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CN111435693A - 非晶硅/晶体硅异质结太阳电池及制备方法 - Google Patents

非晶硅/晶体硅异质结太阳电池及制备方法 Download PDF

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CN111435693A
CN111435693A CN201811601967.XA CN201811601967A CN111435693A CN 111435693 A CN111435693 A CN 111435693A CN 201811601967 A CN201811601967 A CN 201811601967A CN 111435693 A CN111435693 A CN 111435693A
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silicon
crystalline silicon
solar cell
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CN201811601967.XA
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石建华
孟凡英
刘正新
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Original Assignee
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
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Abstract

本发明提供一种非晶硅/晶体硅异质结太阳电池及制备方法，制备方法包括制备非晶硅/晶体硅异质结结构，其上表面和下表面分别包括中心区及包围中心区的边缘区；制备透明导电氧化物薄膜以覆盖中心区，且至少显露非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面中的一面的边缘区；形成金属电极；形成覆盖薄膜，覆盖薄膜至少覆盖被显露的边缘区。本发明通过氮化硅、氧化硅及氮氧化硅的化学惰性及光学折射率可控的特点，使非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性最大化，同时减反射效果最优化，从而达到提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性和光电转化效率的双重目的，且具有低成本、高稳定性的优势。

Description

非晶硅/晶体硅异质结太阳电池及制备方法
技术领域
本发明属于非晶硅/晶体硅异质结太阳电池领域，涉及一种非晶硅/晶体硅异质结太阳电池及制备方法。
背景技术
太阳电池发电具有地域差异小、储量巨大、安全、无污染、资源永不枯竭等特点，已为21世纪新能源和可再生能源技术的主力军。太阳电池有很多种类，目前以硅基材料的太阳电池为主流，包括晶体硅太阳电池和薄膜硅太阳电池。太阳电池的发展方向主要集中提高效率、提升使用寿命以及降低成本上，提高使用寿命和光电转换效率不仅可以降低单位发电量的制作成本，还可以降低安装和占用土地的成本，对推动早日实现光伏“平价上网”，具有重大意义。
非晶硅/晶体硅异质结太阳电池是一种高效太阳电池，简称HITR(Heterojunctionwith Intrinsic Thin-layer)或SHJ(Silicon Hetero Junction)，在中国多使用后者，然而，现有的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池常常存在衰减迹象，该衰减迹象严重影响非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的使用寿命和经济效益。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种非晶硅/晶体硅异质结太阳电池及制备方法，用于提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的使用寿命，提高经济效益。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
制备非晶硅/晶体硅异质结结构，其中，所述非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面分别包括中心区及包围所述中心区的边缘区；
制备透明导电氧化物薄膜，所述透明导电氧化物薄膜覆盖所述非晶硅/晶体硅异质结结构的所述中心区，且所述透明导电氧化物薄膜至少显露位于所述非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面中的一面的所述边缘区；
于所述透明导电氧化物薄膜上形成金属电极；
形成覆盖薄膜，所述覆盖薄膜至少覆盖被显露的所述边缘区。
可选地，所述覆盖薄膜包括氮化硅薄膜、氧化硅薄膜及氮氧化硅薄膜中的一种或组合。
可选地，所述覆盖薄膜的制备方法包括等离子体增强化学气相沉积、金属有机物化学气相沉积、原子层沉积、溶胶凝胶法、物理气相沉积、浸润、化学湿法氧化中的一种或组合，且制备所述覆盖薄膜的温度不大于250℃。
可选地，所述覆盖薄膜的厚度的范围包括10nm～100nm。
