具有分区差异化TCO薄膜的硅异质结太阳电池的制作方法

具有分区差异化tco薄膜的硅异质结太阳电池
技术领域
1.本发明涉及太阳电池技术领域，尤其涉及一种具有分区差异化tco薄膜的硅异质结太阳电池。


背景技术：

2.在硅异质结太阳电池中，tco薄膜起着导电和透光的作用，因此必须保证良好的电学和光学性能，而薄膜的电学性能和光学性能是相互影响的，实际上要同时做到光学性能和电学性能的兼顾，并使二者都尽量高是非常困难的。
3.电池栅线区域的tco和非栅线区域的tco由于所处位置不同，所承担的功能也并不完全相同，因而对其性能的要求也有不同的侧重。以电池前表面为例，栅线区域要求tco与非晶硅及金属电极之间的接触电阻应尽可能低从而获得高的填充因子，侧重在电学方面；非栅线区域则希望在保证tco横向导电性达到一定要求的前提下，着重提高透过率和减反射效果以获得高的短路电流，侧重在光学方面。
4.相关技术中，电池栅线区域与非栅线区域采用完全无差别的tco薄膜，在选择材料和进行工艺优化时需要同时兼顾光学性能和电学性能，而考虑到tco薄膜光学性能和电学性能优化之间会相互制约，所以实际折中优化的结果是栅线区域tco的电学性能和非栅线区域tco的光学性能均较为平庸，太阳电池的性能较差。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
6.为此，本发明的实施例提出一种具有分区差异化tco薄膜的硅异质结太阳电池，包括硅异质结主体、第一tco层、第二tco层和栅线，所述第一tco层设在所述硅异质结主体的上表面，所述第二tco层设在所述硅异质结主体的下表面，所述栅线分别设在所述第一tco层的上表面和所述第二tco层的下表面，所述第一tco层包括相连的高透tco薄膜和低阻tco薄膜，所述栅线与所述低阻tco薄膜相对设置；和/或，所述第二tco层包括相连的高透tco薄膜和低阻tco薄膜，所述栅线与所述低阻tco薄膜相对设置。
7.本发明栅线区域和非栅线区域分别采用不同的tco薄膜，非栅线位置的高透tco薄膜具有高的可见光透过率、低的长波段寄生吸收以及优化的减反射特性，有利于电池获得高的短路电流密度；栅线位置的低阻tco薄膜具有低的方阻，并可通过叠层设计达到与非晶硅及金属电极的低接触电阻，有利于填充因子的提高。
8.另外，在tco薄膜性能的优化方面，非栅线位置的高透tco薄膜可在保证一定导电性的前提下，侧重对透过率和减反射方面的光学性能进行设计及工艺优化；栅线位置的低阻tco薄膜则重在对电学性能的优化改进，如此在不同区域弱化光学性能与电学性能的关联性，拓宽工艺窗口，进一步提高电池性能。
9.在一些实施例中，所述高透tco薄膜为掺杂物为锡、钨、钼、钛、镓、锌、铈、氢中至少一种的掺杂氧化铟。
10.在一些实施例中，所述高透tco薄膜的载流子浓度不超过1.5*10
20
cm-3
。
11.在一些实施例中，所述高透tco薄膜的厚度为70-110nm，所述高透tco薄膜的400-1100nm范围的平均透过率大于90％。
12.在一些实施例中，所述高透tco薄膜包括tco薄膜和与其相连的减反膜，所述减反膜的折射率和厚度与所述tco薄膜相匹配，所述减反膜的材料为sin
x
、sio
x
、sio
x
ny、si3n4、al2o3、mgf2、zns中的至少一种，所述减反射薄膜的材料中可包含嵌入薄膜内的si量子点、sic
x
量子点、sio
x
量子点、ch3nh3pbx3钙钛矿量子点或cspbx3钙钛矿量子点，所述ch3nh3pbx3钙钛矿量子点和所述cspbx3钙钛矿量子点中的x为cl、br、i中的任意一种。
13.在一些实施例中，所述减反膜为掺杂氧化铟或掺杂氧化铝的纳米结构，所述纳米结构为纳米线、纳米柱或纳米盘。
14.在一些实施例中，所述低阻tco薄膜为掺杂物为锡、钨、钼、钛、镓、锌、铈、氢中至少一种的掺杂氧化铟。
15.在一些实施例中，所述低阻tco薄膜的厚度为50-150nm。
16.在一些实施例中，所述低阻tco薄膜的载流子迁移率大于60cm2/(v
·
s)；和/或，所述低阻tco薄膜的方阻不高于60ω/
□
。
17.在一些实施例中，所述高透tco薄膜和/或所述低阻tco薄膜为叠层tco薄膜。
18.在一些实施例中，所述低阻tco薄膜为复合导电tco薄膜，所述复合导电tco薄膜包括依次相连的tco薄膜、金属层和tco薄膜，所述金属层的厚度与所述复合导电tco薄膜总厚度的比值为1/20～1/2。
附图说明
19.图1是本技术实施例1至6中具有分区差异化tco薄膜的硅异质结太阳电池的侧面示意图.
