太陽電池器件的背電極及其製備方法以及太陽電池器件的製作方法

2023-10-04 00:24:29

太陽電池器件的背電極及其製備方法以及太陽電池器件的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種太陽電池器件的背電極及其製備方法以及太陽電池器件。該太陽電池的背電極包括金屬導電層和層疊於所述金屬導電層上的氧化鋁鈍化層，所述氧化鋁鈍化層上具有多個納米尺寸的孔洞。金屬導電層作為太陽電池器件的「+」極，收集並傳輸電流。氧化鋁鈍化層抑制表面載流子複合，多個納米孔洞形成電流通道，收集和導通電流，這種複合結構的背電極既發揮了氧化鋁鈍化層的鈍化作用，又不妨礙光生電流的通過，達到降低界面缺陷態密度，降低光生載流子的表面複合速率，提高太陽電池器件的光電轉化效率的效果。
【專利說明】太陽電池器件的背電極及其製備方法以及太陽電池器件
【技術領域】
[0001]本發明涉及光伏器件【技術領域】，特別是涉及一種用於太陽電池器件的背電極及其製備方法以及太陽電池器件。
【背景技術】
[0002]目前，在常規薄膜太陽電池器件中的背電極一般為金屬薄膜導電層，如金屬鑰(Mo)導電層，這種金屬背電極具有較好的導電性能，P型半導體薄膜光吸收層層疊於金屬背電極上，金屬背電極與P型半導體薄膜光吸收層接觸，作為電池的「 + 」極。
[0003]然而，金屬背電極與P型半導體薄膜光吸收層界面處存在很高的由界面原子不飽和懸掛鍵和界面材料晶格失配導致的缺陷態密度，這些大量存在的缺陷能級是載流子發生複合的通路。電子作為P型半導體中的少子，當出現在這一界面附近時，很容易被缺陷能級俘獲，通過缺陷能級躍遷到價帶與空穴複合，降低了載流子收集效率，從而降低太陽電池器件的光電轉化效率而影響薄膜太陽電池器件的性能。據報導，銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽電池中，CIGS薄膜光吸收層和金屬Mo背電極的界面複合速率(SRV)高達IO3~106cm/s，嚴重降低了太陽電池器件的光電轉化效率。
[0004]並且，隨著光吸收層厚度的減薄，這一金屬Mo背電極界面更靠近光吸收層中的光吸收區域，更多的光生載流子對在界面附近產生，從而通過缺陷能級發生複合，因此，常規的金屬背電極形式制約了薄膜太陽電池器件的光吸收層厚度往更薄方向發展。

【發明內容】

[0005]基於此，有必要提供一種能夠提高光電轉化效率的太陽電池器件的背電極及其製備方法。
[0006]進一步，還提供一種使用上述背電極的太陽電池器件。
[0007]—種太陽電池器件的背電極，包括金屬導電層和層疊於所述金屬導電層上的氧化鋁鈍化層，所述氧化鋁鈍化層上具有多個納米尺寸的孔洞。
[0008]在其中一個實施例中，多個所述納米尺寸的孔洞呈周期陣列排布。
[0009]在其中一個實施例中，每個所述納米尺寸的孔洞的形狀為圓柱形，該圓柱形的孔徑為山相鄰兩個所述納米尺寸的孔洞的橫截面的幾何中心的距離為L，太陽電池器件的光吸收層的厚度為t，載流子在所述光吸收層的擴散長度為k，所述L、t和k滿足:
【權利要求】
1.一種太陽電池器件的背電極，其特徵在於，包括金屬導電層和層疊於所述金屬導電層上的氧化鋁鈍化層，所述氧化鋁鈍化層上具有多個納米尺寸的孔洞。
2.根據權利要求1所述的太陽電池器件的背電極，其特徵在於，多個所述納米尺寸的孔洞呈周期陣列排布。
3.根據權利要求1所述的太陽電池器件的背電極，其特徵在於，每個所述納米尺寸的孔洞的形狀為圓柱形，該圓柱形的孔徑為d，相鄰兩個所述納米尺寸的孔洞的橫截面的幾何中心的距離為L，太陽電池器件的光吸收層的厚度為t，載流子在所述光吸收層的擴散長度為k,所述L、t和k滿足: (―L--)<V^2-t2。 2 2
4.根據權利要求3所述的太陽電池器件的背電極，其特徵在於，0.1ymS 2μπι。
5.根據權利要求3所述的太陽電池器件的背電極，其特徵在於，0.5 μ m < L < 10 μ m。
6.根據權利要求1所述的太陽電池器件的背電極，其特徵在於，所述金屬導電層的厚度為0.1微米~2微米。
7.根據權利要求1所述的太陽電池器件的背電極，其特徵在於，所述氧化鋁鈍化層的厚度為5納米~100納米。
8.一種太陽電池器件的背電極的製備方法，包括如下步驟: 採用磁控濺射製備金屬導電層； 在所述金屬導電層的一個表面上塗覆光刻膠，曝光顯影后在所述金屬導電層的表面上形成光刻膠膜島； 採用原子層沉積工藝在形成有所述光刻膠膜島的金屬導電層的表面上沉積氧化鋁鈍化層；及 除去所述光刻膠膜島，在所述氧化鋁鈍化層上形成多個納米尺寸的孔洞，得到太陽電池器件的背電極。
9.一種太陽電池器件，包括依次層疊的襯底、背電極、光吸收層、緩衝層、窗口層和透明電極層，其特徵在於，所述背電極包括層疊於所述襯底上的金屬導電層和層疊於所述金屬導電層上的氧化鋁鈍化層，所述氧化鋁鈍化層上具有多個納米尺寸的孔洞。
10.根據權利要求9所述的太陽電池器件，其特徵在於，所述光吸收層為銅銦鎵硒薄膜光吸收層、銅鋅錫硫薄膜光吸收層、銅鋅錫硒薄膜光吸收層或碲化鎘薄膜光吸收層。
【文檔編號】H01L31/18GK103474484SQ201310423223
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月16日 優先權日:2013年9月16日
【發明者】宋秋明, 李朝暉, 譚興, 顧光一, 陳旺壽, 肖旭東 申請人:深圳先進技術研究院, 香港中文大學