可选地，所述覆盖薄膜还覆盖所述透明导电氧化物薄膜的表面、所述金属电极的表面及所述非晶硅/晶体硅异质结结构的侧面。
可选地，所述非晶硅/晶体硅异质结结构中的所述非晶硅的厚度的范围包括5nm～25nm。
可选地，所述透明导电氧化物薄膜包括掺锡氧化铟薄膜、掺铝氧化铟薄膜、掺钨氧化铟薄膜、掺钛氧化铟薄膜、掺铯氧化铟薄膜、掺铝氧化锌薄膜、掺镓氧化锌薄膜及掺铝镓氧化锌薄膜中的一种或组合。
可选地，所述透明导电氧化物薄膜的厚度的范围包括30nm～200nm。
可选地，所述金属电极的制备方法包括丝网印刷、喷墨打印、电镀、化学镀、物理气相沉积、喷涂中的一种或组合，且制备所述金属电极的温度不大于250℃。
本发明还提供一种非晶硅/晶体硅异质结太阳电池，所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池包括：
非晶硅/晶体硅异质结结构，所述非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面分别包括中心区及包围所述中心区的边缘区；
透明导电氧化物薄膜，所述透明导电氧化物薄膜覆盖所述非晶硅/晶体硅异质结结构的所述中心区，且所述透明导电氧化物薄膜至少显露位于所述非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面中的一面的所述边缘区；
金属电极，位于所述透明导电氧化物薄膜上；
覆盖薄膜，所述覆盖薄膜至少覆盖被显露的所述边缘区。
可选地，所述覆盖薄膜包括氮化硅薄膜、氧化硅薄膜及氮氧化硅薄膜中的一种或组合。
可选地，所述覆盖薄膜的厚度的范围包括10nm～100nm。
可选地，所述覆盖薄膜还覆盖所述透明导电氧化物薄膜的表面、所述金属电极的表面及所述非晶硅/晶体硅异质结结构的侧面。
可选地，所述非晶硅/晶体硅异质结结构中的所述非晶硅的厚度的范围包括5nm～25nm。
可选地，所述透明导电氧化物薄膜包括掺锡氧化铟薄膜、掺铝氧化铟薄膜、掺钨氧化铟薄膜、掺钛氧化铟薄膜、掺铯氧化铟薄膜、掺铝氧化锌薄膜、掺镓氧化锌薄膜及掺铝镓氧化锌薄膜中的一种或组合。
可选地，所述透明导电氧化物薄膜的厚度的范围包括30nm～200nm。
可选地，所述边缘区的宽度的范围包括0.5mm～1.5mm。
如上所述，本发明的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池及制备方法，在非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面制备透明导电氧化物薄膜时，使得透明导电氧化物薄膜覆盖非晶硅/晶体硅异质结结构的中心区，且透明导电氧化物薄膜至少显露位于非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面中的一面的边缘区，从而可使得透明导电氧化物薄膜完全隔断、互不导通，避免引起电池短路，提高太阳电池的填充因子；通过覆盖薄膜覆盖被显露的边缘区，利用氮化硅、氧化硅及氮氧化硅的化学惰性，使非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性最大化，同时，借助氮化硅、氧化硅及氮氧化硅的光学折射率可控的特点，使非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的减反射效果最优化，从而提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的光电转化效率，达到提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性和光电转化效率的双重目的，且具有低成本、高稳定性的优势，在太阳电池制备领域具有广泛的应用前景和经济价值。
附图说明
图1a显示为现有技术中采用反应等离子体沉积技术制备透明导电氧化物薄膜所形成的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的结构示意图。
图1b显示为现有技术中采用磁控溅射镀膜技术制备透明导电氧化物薄膜所形成的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的结构示意图。
图2显示为实施例一中的制备非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的工艺流程图。
图3～图6b显示为实施例一中的制备非晶硅/晶体硅异质结太阳电池各步骤所呈现的结构示意图；其中，
图3显示为实施例一中的制备非晶硅/晶体硅异质结结构的结构示意图。
图4a～4c显示为实施例一中的制备透明导电氧化物薄膜的结构示意图。
图5显示为实施例一中的制备金属电极的结构示意图。
图6a～图6b显示为实施例一中的制备覆盖薄膜的结构示意图，其中，图6a～图6b还显示为实施例二中的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的结构示意图。
元件标号说明
101 N型单晶硅片
102 本征非晶硅薄膜
103 N型掺杂非晶硅薄膜
104 P型掺杂非晶硅薄膜
105 透明导电氧化物薄膜
106 金属电极
100 非晶硅/晶体硅异质结结构
110 N型单晶硅片
120 本征非晶硅薄膜
130 N型掺杂非晶硅薄膜
140 P型掺杂非晶硅薄膜
200 透明导电氧化物薄膜
300 金属电极
400 覆盖薄膜
A 中心区
B 边缘区
具体实施方式
