本發(fā)明屬于太陽電池領(lǐng)域，也屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，涉及硅太陽電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
晶體硅太陽電池占據(jù)了當(dāng)前全球太陽電池產(chǎn)量的大部分份額，其光電轉(zhuǎn)換效率較高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于生產(chǎn)。在過去的十幾年內(nèi)，晶體硅太陽電池的成本不斷降低，效率不斷提高。目前高效率晶體硅太陽電池組件的效率已經(jīng)超越20%，未來晶體硅太陽電池將向著更高效率發(fā)展。背面接觸太陽電池（簡(jiǎn)稱ibc電池）是高效晶體硅太陽電池中的一種。ibc電池通常采用n型硅為光吸收材料，將p型發(fā)射區(qū)和和n型的擴(kuò)散接觸區(qū)放置在電池背面。電池的正面由于無金屬柵線，更多太陽光可以進(jìn)入太陽電池內(nèi)部。另外電池背面的p型區(qū)和n型區(qū)可以進(jìn)行重?fù)诫s，從而提高電池開路電壓。目前基于同質(zhì)結(jié)的晶體硅ibc電池最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)到25.2%?；趇bc電池的高效率，我國(guó)《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》明確將ibc電池國(guó)產(chǎn)化定為目標(biāo)，預(yù)計(jì)在5年內(nèi)將建成ibc電池25mw示范生產(chǎn)線。
由于半導(dǎo)體的光吸收特性，ibc太陽電池中大部分光生載流子產(chǎn)生于電池正面表面附近。相比于常規(guī)結(jié)構(gòu)的太陽電池，ibc電池中少數(shù)載流子需要傳輸較長(zhǎng)的距離才能被收集。因此，ibc電池對(duì)硅材料的少子壽命要求更高。另外ibc電池在正面也會(huì)制備表面電場(chǎng)，輔助少數(shù)載流子空穴的輸運(yùn)。除此之外，ibc電池的正面還需制備減反射層以及鈍化層，以減少入射光的損失以及抑制表面復(fù)合。這使得ibc電池正面結(jié)構(gòu)及制備工藝非常復(fù)雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了簡(jiǎn)化ibc電池正面的結(jié)構(gòu)及其制備工藝，提出一種可應(yīng)用于ibc電池正面的雙層tiox（x≈2）結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可同時(shí)起到鈍化硅片正表面、形成表面電場(chǎng)、增強(qiáng)空穴傳輸以及減反射層等作用，而且該結(jié)構(gòu)可在低溫下（不超過300°c）制備。采用這種結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化ibc電池的制備工藝及減少制備過程中能源的消耗。
本發(fā)明提出一種可應(yīng)用于ibc電池正面的雙層tiox結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)示意圖見附圖1），可簡(jiǎn)化ibc電池的結(jié)構(gòu)及制備工藝。該結(jié)構(gòu)中，靠近ibc電池正面硅表面的內(nèi)層tiox主要起鈍化硅表面的作用。該tiox層可采用原子層外延等工藝制備，經(jīng)tiox鈍化的硅片表面復(fù)合速率可低于10cm/s。外層的tiox層為摻雜濃度較高的n型半導(dǎo)體，可與n型硅形成方向指向電池內(nèi)部的表面內(nèi)建電場(chǎng)，該電場(chǎng)可增強(qiáng)n型硅中少數(shù)載流子空穴的輸運(yùn)。另外，由于tiox的價(jià)帶要遠(yuǎn)低于硅的價(jià)帶，所形成的價(jià)帶階可對(duì)硅材料內(nèi)部空穴形成勢(shì)壘，阻礙空穴靠近表面，從而減少表面復(fù)合。