本發(fā)明涉及太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

由于硅具有金剛石結(jié)構(gòu)，從而保證了其物理化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定，硅基太陽(yáng)電池使用晶體硅材料作為吸收層，長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性高，以其成熟的生產(chǎn)技術(shù)，豐富的原料含量，較高的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定的輸出功率得到了廣泛應(yīng)用和推廣。在晶體硅電池中，p-n結(jié)是致使光生載流子分離和運(yùn)動(dòng)的核心結(jié)構(gòu)：一般是指在p型硅表面擴(kuò)散n型硅，從而形成硅同質(zhì)結(jié)。采用該硅同質(zhì)結(jié)制備的太陽(yáng)電池的理論效率極限約為30％；而根據(jù)2015年中國(guó)光伏技術(shù)發(fā)展報(bào)告，目前企業(yè)中已生產(chǎn)的晶體硅太陽(yáng)電池的最高效率達(dá)21％左右。所以，對(duì)于以晶體硅為主的光伏電池，近一步提高其光電轉(zhuǎn)化效率，并在制備工藝上降低成本，是使其獲得更廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。

雖然早在1951年就已經(jīng)提出了異質(zhì)結(jié)的概念，并進(jìn)行了一定的理論分析工作，但是由于工藝技術(shù)的困難，一直沒有實(shí)際制備出成功的異質(zhì)結(jié)。自1957年克羅墨指出由導(dǎo)電類型相反的兩種不同半導(dǎo)體材料制成的異質(zhì)結(jié)比同質(zhì)結(jié)具有更高的注入效率后，異質(zhì)結(jié)的研究才比較廣泛地受到重視。后來，由于氣相外延生長(zhǎng)技術(shù)的發(fā)展，異質(zhì)結(jié)在1960年第一次被制備成功。1969年發(fā)表了第一次成功制備異質(zhì)結(jié)激光二極管的報(bào)告，此后半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)在微電子學(xué)與微電子工程技術(shù)方面的應(yīng)用日益廣泛。由于兩種材料的電子親合勢(shì)和帶隙寬度不同，可使得異質(zhì)結(jié)比同質(zhì)結(jié)具有更高的注入效率和更寬的光譜響應(yīng)，從而使得利用異質(zhì)結(jié)制備的器件具有比利用同質(zhì)結(jié)制備的器件更優(yōu)良的光電特性，適宜于制備超高速開關(guān)器件、太陽(yáng)電池以及半導(dǎo)體激光器等。但由于組成異質(zhì)結(jié)的兩種材料的晶格常數(shù)不同，界面附近的懸掛鍵和晶格畸變會(huì)導(dǎo)致大量位錯(cuò)和缺陷的形成，因而不能制備出性能良好的異質(zhì)結(jié)。引入界面態(tài)的一個(gè)主要原因是形成異質(zhì)結(jié)的兩種半導(dǎo)體材料的晶格失配。除此之外，由于兩種材料的熱膨脹系數(shù)不同，也會(huì)對(duì)異質(zhì)結(jié)界面造成影響。1968年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室和蘇聯(lián)約飛研究所同時(shí)宣布制備成功了gaas-algaas雙異質(zhì)結(jié)激光器。他們?nèi)〉贸晒Φ脑蛑皇沁x擇的兩種半導(dǎo)體具有相似的晶體結(jié)構(gòu)、相近的原子間距和熱膨脹系數(shù)。