现有技术中，非晶硅/晶体硅异质结太阳电池(SHJ)的基本结构如图1a～图1b所示。该非晶硅/晶体硅异质结太阳电池以N型单晶硅片101为基板，然后利用等离子体化学气相沉积(PECVD)、金属热催化化学气相沉积(Cat-CVD)、热丝化学气相沉积(Hot-wire CVD)等方法在所述N型单晶硅片101的上表面沉积本征非晶硅薄膜102及N型掺杂非晶硅薄膜103的叠层，并在所述N型单晶硅片101的下表面沉积所述本征非晶硅薄膜102和P型掺杂非晶硅薄膜104的叠层，从而在所述N型单晶硅片101的上表面及下表面形成非晶硅，以制备非晶硅/晶体硅异质结结构；然后在所述N型掺杂非晶硅薄膜103及所述P型掺杂非晶硅薄膜104上分别沉积透明导电氧化物薄膜105，再通过丝网印刷或者电镀等金属化技术制作金属电极106，形成具有对称结构的可双面受光的所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池。
其中，在所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池中，所述非晶硅即所述本征非晶硅薄膜102与所述N型掺杂非晶硅薄膜103形成的叠层或所述本征非晶硅薄膜102与所述P型掺杂非晶硅薄膜104形成的叠层，对所述N型单晶硅片101具有良好的钝化作用，且所述非晶硅可分离并且收集光生载流子，因此，所述非晶硅的微结构和光电特性对所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的光电转换效率和稳定性至关重要。
然而，由于所述非晶硅的厚度非常薄，所述非晶硅内的横向导电能力很差，因此需要在所述非晶硅的上表面沉积具有良好导电性的所述透明导电氧化物薄膜105以增强对载流子的收集能力。同时，所述透明导电氧化物薄膜105还可充当表面减反射膜以及表面保护膜等。
现有的制备所述透明导电氧化物薄膜105的方法有很多，制备低温、低损伤的所述透明导电氧化物薄膜105是获得高效的所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的关键。目前，磁控溅射(Sputtering)镀膜技术和反应等离子体沉积技术(RPD)是商业化制备所述透明导电氧化物薄膜105的两种可选技术。如上所述，由于所述透明导电氧化物薄膜105即充当导电层又充当减反射层，因此，在结构设计上需要其尽可能的全部覆盖所述非晶硅的表面，从而充分发挥其导电和减反射的双重功能。然而，由于所述N型单晶硅片101较薄(100μm～200μm)，因此，所述透明导电氧化物薄膜105在实际的制备过程中，很容易在所述非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面、下表面及侧面同时沉积所述透明导电氧化物薄膜105，导致所述透明导电氧化物薄膜105相互导通，从而引起电池短路，严重影响太阳电池的填充因子。为了避免所述透明导电氧化物薄膜105上下导通，通常的做法是在制备所述透明导电氧化物薄膜时，在所述非晶硅的上表面及/或下表面的边缘进行部分遮挡。根据所述透明导电氧化物薄膜105所采用的不同的镀膜方法的各自特点，所述非晶硅的上表面及/或下表面的边缘进行部分遮挡的位置有所区别。当采用反应等离子体沉积技术制备所述透明导电氧化物薄膜105时，边缘遮挡通常设计在下表面，如图1a所示；当采用磁控溅射镀膜技术制备所述透明导电氧化物薄膜105时，边缘遮挡通常设计在上表面和下表面，如图1b所示；从而使得所述透明导电氧化物薄膜105可避免相互导通，避免引起电池短路。但采用该方法也存在弊端，如被遮挡的所述非晶硅会裸露在最外层，该部分边缘裸露的所述非晶硅不仅会影响所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的光电转化效率，特别地，其对所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性有致命的影响。
因“S-W”效应而引起的非晶硅薄膜太阳电池严重衰减的问题使得业界一度非常担心非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性，但Kobayashi等人[Solar Energy Materialsand Solar Cells 173(2017)43-49]的研究证明，短时间光照非但没有引起非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的光电转化效率的衰减，反而能使其转化效率提高0.2～0.3左右。尽管如此，Jordan等人[IEEE Jour of Photovoltaics 8(2018)177-182]在长达10年的不间断的研究测试中还是观测到了非晶硅/晶体硅异质结太阳电池组件的衰减迹象。
经研究，发明人认为，在非晶硅/晶体硅异质结太阳电池中，由于组件的短路电流和填充因子基本保持不变，其衰减机理可归因于非晶硅薄膜钝化品质的下降。考虑透明导电氧化物薄膜优异的化学惰性，可以有效阻挡穿过封装材料进入太阳电池的水汽、钠离子等衰减源，因此，非晶硅薄膜钝化品质衰减的根本原因可能跟边缘裸露的非晶硅薄膜有关，衰减源可以通过边缘裸露的非晶硅薄膜窗口向太阳电池内部扩散，破坏非晶硅薄膜钝化效果，从引起太阳电池开路电压和填充因子严重降低，边缘裸露的非晶硅薄膜所引起的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池组件的衰减严重影响组件的使用寿命和经济效益。