20.图2是本技术实施例1至6中第一tco层或第二tco层局部的表面示意图。
21.图3是本技术实施例5中高透tco薄膜的结构示意图。
22.图4是本技术实施例5中低阻tco薄膜的结构示意图。
23.附图标记：1、栅线；2、低阻tco薄膜；21、金属层；22、tco薄膜；3、高透tco薄膜；31、tco薄膜；32、减反膜；4、第一tco层；5、硅异质结主体；6、第二tco层。
具体实施方式
24.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.实施例1
26.参见图1和图2所示，本实施例提供了一种具有分区差异化tco薄膜的硅异质结太阳电池，包括硅异质结主体5、第一tco层4、第二tco层6和栅线1。其中，所述硅异质结主体5可包括晶硅衬底、本征硅基薄膜及掺杂硅基薄膜。所述第一tco层4设在硅异质结主体5的上表面，所述第二tco层6设在硅异质结主体5的下表面，所述栅线1分别设在第一tco层4的上表面和第二tco层6的下表面。所述第一tco层4包括相连的高透tco薄膜3和低阻tco薄膜2，其中栅线1与低阻tco薄膜2相对设置，第一tco层4中的低阻tco薄膜2位于栅线1的下方并且
与高透tco薄膜3共面(参见图1)。所述第二tco层6也包括相连的高透tco薄膜3和低阻tco薄膜2，所述栅线1与低阻tco薄膜2相对设置，第二tco层6中的低阻tco薄膜2位于栅线1的上方并且与高透tco薄膜3共面(参见图1)。
27.在本实施例中，所述高透tco薄膜3可以是掺杂物为锡、钨、钼、钛、镓、锌、铈、氢中至少一种的掺杂氧化铟。所述高透tco薄膜3的载流子浓度不超过1.5*10
20
cm-3
，高透tco薄膜的厚度为70nm，高透tco薄膜3的400-1100nm范围的平均透过率大于90％。
28.在本实施例中，所述低阻tco薄膜2可以是掺杂物为锡、钨、钼、钛、镓、锌、铈、氢中至少一种的掺杂氧化铟，低阻tco薄膜2的厚度为50nm。而且，所述低阻tco薄膜2的载流子迁移率大于60cm2/(v
·
s)。
29.实施例2
30.参见图1和图2所示，本实施例提供了一种具有分区差异化tco薄膜的硅异质结太阳电池，包括硅异质结主体5、第一tco层4、第二tco层6和栅线1。其中，所述硅异质结主体5可包括晶硅衬底、本征硅基薄膜及掺杂硅基薄膜。所述第一tco层4设在硅异质结主体5的上表面，所述第二tco层6设在硅异质结主体5的下表面，所述栅线1分别设在第一tco层4的上表面和第二tco层6的下表面。所述第一tco层4包括相连的高透tco薄膜3和低阻tco薄膜2，其中栅线1与低阻tco薄膜2相对设置，第一tco层4中的低阻tco薄膜2位于栅线1的下方并且与高透tco薄膜3共面(参见图1)。所述第二tco层6也包括相连的高透tco薄膜3和低阻tco薄膜2，所述栅线1与低阻tco薄膜2相对设置，第二tco层6中的低阻tco薄膜2位于栅线1的上方并且与高透tco薄膜3共面(参见图1)。
31.在本实施例中，所述高透tco薄膜3可以是掺杂物为锡、钨、钼、钛、镓、锌、铈、氢中至少一种的掺杂氧化铟。所述高透tco薄膜3的载流子浓度不超过1.5*10
20
cm-3
，高透tco薄膜的厚度为90nm，高透tco薄膜3的400-1100nm范围的平均透过率大于90％。
32.在本实施例中，所述低阻tco薄膜2可以是掺杂物为锡、钨、钼、钛、镓、锌、铈、氢中至少一种的掺杂氧化铟，低阻tco薄膜2的厚度为100nm。所述低阻tco薄膜2的方阻不高于60ω/
