低功函數金屬層150作為載流子選擇層的電子選擇層，金屬電極層170作為電池的電極，金屬保護層180起到保護覆蓋於其下的載流子選擇層-低功函數金屬層150以及金屬電極層170的作用。

請參閱圖6B所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的金屬保護層180、金屬電極層170、高功函數金屬層160、鈍化隧穿層140、基底層110、鈍化隧穿層140、重摻雜n型層130，以及設置在重摻雜n型層130表面的格柵式電極190。其中，重摻雜n型層130作為載流子選擇層的電子選擇層，高功函數金屬層160作為載流子選擇層的空穴選擇層，金屬電極層170作為電池的電極，金屬保護層180起到保護覆蓋於其下的載流子選擇層-高功函數金屬層160以及金屬電極層170的作用。

請參閱圖7所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的減反射層111、基底層110、鈍化隧穿層140，以及間隔設置在鈍化隧穿層140表面的高功函數金屬層160以及低功函數金屬層150。其中，高功函數金屬層160作為載流子選擇層的空穴選擇層同時兼做為電池的電極，低功函數金屬層150作為載流子選擇層的電子選擇層同時兼做為電池的電極。

請參閱圖8A所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的減反射層111、基底層110、鈍化隧穿層140，間隔設置在鈍化隧穿層140表面的高功函數金屬層160、低功函數金屬層150，以及層疊在高功函數金屬層160表面、低功函數金屬層150表面的金屬電極層170。高功函數金屬層160作為載流子選擇層的空穴選擇層，低功函數金屬層150作為載流子選擇層的電子選擇層，金屬電極層170作為電池的電極。

請參閱圖8B所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的減反射層111、基底層110、鈍化隧穿層140，間隔設置在鈍化隧穿層140表面的高功函數金屬層160、低功函數金屬層150，以及層疊在高功函數金屬層160表面、低功函數金屬層150表面的金屬電極層170。高功函數金屬層160作為載流子選擇層的空穴選擇層，低功函數金屬層150作為載流子選擇層的電子選擇層，金屬電極層170作為電池的電極。其中，層疊在高功函數金屬層160表面的金屬電極層171與層疊在低功函數金屬層150表面的金屬電極層172為不同的金屬材料製備而成。

請參閱圖9A所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的減反射層111、基底層110、鈍化隧穿層140，間隔設置在鈍化隧穿層140表面的高功函數金屬層160、低功函數金屬層150，層疊在高功函數金屬層160表面、低功函數金屬層150表面的金屬電極層170，以及層疊在金屬電極層170表面的金屬保護層。高功函數金屬層160作為載流子選擇層的空穴選擇層，低功函數金屬層150作為載流子選擇層的電子選擇層，金屬電極層170作為電池的電極。其中，層疊在高功函數金屬層160表面的金屬電極層171與層疊在低功函數金屬層150表面的金屬電極層172為不同的金屬材料製備而成。

請參閱圖9B所示，給出了一種可實施的鈍化接觸太陽能電池結構，該鈍化接觸太陽能電池包括依次層疊的減反射層111、基底層110、鈍化隧穿層140，間隔設置在鈍化隧穿層140表面的高功函數金屬層160、低功函數金屬層150，層疊在高功函數金屬層160表面、低功函數金屬層150表面的金屬電極層170，以及層疊在金屬電極層170表面的金屬保護層180。高功函數金屬層160作為載流子選擇層的空穴選擇層，低功函數金屬層150作為載流子選擇層的電子選擇層，金屬電極層170作為電池的電極。其中，層疊在高功函數金屬層160表面的金屬電極層171與層疊在低功函數金屬層150表面的金屬電極層172為不同的金屬材料製備而成，覆蓋在高功函數金屬層160表面的金屬電極層171的表面的金屬保護層181與覆蓋在低功函數金屬層150表面的金屬電極層172的表面的金屬保護層182也採用不同的金屬材料製備而成。

以下結合實施例說明本發明的鈍化接觸太陽能電池結構特點。

實施例1

本實施例以厚度為240μm、電阻率為1-3Ω.cm的n型矽片為基底層，首先對n型矽片採用常規的技術手段進行預處理，例如使用四甲基氫氧化銨(TMAH)、氟化氫(HF)和RCA清洗液對作為襯底的n型矽片進行清洗制絨，以便去除機械損傷層、油汙以及金屬雜質，同時在表面形成起伏不平的絨面；在矽片的前表面製備硼擴散的p+層、SiN鈍化層和金屬電極；接著採用拋光工藝將背表面面平整化；然後通過68％的濃硝酸在矽片背表面生長一層厚度為1.2nm的氧化矽(SiOx)層作為鈍化隧穿層。