因此，本发明提供一种非晶硅/晶体硅异质结太阳电池及制备方法用以提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性和光电转化效率，用于解决现有技术中边缘裸露的非晶硅薄膜对非晶硅/晶体硅异质结太阳电池稳定性和光电转化效率的影响，提高太阳电池的使用寿命。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2～图6b。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图2，本发明提供一种非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
制备非晶硅/晶体硅异质结结构，其中，所述非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面分别包括中心区及包围所述中心区的边缘区；
制备透明导电氧化物薄膜，所述透明导电氧化物薄膜覆盖所述非晶硅/晶体硅异质结结构的所述中心区，且所述透明导电氧化物薄膜至少显露位于所述非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面中的一面的所述边缘区；
于所述透明导电氧化物薄膜上形成金属电极；
形成覆盖薄膜，所述覆盖薄膜至少覆盖被显露的所述边缘区。
具体的，如图3～图6b，示意了制备所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池各步骤所呈现的结构示意图。
如图3，首先制备非晶硅/晶体硅异质结结构100，所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面及下表面分别包括具有掺杂类型相反，成分或者结构不同的掺杂非晶硅薄膜，所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的制程温度不超过250℃。
具体的，所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面和下表面分别包括中心区A及包围所述中心区A的边缘区B。在本实施案例中，所述非晶硅/晶体硅异质结结构100包括N型单晶硅片110，所述N型晶体硅110的上表面沉积有本征非晶硅薄膜120及N型掺杂非晶硅薄膜130，所述N型单晶硅片110的下表面沉积有本征非晶硅薄膜120及P型掺杂非晶硅薄膜140，从而在所述N型单晶硅片110的上、下表面分别形成所述非晶硅，其中，所述非晶硅/晶体硅异质结结构100中的所述非晶硅的厚度的范围包括5nm～25nm，上、下表面的所述非晶硅可以为厚度相等，也可不等，此处不作限制。所述本征非晶硅薄膜120可起到钝化所述掺杂非晶硅薄膜130、140与所述N型单晶硅片110的界面的作用，且所述N型单晶硅片110的上、下表面中的一种或组合可进行表面织绒和化学清洗，其中，表面织绒可在所述N型单晶硅片110的表面形成提高光吸收的金字塔限光结构，化学清洗可使得所述N型单晶硅片110形成清洁的表面。在另一实施例中，也可仅在所述N型单晶硅片110的上表面或下表面中形成所述本征非晶硅薄膜120或在所述N型单晶硅片110的上表面及下表面中均不形成所述本征非晶硅薄膜120，此处不作限制。所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的制备方法包括：采用等离子体化学气相沉积(PECVD)、金属热催化化学气相沉积(Cat-CVD)或热丝化学气相沉积(Hot-wire CVD)分别在所述N型单晶硅片110的上、下表面分别制备所述本征非晶硅薄膜120及所述N型掺杂非晶硅薄膜130与所述P型掺杂非晶硅薄膜140，形成具有双面钝化结构的所述非晶硅/晶体硅异质结结构100。
接着，如图4a～图4c，制备透明导电氧化物薄膜200，所述透明导电氧化物薄膜200覆盖所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的所述中心区A，且所述透明导电氧化物薄膜200至少显露位于所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面和下表面中的一面的所述边缘区B。
具体的，所述透明导电氧化物薄膜200包括掺锡氧化铟薄膜、掺铝氧化铟薄膜、掺钨氧化铟薄膜、掺钛氧化铟薄膜、掺铯氧化铟薄膜、掺铝氧化锌薄膜、掺镓氧化锌薄膜及掺铝镓氧化锌薄膜中的一种或组合。所述透明导电氧化物薄膜200的厚度的范围包括30nm～200nm，如100nm、150nm等。
作为该实施例的进一步实施例，制备所述透明导电氧化物薄膜200的方法包括采用磁控溅射镀膜技术及反应等离子体沉积技术中的一种或组合，以制备低温、低损伤的所述透明导电氧化物薄膜200，从而获得高效的所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池。