□
。
33.实施例3
34.参见图1和图2所示，本实施例提供了一种具有分区差异化tco薄膜的硅异质结太阳电池，包括硅异质结主体5、第一tco层4、第二tco层6和栅线1。其中，所述硅异质结主体5可包括晶硅衬底、本征硅基薄膜及掺杂硅基薄膜。所述第一tco层4设在硅异质结主体5的上表面，所述第二tco层6设在硅异质结主体5的下表面，所述栅线1分别设在第一tco层4的上表面和第二tco层6的下表面。所述第一tco层4包括相连的高透tco薄膜3和低阻tco薄膜2，其中栅线1与低阻tco薄膜2相对设置，第一tco层4中的低阻tco薄膜2位于栅线1的下方并且与高透tco薄膜3共面(参见图1)。所述第二tco层6也包括相连的高透tco薄膜3和低阻tco薄膜2，所述栅线1与低阻tco薄膜2相对设置，第二tco层6中的低阻tco薄膜2位于栅线1的上方并且与高透tco薄膜3共面(参见图1)。
35.在本实施例中，所述高透tco薄膜3可以是掺杂物为锡、钨、钼、钛、镓、锌、铈、氢中至少一种的掺杂氧化铟。所述高透tco薄膜3的载流子浓度不超过1.5*10
20
cm-3
，高透tco薄膜的厚度为110nm，高透tco薄膜3的400-1100nm范围的平均透过率大于90％。
36.在本实施例中，所述低阻tco薄膜2可以是掺杂物为锡、钨、钼、钛、镓、锌、铈、氢中
至少一种的掺杂氧化铟，低阻tco薄膜2的厚度为150nm。所述低阻tco薄膜2的载流子迁移率大于60cm2/(v
·
s)并且方阻不高于60ω/
□
。
37.实施例4
38.参见图1和图2所示，本实施例提供了一种具有分区差异化tco薄膜的硅异质结太阳电池，包括硅异质结主体5、第一tco层4、第二tco层6和栅线1。其中，所述硅异质结主体5可包括晶硅衬底、本征硅基薄膜及掺杂硅基薄膜。所述第一tco层4设在硅异质结主体5的上表面，所述第二tco层6设在硅异质结主体5的下表面，所述栅线1分别设在第一tco层4的上表面和第二tco层6的下表面。所述第一tco层4包括相连的高透tco薄膜3和低阻tco薄膜2，其中栅线1与低阻tco薄膜2相对设置，第一tco层4中的低阻tco薄膜2位于栅线1的下方并且与高透tco薄膜3共面(参见图1)。所述第二tco层6也包括相连的高透tco薄膜3和低阻tco薄膜2，所述栅线1与低阻tco薄膜2相对设置，第二tco层6中的低阻tco薄膜2位于栅线1的上方并且与高透tco薄膜3共面(参见图1)。
39.在本实施例中，所述高透tco薄膜3是由两层及以上不同材料或制备工艺的tco薄膜形成的叠层tco薄膜。所述高透tco薄膜3的载流子浓度不超过1.5*10
20
cm-3
，高透tco薄膜的厚度为70～110nm，高透tco薄膜3的400-1100nm范围的平均透过率大于90％。
40.所述低阻tco薄膜2也可以是由两层及以上不同材料或制备工艺的tco薄膜形成的叠层tco薄膜。所述低阻tco薄膜2的厚度为50～150nm，此外所述低阻tco薄膜2的载流子迁移率与方阻满足以下至少一条：载流子迁移率大于60cm2/(v
·
s)，方阻不高于60ω/
□
。
41.实施例5