將矽片分成兩組。第一組：利用熱蒸鍍設備在有氧化矽層一側的表面依次沉積一層厚度為50nm的Mg載流子選擇層和一層厚度為200nm的Al金屬電極層。第二組：去除氧化矽層，利用磁控濺射設備沉積一層厚度為200nmAl金屬電極層。分別以n型矽片兩側的金屬電極層作為電極測定該電池的IV曲線，測定結果見表1所示。

實施例2

本實施例以厚度為270μm、電阻率為1-3Ω.cm的n型矽片為基底層，首先對n型矽片採用常規的技術手段進行預處理，例如使用四甲基氫氧化銨(TMAH)、氟化氫(HF)和RCA清洗液對作為襯底的n型矽片進行清洗制絨，以便去除機械損傷層、油汙以及金屬雜質，同時在表面形成起伏不平的絨面；在矽片的前表面製備硼擴散的p+層、SiN鈍化層和金屬電極；接著採用拋光工藝將背表面面平整化；然後通過68％的濃硝酸在矽片背表面生長一層厚度為2.2nm的氧化矽(SiOx)層作為鈍化隧穿層。

將矽片分成兩組。第一組：在氧化矽層表面利用等熱蒸鍍設備依次沉積一層厚度為50nm的Ca載流子選擇層和一層厚度為200nm的Al金屬電極層。第二組：去除氧化矽層，利用電子束蒸鍍設備沉積一層厚度為200nmAl金屬電極層。分別以n型矽片兩側的金屬電極層作為電極測定該電池的IV曲線，測定結果見表1所示。

實施例3

本實施例以厚度為250μm、電阻率為1-3Ω.cm的n型矽片為基底層，首先對n型矽片採用常規的技術手段進行預處理，例如使用四甲基氫氧化銨(TMAH)、氟化氫(HF)和RCA清洗液對作為襯底的n型矽片進行清洗制絨，以便去除機械損傷層、油汙以及金屬雜質，同時在表面形成起伏不平的絨面；在矽片的前表面製備硼擴散的p+層、SiN鈍化層和金屬電極；接著採用拋光工藝將背表面面平整化；然後通過PECVD法在矽片背表面生長一層厚度為5nm的非晶矽(a-Si:H)層作為鈍化隧穿層。

將矽片分成兩組。第一組：在其中一側的非晶矽層表面利用等電子束蒸鍍設備依次沉積一層厚度為8nm的Sc載流子選擇層和一層厚度為500nm的Al金屬電極層。第二組：去除非晶矽層，利用電子束蒸鍍設備沉積一層厚度為500nm的Al金屬電極層。分別以n型矽片兩側的金屬電極層作為電極測定該電池的IV曲線，測定結果見表1所示。

實施例4

本實施例以厚度為250μm、電阻率為1-3Ω.cm的n型矽片為基底層，首先對n型矽片採用常規的技術手段進行預處理，例如使用四甲基氫氧化銨(TMAH)、氟化氫(HF)和RCA清洗液對作為襯底的n型矽片進行清洗制絨，以便去除機械損傷層、油汙以及金屬雜質，同時在表面形成起伏不平的絨面；在矽片的前表面製備硼擴散的p+層、SiN鈍化層和金屬電極；接著採用拋光工藝將背表面面平整化；然後通過PECVD法在矽片背表面生長一層厚度為7nm的非晶矽(a-Si:H)層作為鈍化隧穿層。

將矽片分成兩組。第一組：在非晶矽層表面利用等電子束蒸鍍設備依次沉積一層厚度為20nm的Ba載流子選擇層、一層厚度為300nm的Cu金屬電極層和一層50nm的Ag金屬電極。第二組：去除非晶矽層，利用電子束蒸鍍設備依次沉積一層厚度為300nm的Cu金屬電極層和一層50nm的Ag金屬電極。分別以n型矽片兩側的金屬電極層作為電極測定該電池的IV曲線，測定結果見表1所示。

實施例5

本實施例以厚度為220μm、電阻率為1Ω.cm的n型矽片為基底層，首先對n型矽片採用常規的技術手段進行預處理，例如使用四甲基氫氧化銨(TMAH)、氟化氫(HF)和RCA清洗液對作為襯底的n型矽片進行清洗制絨，以便去除機械損傷層、油汙以及金屬雜質，同時在表面形成起伏不平的絨面；在矽片的前表面製備硼擴散的p+層、SiN鈍化層和金屬電極；接著採用拋光工藝將背表面面平整化；然後過PECVD法在矽片背表面生長一層厚度為4nm的非晶碳化矽(a-SiC:H)層作為鈍化隧穿層。