如图4a，当采用磁控溅射镀膜技术制备所述透明导电氧化物薄膜200时，可通过在所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面和下表面中的所述边缘区B上形成边缘遮挡，而后在所述中心区A上形成所述透明导电氧化物薄膜200；或如图4b，当采用反应等离子体沉积技术制备所述透明导电氧化物薄膜200时，可通过在所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的下表面的所述边缘区B上形成边缘遮挡，而后在所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的下表面中的所述中心区A及所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面中形成所述透明导电氧化物薄膜200；当然根据需要也可如图4c所示，在所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面中显露所述边缘区B，制备方法包括磁控溅射镀膜技术及反应等离子体沉积技术中的一种。在另一实施例中，还可采用磁控溅射镀膜技术与反应等离子体沉积技术的组合，在所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面和下表面中分别形成所述透明导电氧化物薄膜200，其中，所述透明导电氧化物薄膜200至少覆盖所述中心区A，所述边缘区B的显露状况可根据需要进行选择，此处不作限制。从而通过在所述边缘区B上形成的所述边缘遮挡，避免所述透明导电氧化物薄膜200相互导通，避免引起电池短路。所述边缘区B的宽度的范围包括0.5mm～1.5mm，如0.8mm、1.0mm、1.2mm等，优选为0.5mm，以便于形成较小的所述边缘遮挡，从而确保形成较大面积的所述透明导电氧化物薄膜200，可根据具体工艺及需要进行选择。
作为该实施例的进一步实施例，当采用磁控溅射镀膜技术制备所述透明导电氧化物薄膜200时，所述透明导电氧化物薄膜200的厚度范围包括80nm，工作气压范围包括0.4Pa，功率密度包括10KW/m，所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的温度不超过150℃，溅射靶材包括掺锡氧化铟(ITO)，以便于形成厚度较薄、均匀度较高的所述透明导电氧化物薄膜200，从而获得高效的所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池。
接着，如图5，于所述透明导电氧化物薄膜200上形成金属电极300。
作为该实施例的进一步实施例，所述金属电极300的制备方法包括丝网印刷、喷墨打印、电镀、化学镀、物理气相沉积、喷涂中的一种或组合，且制备所述金属电极300的温度不大于250℃。
具体的，本实施例中，采用图4a中的双面显露所述边缘区B的结构作为示例，在另一实施例中，也可采用如图4b或4c所示的结构，此处不作限制。采用丝网印刷，在所述透明导电氧化物薄膜200的表面涂覆低温银浆，而后进行固化，从而制备所述金属电极300，其中，固化温度包括220℃，固化时间包括40min。所述金属电极300的具体种类及制备工艺，此处不作限制。
最后，形成覆盖薄膜400，所述覆盖薄膜400至少覆盖被显露的所述边缘区B。
如图6a，本实施例中，所述覆盖薄膜400覆盖所述透明导电氧化物薄膜200的表面、所述金属电极300的表面及所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的侧面。在另一实施例中，也可如图6b，所述覆盖薄膜400仅覆盖所述边缘区B。所述覆盖薄膜400需至少覆盖所述边缘区B，具体覆盖情况可根据需要进行选择，此处不作限制。
作为该实施例的进一步实施例，所述覆盖薄膜400包括氮化硅薄膜、氧化硅薄膜及氮氧化硅薄膜中的一种或组合；所述覆盖薄膜400的制备方法包括等离子体增强化学气相沉积、金属有机物化学气相沉积、原子层沉积、溶胶凝胶法、物理气相沉积、浸润、化学湿法氧化中的一种或组合，且制备所述覆盖薄膜的温度不大于250℃。
具体的，可采用等离子体增强化学气相沉积技术，工艺温度不大200℃，制备氮化硅薄膜、氧化硅薄膜及氮氧化硅薄膜中的一种或者其组合，以形成所述覆盖薄膜400，所述覆盖薄膜400可覆盖所述透明导电氧化物薄膜200的表面、所述金属电极300的表面及所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的侧面。所述覆盖薄膜400与所述透明导电氧化物薄膜300形成多层减反射膜堆，当所述覆盖薄膜400位于所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的受光面(上表面)时，所述覆盖薄膜400可有效提高太阳电池的短路电流，从而实现光电转化效率的增益。当所述覆盖薄膜400位于所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的背光面(下表面)时，可提高太阳电池的稳定性。因此，本实施例中，所述覆盖薄膜400覆盖所述透明导电氧化物薄膜200的表面、所述金属电极300的表面及所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的侧面，一方面可降低工艺难度，另一方面可同时提高太阳电池的稳定性和实现光电转化效率的增益。通过利用氮化硅、氧化硅及氮氧化硅的化学惰性，使非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性最大化，同时，借助氮化硅、氧化硅及氮氧化硅的光学折射率可控的特点，使非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的减反射效果最优化，从而提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的光电转化效率，达到提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性和光电转化效率的双重目的。
作为该实施例的进一步实施例，所述覆盖薄膜400的厚度的范围包括10nm～100nm。