42.参见图1和图2所示，本实施例提供了一种具有分区差异化tco薄膜的硅异质结太阳电池，包括硅异质结主体5、第一tco层4、第二tco层6和栅线1。其中，所述硅异质结主体5可包括晶硅衬底、本征硅基薄膜及掺杂硅基薄膜。所述第一tco层4设在硅异质结主体5的上表面，所述第二tco层6设在硅异质结主体5的下表面，所述栅线1分别设在第一tco层4的上表面和第二tco层6的下表面。所述第一tco层4包括相连的高透tco薄膜3和低阻tco薄膜2，其中栅线1与低阻tco薄膜2相对设置，第一tco层4中的低阻tco薄膜2位于栅线1的下方并且与高透tco薄膜3共面(参见图1)。所述第二tco层6也包括相连的高透tco薄膜3和低阻tco薄膜2，所述栅线1与低阻tco薄膜2相对设置，第二tco层6中的低阻tco薄膜2位于栅线1的上方并且与高透tco薄膜3共面(参见图1)。
43.参见图3所示，在本实施例中所述高透tco薄膜3包括tco薄膜31和与其相连的减反膜32，所述减反膜32的折射率和厚度与tco薄膜31相匹配，所述减反膜32的材料可以是sin
x
、sio
x
、sio
x
ny、si3n4、al2o3、mgf2、zns中的至少一种，上述减反射薄膜32的材料中可包含嵌入薄膜内的si量子点、sic
x
量子点、sio
x
量子点、ch3nh3pbx3钙钛矿量子点或cspbx3钙钛矿量子点，ch3nh3pbx3钙钛矿量子点和cspbx3钙钛矿量子点中的x为cl、br、i中的任意一种。减反膜32还可以为掺杂氧化铟或掺杂氧化铝的纳米结构，所述纳米结构为纳米线、纳米柱或纳米盘。所述高透tco薄膜3的载流子浓度不超过1.5*10
20
cm-3
，高透tco薄膜的厚度为70～110nm，高透tco薄膜3的400-1100nm范围的平均透过率大于90％。
44.参见图4所示，所述低阻tco薄膜2为复合导电tco薄膜，所述复合导电tco薄膜为依次相连的tco薄膜22、金属层21和tco薄膜22形成的复合导电结构，金属层的厚度与复合导电tco薄膜总厚度的比值为1/20～1/2。所述低阻tco薄膜2的厚度为50～150nm，此外所述低
阻tco薄膜2的载流子迁移率与方阻满足以下至少一条：载流子迁移率大于60cm2/(v
·
s)，方阻不高于60ω/
□
。
45.上述仅列出了本技术的部分实施例，除了上述已经列出的实施例之外，在本技术其他的实施例之中还可以对实施例1至5中的高透tco、低阻tco进行任意组合。
46.本发明栅线区域和非栅线区域分别采用不同的tco薄膜，非栅线位置的高透tco薄膜(亦称作高透tco
trans
)具有高的可见光透过率、低的长波段寄生吸收以及优化的减反射特性，有利于电池获得高的短路电流密度；栅线位置的低阻tco薄膜(亦称作低阻tco
resis
)具有低的方阻，并可通过叠层设计达到与非晶硅及金属电极的低接触电阻，有利于填充因子的提高。
47.另外，在tco薄膜性能的优化方面，非栅线位置的高透tco薄膜可在保证一定导电性的前提下，侧重对透过率和减反射方面的光学性能进行设计及工艺优化；栅线位置的低阻tco薄膜则重在对电学性能的优化改进，如此在不同区域弱化光学性能与电学性能的关联性，拓宽工艺窗口，进一步提高电池性能。
48.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
49.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
50.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
52.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
53.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。