將矽片分成兩組。第一組：在非晶碳化矽表面利用等磁控濺射蒸鍍設備依次沉積一層厚度為10nm的Nd載流子選擇層、一層厚度為300nm的Ag金屬電極層。第二組，去除碳化矽層，利用等磁控濺射蒸鍍設備沉積300nm的Ag金屬電極層。分別以n型矽片兩側的金屬電極層作為電極測定該電池的IV曲線，測定結果見表1所示。

實施例6

本實施例以厚度為200μm、電阻率為1-2Ω.cm的p型矽片為基底層，首先對n型矽片採用常規的技術手段進行預處理，例如使用四甲基氫氧化銨(TMAH)、氟化氫(HF)和RCA清洗液對作為襯底的n型矽片進行清洗制絨，以便去除機械損傷層、油汙以及金屬雜質，同時在表面形成起伏不平的絨面；在矽片的前表面製備磷擴散的n+層、SiO2鈍化層和金屬電極；接著採用拋光工藝將背表面面平整化；然後通過68％的濃硝酸在矽片背表面生長一層厚度為1nm的氧化矽(SiOx)層作為鈍化隧穿層。

將矽片分成兩組。第一組：在氧化矽層表面利用等電子束蒸鍍設備沉積依次一層厚度為10nm的Ni載流子選擇層、一層厚度為300nm的Cu層和一層50nm的Ag層。第二組：去除氧化矽層，利用等電子束蒸鍍設備沉積依次一層厚度為300nm的Cu層和一層50nm的Ag層。分別以p型矽片兩側的金屬電極層作為電極測定該電池的IV曲線，測定結果見表1所示。

實施例7

本實施例以厚度為200μm、電阻率為1-2Ω.cm的p型矽片為基底層，首先對n型矽片採用常規的技術手段進行預處理，例如使用四甲基氫氧化銨(TMAH)、氟化氫(HF)和RCA清洗液對作為襯底的n型矽片進行清洗制絨，以便去除機械損傷層、油汙以及金屬雜質，同時在表面形成起伏不平的絨面；在矽片的前表面製備磷擴散的n+層、SiO2鈍化層和金屬電極；接著採用拋光工藝將背表面面平整化；然後通過PECVD在矽片背表面生長一層厚度為8nm的非晶矽層作為鈍化隧穿層。

將矽片分成兩組。第一組：在非晶矽層表面利用等電子束蒸鍍設備沉積依次一層厚度為5nm的Pt載流子選擇層、一層厚度為600nm的Ag層。第二組：去除非晶矽層，利用等電子束蒸鍍設備沉積一層厚度為600nm的Ag層。分別以p型矽片兩側的金屬電極層作為電極測定該電池的IV曲線，測定結果見表1所示。

實施例8

本實施例以厚度為200μm、電阻率為1-2Ω.cm的p型矽片為基底層，首先對n型矽片採用常規的技術手段進行預處理，例如使用四甲基氫氧化銨(TMAH)、氟化氫(HF)和RCA清洗液對作為襯底的n型矽片進行清洗制絨，以便去除機械損傷層、油汙以及金屬雜質，同時在表面形成起伏不平的絨面；在矽片的前表面製備磷擴散的n+層、SiO2鈍化層和金屬電極；接著採用拋光工藝將背表面面平整化；然後通過PECVD在矽片背表面生長一層厚度為6nm的非晶矽層作為鈍化隧穿層。

將矽片分成兩組。第一組：在非晶矽層表面利用等電子束蒸鍍設備沉積依次一層厚度為10nm的Pd載流子選擇層、一層厚度為600nm的Cu層和一層50nm的Al層。第二組：去除非晶矽層，利用等電子束蒸鍍設備沉積一層厚度為600nm的Cu層和一層50nm的Al層。分別以p型矽片兩側的金屬電極層作為電極測定該電池的IV曲線，測定結果見表1所示。

表1 IV曲線測定結果

分別對比實施例1至實施例8的第一組與第二組可知，在高/低功函數與基底層之間添加一層鈍化隧穿層後，鈍化隧穿層能夠極大地降低界面態，克服矽-金屬界面的費米釘扎效應，以使太陽能電池的開路電壓、短路電流、填充因子FF以及電池效率Eff都有相應的提高，太陽能電池的綜合性能更好。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。