具体的，所述覆盖薄膜400当覆盖在所述金属电极300的表面上时，所述覆盖薄膜400的厚度不会影响所述金属电极300的导电性。所述覆盖薄膜400的厚度可为20nm、50nm、90nm，本实施例中所述覆盖薄膜400的厚度为80nm，以使得所述覆盖薄膜400与所述透明导电氧化物薄膜200具有相同的厚度，便于进一步的使得所述覆盖薄膜400提高太阳电池的稳定性和光电转化效率。
实施例二
图6a～图6b，本发明还提供一种非晶硅/晶体硅异质结太阳电池，所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池包括：
非晶硅/晶体硅异质结结构100，所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面和下表面分别包括中心区A及包围所述中心区A的边缘区B；
透明导电氧化物薄膜200，所述透明导电氧化物薄膜200覆盖所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的所述中心区A，且所述透明导电氧化物薄膜200至少显露位于所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面和下表面中的一面的所述边缘区B；
金属电极300，位于所述透明导电氧化物薄膜200上；
覆盖薄膜400，所述覆盖薄膜400至少覆盖被显露的所述边缘区B。
具体的，所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池可采用上述实施例一中的所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法制备，但并不局限于此。
如图3，所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面和下表面分别包括所述中心区A及包围所述中心区A的所述边缘区B。在本实施案例中，所述非晶硅/晶体硅异质结结构100包括N型单晶硅片110，所述N型晶体硅110的上表面沉积有本征非晶硅薄膜120及N型掺杂非晶硅薄膜130，所述N型单晶硅片110的下表面沉积有本征非晶硅薄膜120及P型掺杂非晶硅薄膜140，从而在所述N型单晶硅片110的上、下表面分别形成所述非晶硅/晶体硅异质结结构100中的所述非晶硅。其中，所述非晶硅的厚度的范围包括5nm～25nm，上、下表面的所述非晶硅可以为厚度相等，也可不等，此处不作限制。所述本征非晶硅薄膜120可起到钝化所述掺杂非晶硅薄膜130、140与所述N型单晶硅片110的界面的作用，且所述N型单晶硅片110的上、下表面中的一种或组合可进行表面织绒和化学清洗，其中，表面织绒可在所述N型单晶硅片110的表面形成提高光吸收的金字塔限光结构，化学清洗可使得所述N型单晶硅片110形成清洁的表面。在另一实施例中，也可仅在所述N型单晶硅片110的上表面或下表面中形成所述本征非晶硅薄膜120或在所述N型单晶硅片110的上表面及下表面中均不形成所述本征非晶硅薄膜120，此处不作限制。
作为该实施例的进一步实施例，所述透明导电氧化物薄膜200包括掺锡氧化铟薄膜、掺铝氧化铟薄膜、掺钨氧化铟薄膜、掺钛氧化铟薄膜、掺铯氧化铟薄膜、掺铝氧化锌薄膜、掺镓氧化锌薄膜及掺铝镓氧化锌薄膜中的一种或组合。所述透明导电氧化物薄膜200的厚度的范围包括30nm～200nm，如100nm、150nm等。
作为该实施例的进一步实施例，所述边缘区B的宽度的范围包括0.5mm～1.5mm，如0.8mm、1.0mm、1.2mm等，优选为0.5mm，以便于形成较小的所述边缘遮挡，从而确保形成较大面积的所述透明导电氧化物薄膜200，可根据具体工艺及需要进行选择。
具体的，如图4a，当采用磁控溅射镀膜技术制备所述透明导电氧化物薄膜200时，可通过在所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面和下表面中的所述边缘区B上形成边缘遮挡，而后在所述中心区A上形成所述透明导电氧化物薄膜200；或如图4b，当采用反应等离子体沉积技术制备所述透明导电氧化物薄膜200时，可通过在所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的下表面的所述边缘区B上形成边缘遮挡，而后在所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的下表面中的所述中心区A及所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面中形成所述透明导电氧化物薄膜200；当然根据需要也可如图4c所示，在所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面中显露所述边缘区B，制备方法包括磁控溅射镀膜技术及反应等离子体沉积技术中的一种。在另一实施例中，还可采用磁控溅射镀膜技术与反应等离子体沉积技术的组合，在所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的上表面和下表面中分别形成所述透明导电氧化物薄膜200，其中，所述透明导电氧化物薄膜200至少覆盖所述中心区A，所述边缘区B的显露状况可根据需要进行选择，此处不作限制。从而通过在所述边缘区B上形成的所述边缘遮挡，避免所述透明导电氧化物薄膜200相互导通，避免引起电池短路。
作为该实施例的进一步实施例，所述金属电极300包括银电极。