tiox材料的光學(xué)帶隙較寬，對(duì)太陽光的吸收有限，不會(huì)對(duì)電池的短路電路產(chǎn)生較大影響。而且tiox本身就是一種減反射材料，通過控制tiox層的厚度，即可降低太陽光的反射損失。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明所述的一種應(yīng)用于背面接觸太陽電池的雙層tiox結(jié)構(gòu)，其特征是在ibc電池正面硅材料表面形成一層對(duì)硅表面具有良好鈍化效果的鈍化tiox層，在鈍化tiox層之上再形成一層n型摻雜且摻雜濃度較高的n-tiox層。形成ibc電池正面硅表面-鈍化tiox層-n-tiox層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)的形成過程是：首先對(duì)ibc電池正面進(jìn)行處理使得新鮮的硅表面裸露出來；使用原子層沉積工藝等制備一層鈍化tiox層，該tiox層對(duì)硅片表面提供良好鈍化；在鈍化tiox層之上使用蒸發(fā)或?yàn)R射等工藝沉積一層n型摻雜的tiox層，沉積過程中通過調(diào)整制備參數(shù)調(diào)節(jié)所制備tiox的摻雜濃度等，使得表面形成合適強(qiáng)度的內(nèi)建電場(chǎng)。另外，控制外層tiox至合適厚度，形成減反射層以減少入射光的反射損失。
本發(fā)明所述的對(duì)硅片形成具有良好鈍化的tiox層（鈍化tiox層）為非晶態(tài)半導(dǎo)體，導(dǎo)電類型為本征型或弱n型。
本發(fā)明所述的n型摻雜的tiox層（n-tiox層）為結(jié)晶態(tài)半導(dǎo)體，其摻雜濃度為1×1016-1×1020cm-3。
本發(fā)明所提出的可應(yīng)用于ibc電池正面的雙層tiox結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可同時(shí)起到鈍化硅片正表面、形成表面電場(chǎng)、增強(qiáng)空穴傳輸以及減反射層等作用，可簡(jiǎn)化ibc電池的結(jié)構(gòu)及制備工藝。另外，本發(fā)明所提出的結(jié)構(gòu)可在低溫下（不超過300°c）制備，這將使ibc電池整個(gè)制備工藝更具彈性。例如：制備ibc電池時(shí)可在不做正面保護(hù)的情況下先制備背面結(jié)構(gòu)，等背面結(jié)構(gòu)做好后用干法或濕法刻蝕去掉正面形成的擴(kuò)散層，隨后制備雙層tiox結(jié)構(gòu)，這也會(huì)簡(jiǎn)化ibc電池的制備工藝。
附圖說明
附圖1為本發(fā)明所提及的雙層tiox結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1為ibc電池，其包含了電池背面的器件結(jié)構(gòu)；2為鈍化tiox層，其對(duì)ibc電池正面硅材料表面提供良好鈍化作用；3為n-tiox層，其為n型摻雜且具有一定摻雜濃度。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1。
（1）對(duì)背面結(jié)構(gòu)已制備好的ibc電池正面進(jìn)行清洗、刻蝕，使得新鮮的硅表面裸露出來。
（2）在ibc電池正面裸露的硅表面上沉積一層非晶態(tài)的tiox層，該tiox層為硅表面提供良好的鈍化。鈍化tiox層的制備使用原子層沉積工藝，其厚度控制在1nm。
（3）在非晶態(tài)的鈍化tiox層上沉積一層結(jié)晶態(tài)tiox層，其摻雜類型為n型。該n型tiox層的制備使用濺射工藝，其厚度為100nm，摻雜濃度控制在1×1018cm-3。
實(shí)施例2。
（1）對(duì)背面結(jié)構(gòu)已制備好的ibc電池正面進(jìn)行清洗、刻蝕，使得新鮮的硅表面裸露出來。
（2）在ibc電池正面裸露的硅表面上沉積一層非晶態(tài)的tiox層，該tiox層為硅表面提供良好的鈍化。鈍化tiox層的制備使用化學(xué)氣相沉積工藝，其厚度控制在3nm。
（3）在非晶態(tài)的鈍化tiox層上沉積一層結(jié)晶態(tài)tiox層，其摻雜類型為n型。該n型tiox層的制備使用蒸發(fā)工藝，其厚度為50nm，摻雜濃度控制在5×1017cm-3。