申请/专利权人：上海交通大学;江苏林洋光伏科技有限公司

申请日：2021-08-24

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN113707734B

主分类号：H01L31/0216

分类号：H01L31/0216;H01L31/18;H10K39/15;H10K30/50;H10K30/88;H10K71/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2021.12.14#实质审查的生效;2021.11.26#公开

摘要：一种具有空穴选择钝化结构的晶硅钙钛矿叠层太阳电池，包括：作为底电池的n型晶硅TOPCon结构、作为顶电池的钙钛矿结构以及作为中间层的透明导电薄膜，其中n型晶硅TOPCon结构包括以下任意一种结构：①依次设置的背金属电极、氢化氮化硅、磷掺杂多晶硅、隧穿氧化硅、n型晶硅、隧穿氧化硅和硼掺杂薄多晶硅，或②依次设置的背金属电极、氢化氮化硅、磷掺杂多晶硅、隧穿氧化硅、n型晶硅、本征非晶硅和硼掺杂非晶硅。本发明利用n型太阳电池光生载流子主要集中在电池前表面的发射极一侧的特性，通过采用性能优异的钝化层，能够降低载流子复合损失，实现少数载流子的快速有效收集；同时，该方法简单易行，具备产业上的可行性。

主权项：1.一种具有空穴选择钝化结构的晶硅钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，该太阳电池包括：作为底电池的n型晶硅TOPCon结构、作为顶电池的钙钛矿结构以及作为中间层的透明导电薄膜；所述的n型晶硅TOPCon结构包括以下任意一种结构：①依次设置的背金属电极、氢化氮化硅、磷掺杂多晶硅、隧穿氧化硅、n型晶硅、隧穿氧化硅和硼掺杂薄多晶硅，或②依次设置的背金属电极、氢化氮化硅、磷掺杂多晶硅、隧穿氧化硅、n型晶硅、本征非晶硅和硼掺杂非晶硅；所述的底电池的前侧发射极表面采用隧穿氧化硅硼掺杂多晶硅堆叠结构或本征非晶硅硼掺杂非晶硅堆叠结构；所述的顶电池的前侧发射极表面采用表面活性剂钝化层空穴传输层堆叠结构；所述的钙钛矿电池包括：依次设置的电子传输层、钙钛矿、表面活性剂钝化层、空穴传输层、减反射层和正金属电极；所述的制备方法，通过在衬底上制备n型晶硅TOPCon结构，再采用磁控溅射方法在n型晶硅TOPCon结构的前表面钝化层之上沉积一层透明导电膜，作为连接底电池和顶电池的中间层，再在中间层上制备钙钛矿电池；所述的n型晶硅TOPCon结构，具体通过以下步骤制备得到：步骤1底电池晶硅衬底的制备：采用n型单晶硅作为衬底，经去损伤层和清洗之后，放置于NaOH和异丙醇混合溶液中进行制绒，步骤2底电池前表面制备隧穿氧化硅硼掺杂薄多晶硅堆叠结构或本征非晶硅硼掺杂非晶硅堆叠结构钝化层；a通过LPCVD方法先沉积一层隧穿氧化硅，再通过硅烷热分解沉积一层薄非晶硅，硼掺杂的非晶硅经高温退火形成厚度为10~50nm的多晶硅，多晶硅层中硼杂质浓度为5×1019~5×1020cm-3；b通过PECVD方法先沉积一层本征非晶硅，非晶硅厚度为1~5nm，然后再通过PECVD方法沉积一层硼掺杂的非晶硅，掺杂源气体是硼烷或三甲基硼，厚度为2~10nm，硼杂质浓度在1×1020cm-3以上；步骤3底电池背表面TOPCon结构的制备：硅片背面经刻蚀之后，采用LPCVD方法先生长一层隧穿氧化硅，再沉积具有磷掺杂的多晶硅，其中隧穿氧化硅厚度为0.5~2nm，多晶硅厚度为50~200nm，磷掺杂浓度大于2×1019cm-3；步骤4底电池背表面钝化层和金属电极的制备：采用PECVD方法在硅片背表面沉积一层厚度为50~150nm的氢化氮化硅，采用对氢化氮化硅具有烧穿型的金属浆料，通过丝网印刷方法制备出金属Ag栅线电极，从而得到底层电池；所述的钙钛矿电池，具体通过以下步骤制备得到：步骤i顶电池背表面电子传输层的制备：在中间层表面旋涂溶解有二氧化钛或富勒烯衍生物材料的溶液，并高温固化形成厚度为20~80nm的电子传输层；步骤ii顶电池钙钛矿衬底的制备：把金属卤化物和有机卤化物溶于有机溶剂中，进行搅拌，得到钙钛矿前驱体溶液，然后将钙钛矿前驱体溶液旋涂在电子传输层上，经退火处理后得到厚度为300~600nm的钙钛矿吸收层；步骤iii顶电池前表面表面活性剂钝化层空穴传输层堆叠结构的制备：把阴离子型表面活性剂溶解于有机溶剂中，得到阴离子型表面活性剂溶液，然后将阴离子型表面活性剂溶液在真空设备中分两次旋涂在钙钛矿表面，经烘干后形成厚度为1~5nm的表面活性剂钝化层；在表面活性剂钝化层表面旋涂溶解有氧化镍或PEDOT:PSS材料的溶液，并在高温退火条件下使之固化形成厚度为20~80nm的空穴传输层；步骤iv顶电池前表面透明导电层和金属电极的制备：采用磁控溅射方法在空穴传输层表面沉积一层透明导电层，即氧化铟锡膜或掺铝氧化锌膜，最后通过丝网印刷方法制备出金属Ag栅线电极，从而得到顶层电池；所述的两次旋涂是指：400~600rpm的低速旋涂以及3000~5000rpm的高速旋涂。

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