具体的，如图5，所述透明导电氧化物薄膜200上具有金属电极300。可采用丝网印刷，在所述透明导电氧化物薄膜200的表面涂覆低温银浆，而后进行固化，从而制备所述金属电极300，即所述金属电极300可采用银电极，但并不局限于此，也可采用如铜电极、铝电极等。
作为该实施例的进一步实施例，所述覆盖薄膜400包括氮化硅薄膜、氧化硅薄膜及氮氧化硅薄膜中的一种或组合。
具体的，如图6a，本实施例中，所述覆盖薄膜400覆盖所述透明导电氧化物薄膜200的表面、所述金属电极300的表面及所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的侧面。在另一实施例中，也可如图6b，所述覆盖薄膜400仅覆盖所述边缘区B。所述覆盖薄膜400需至少覆盖所述边缘区B，具体覆盖情况可根据需要进行选择，此处不作限制。所述覆盖薄膜400与所述透明导电氧化物薄膜300可形成多层减反射膜堆，当所述覆盖薄膜400位于所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的受光面(上表面)时，所述覆盖薄膜400可有效提高太阳电池的短路电流，从而实现光电转化效率的增益。当所述覆盖薄膜400位于所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的背光面(下表面)时，可提高太阳电池的稳定性。因此，本实施例中，所述覆盖薄膜400覆盖所述透明导电氧化物薄膜200的表面、所述金属电极300的表面及所述非晶硅/晶体硅异质结结构100的侧面，一方面可降低工艺难度，另一方面可同时提高太阳电池的稳定性和实现光电转化效率的增益。通过利用氮化硅、氧化硅及氮氧化硅的化学惰性，使非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性最大化，同时，借助氮化硅、氧化硅及氮氧化硅的光学折射率可控的特点，使非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的减反射效果最优化，从而提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的光电转化效率，达到提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性和光电转化效率的双重目的。
作为该实施例的进一步实施例，所述覆盖薄膜400的厚度的范围包括10nm～100nm。
具体的，所述覆盖薄膜400当覆盖在所述金属电极300的表面上时，所述覆盖薄膜400的厚度不会影响所述金属电极300的导电性。所述覆盖薄膜400的厚度可为20nm、50nm、90nm，本实施例中所述覆盖薄膜400的厚度为80nm，以使得所述覆盖薄膜400与所述透明导电氧化物薄膜200具有相同的厚度，便于进一步的使得所述覆盖薄膜400提高太阳电池的稳定性和光电转化效率。
实施例三
为进一步的使本领域技术人员了解本发明的有益效果，本发明还提供了采用本发明制备的所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池(图6a)与现有的常规的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池(图4a)，在相同曝光时间和强度下，进行光致发光实验的比对。结构表明：经过双85(湿度：85％；温度85℃)老化处理1000h后，本发明中的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池光致发光(PL)照片亮度更高，说明本发明的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池湿热稳定性更高，该非晶硅/晶体硅异质结太阳电池钝化效果保持的更好，从而本发明可提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性和光电转化效率。
综上所述，本发明的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池及制备方法，在非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面制备透明导电氧化物薄膜时，使得透明导电氧化物薄膜覆盖非晶硅/晶体硅异质结结构的中心区，且透明导电氧化物薄膜至少显露位于非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面中的一面的边缘区，从而可使得透明导电氧化物薄膜完全隔断、互不导通，避免引起电池短路，提高太阳电池的填充因子；通过覆盖薄膜覆盖被显露的边缘区，利用氮化硅、氧化硅及氮氧化硅的化学惰性，使非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性最大化，同时，借助氮化硅、氧化硅及氮氧化硅的光学折射率可控的特点，使非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的减反射效果最优化，从而提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的光电转化效率，达到提高非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的稳定性和光电转化效率的双重目的，且具有低成本、高稳定性的优势，在太阳电池制备领域具有广泛的应用前景和经济价值。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备非晶硅/晶体硅异质结结构，其中，所述非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面分别包括中心区及包围所述中心区的边缘区；
制备透明导电氧化物薄膜，所述透明导电氧化物薄膜覆盖所述非晶硅/晶体硅异质结结构的所述中心区，且所述透明导电氧化物薄膜至少显露位于所述非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面中的一面的所述边缘区；
于所述透明导电氧化物薄膜上形成金属电极；
形成覆盖薄膜，所述覆盖薄膜至少覆盖被显露的所述边缘区。
2.根据权利要求1所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法，其特征在于：所述覆盖薄膜包括氮化硅薄膜、氧化硅薄膜及氮氧化硅薄膜中的一种或组合。
3.根据权利要求1所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法，其特征在于：所述覆盖薄膜的制备方法包括等离子体增强化学气相沉积、金属有机物化学气相沉积、原子层沉积、溶胶凝胶法、物理气相沉积、浸润、化学湿法氧化中的一种或组合，且制备所述覆盖薄膜的温度不大于250℃。
4.根据权利要求1所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法，其特征在于：所述覆盖薄膜的厚度的范围包括10nm～100nm。
5.根据权利要求1所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法，其特征在于：所述覆盖薄膜还覆盖所述透明导电氧化物薄膜的表面、所述金属电极的表面及所述非晶硅/晶体硅异质结结构的侧面。
6.根据权利要求1所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法，其特征在于：所述非晶硅/晶体硅异质结结构中的所述非晶硅的厚度的范围包括5nm～25nm。
7.根据权利要求1所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法，其特征在于：所述透明导电氧化物薄膜包括掺锡氧化铟薄膜、掺铝氧化铟薄膜、掺钨氧化铟薄膜、掺钛氧化铟薄膜、掺铯氧化铟薄膜、掺铝氧化锌薄膜、掺镓氧化锌薄膜及掺铝镓氧化锌薄膜中的一种或组合。
8.根据权利要求1所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法，其特征在于：所述透明导电氧化物薄膜的厚度的范围包括30nm～200nm。
9.根据权利要求1所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的制备方法，其特征在于：所述金属电极的制备方法包括丝网印刷、喷墨打印、电镀、化学镀、物理气相沉积、喷涂中的一种或组合，且制备所述金属电极的温度不大于250℃。
10.一种非晶硅/晶体硅异质结太阳电池，其特征在于，所述非晶硅/晶体硅异质结太阳电池包括：
非晶硅/晶体硅异质结结构，所述非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面分别包括中心区及包围所述中心区的边缘区；
透明导电氧化物薄膜，所述透明导电氧化物薄膜覆盖所述非晶硅/晶体硅异质结结构的所述中心区，且所述透明导电氧化物薄膜至少显露位于所述非晶硅/晶体硅异质结结构的上表面和下表面中的一面的所述边缘区；
金属电极，位于所述透明导电氧化物薄膜上；
覆盖薄膜，所述覆盖薄膜至少覆盖被显露的所述边缘区。
11.根据权利要求10所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池，其特征在于：所述覆盖薄膜包括氮化硅薄膜、氧化硅薄膜及氮氧化硅薄膜中的一种或组合。
12.根据权利要求10所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池，其特征在于：所述覆盖薄膜的厚度的范围包括10nm～100nm。
13.根据权利要求10所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池，其特征在于：所述覆盖薄膜还覆盖所述透明导电氧化物薄膜的表面、所述金属电极的表面及所述非晶硅/晶体硅异质结结构的侧面。
14.根据权利要求10所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池，其特征在于：所述非晶硅/晶体硅异质结结构中的所述非晶硅的厚度的范围包括5nm～25nm。
15.根据权利要求10所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池，其特征在于：所述透明导电氧化物薄膜包括掺锡氧化铟薄膜、掺铝氧化铟薄膜、掺钨氧化铟薄膜、掺钛氧化铟薄膜、掺铯氧化铟薄膜、掺铝氧化锌薄膜、掺镓氧化锌薄膜及掺铝镓氧化锌薄膜中的一种或组合。
16.根据权利要求10所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池，其特征在于：所述透明导电氧化物薄膜的厚度的范围包括30nm～200nm。
17.根据权利要求10所述的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池，其特征在于：所述边缘区的宽度的范围包括0.5mm～1.5mm。
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