與同質(zhì)結(jié)類似，異質(zhì)結(jié)也可以在光照下產(chǎn)生光伏效應(yīng)。與同質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池相比，異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的優(yōu)點(diǎn)是：利用兩種材料不同的費(fèi)米能級(jí)形成的內(nèi)建電場(chǎng)使電子與空穴分離和運(yùn)動(dòng)；避免了傳統(tǒng)晶體硅太陽(yáng)電池制備工藝中發(fā)射極的摻雜步驟，不需要高溫?cái)U(kuò)散過程，從而降低了電池的制備難度和成本；同時(shí)也避免了高溫對(duì)硅片質(zhì)量的損傷；并且可以用兩種或兩種以上材料的禁帶寬度來調(diào)節(jié)電池的光譜響應(yīng)范圍。所以說異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池可以使得現(xiàn)有的光伏器件更加降本和高效。比如目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的碲化鎘/硫化鎘(p-cdte/n-cds)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池，1972年，bonnet和rabenhorst首次試制成功cdte薄膜太陽(yáng)電池。經(jīng)過40年的研究，這種電池得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前，這種電池組件已經(jīng)由美國(guó)的firstsolar實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，組件轉(zhuǎn)換效率達(dá)19％左右。cdte是一種非常適合于制備薄膜太陽(yáng)電池的材料，這是因?yàn)樗侵苯訋恫牧?，禁帶寬度?.45ev左右，這是能夠獲得最高光電轉(zhuǎn)換效率的禁帶寬度；并且cdte具有很高的光吸收率，它可以在幾微米的厚度內(nèi)吸收全部可利用的太陽(yáng)光，因此少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度只要在微米的量級(jí)上，就可以將所產(chǎn)生的光生載流子收集到電池的兩端。1976年美國(guó)maine州大學(xué)首次開發(fā)出cis薄膜太陽(yáng)電池，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6.6％。近年來美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室(nrel)采用多元素共蒸發(fā)法制備的cigs薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到19.5％。中國(guó)漢能集團(tuán)也將該電池進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化。這類電池的生產(chǎn)成本中cigs吸收層的制造成本占據(jù)總成本的相當(dāng)大的部分，因此降低cigs吸收層的成本是使其獲得大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。但由于該電池中所需的元素沒有硅那么豐富，將限制它的大規(guī)模生產(chǎn)。在2014年nrel發(fā)表的太陽(yáng)電池效率世界紀(jì)錄發(fā)展圖中，hit(heterojunctionwithintrinsicthinlayer)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池以25.6％的效率打破了塵封了15年之久的晶體硅太陽(yáng)電池世界記錄。不管是常規(guī)晶體硅太陽(yáng)電池，還是高效晶體硅太陽(yáng)電池，都需要經(jīng)過高溫?cái)U(kuò)散工藝制備p-n結(jié)，由此給晶體硅帶來了晶格損傷和缺陷，引入的復(fù)合中心降低了電池的效率，同時(shí)也不可避免的增加了電池的制造成本。hit采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)，在制絨過的硅片兩面鍍上非晶硅作為鈍化層和形成異質(zhì)結(jié)，整個(gè)工序在220℃以下進(jìn)行，能耗低，而且避免了高溫對(duì)硅片的損傷；另外，非晶硅層對(duì)異質(zhì)結(jié)界面有良好的鈍化效果以及絨面陷光作用，有助于實(shí)現(xiàn)大面積的高效率。目前，hit太陽(yáng)電池的最高效率紀(jì)錄由日本松下保持，我國(guó)中科院微系統(tǒng)所開發(fā)的hit電池中試線，125mm×125mm面積電池效率達(dá)到23％，平均效率為22％，十分接近于松下水平。但是hit有它的局限之處：首先，非晶硅材料有很多的界面態(tài)和缺陷，載流子遷移率比較低，影響了光生電流的收集；其次，非晶硅材料本身有光致衰退作用；其三，非晶硅材料和晶硅材料的光吸收系數(shù)都不高，要提高長(zhǎng)波響應(yīng)要求硅片的厚度不能太薄，限制了電池的薄型化發(fā)展。

利用新型材料制備的硅基異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的潛在效率還在近一步的探索當(dāng)中，目前只有關(guān)于模擬電池效率工作的報(bào)道，成功制備并獲得實(shí)際應(yīng)用的高效硅基異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池只有hit，而將其它材料與晶硅做成異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的報(bào)道還都處于摸索當(dāng)中，在材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備工藝的完善方面還有許多工作有待完成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，從而改善各層次之間界面的缺陷態(tài)和接觸電阻，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，包括：

由下往上依次堆疊的p型層和n型層，從而構(gòu)成pn結(jié)發(fā)射極；p型層的正面和n型層的背面相接觸；

在n型層的正面從下往上依次設(shè)置的透明導(dǎo)電層和陰電極；以及

在p型層的背面的背電極；

在p型層的背面和背電極之間形成有氧化物半導(dǎo)體鈍化層。

優(yōu)選地，所述氧化物半導(dǎo)體鈍化層由球狀氧化物納米晶粒構(gòu)成的連續(xù)薄膜層。

優(yōu)選地，所述球狀氧化物納米晶粒的直徑為5nm～100nm。

優(yōu)選地，所述氧化物半導(dǎo)體鈍化層中，位于氧化物半導(dǎo)體鈍化層表層的球狀氧化物納米晶粒的直徑小于氧化物半導(dǎo)體鈍化層中心區(qū)域的球狀氧化物納米晶粒的直徑。

優(yōu)選地，所述氧化物半導(dǎo)體鈍化層分為三層為氧化物半導(dǎo)體鈍化層的表層，氧化物半導(dǎo)體鈍化層的中間層，氧化物半導(dǎo)體鈍化層的最內(nèi)層，其中，所述表層的球狀氧化物納米晶粒的直徑最小，中間層的球狀氧化物納米晶粒的直徑大于所述最內(nèi)層的球狀氧化物納米晶粒的直徑。

優(yōu)選地，所述氧化物半導(dǎo)體鈍化層為高功函數(shù)氧化物半導(dǎo)體鈍化層。

優(yōu)選地，所述氧化物半導(dǎo)體鈍化層的材料為n氧化物，n至少為3。

優(yōu)選地，所述氧化物半導(dǎo)體鈍化層的材料為iii～viii族過渡族金屬的氧化物。

優(yōu)選地，所述pn結(jié)發(fā)射極包括：p型硅襯底和n型半導(dǎo)體化合物層，所述氧化物半導(dǎo)體鈍化層位于所述p型硅襯底背面，所述n形半導(dǎo)體化合物層位于所述p型硅襯底正面；或者n型硅襯底和p型半導(dǎo)體化合物層，所述氧化物半導(dǎo)體鈍化層位于所述p型半導(dǎo)體化合物層背面，所述n形硅襯底位于所述p型半導(dǎo)體化合物層正面。

優(yōu)選地，所述n型半導(dǎo)體化合物層或所述p型半導(dǎo)體化合物層的材料為金屬氧化物、金屬硫化物或金屬硒化物的一種或多種。

優(yōu)選地，所述n型半導(dǎo)體化合物層或所述p型半導(dǎo)體化合物層具有金字塔型的納米晶粒構(gòu)成的表面。

優(yōu)選地，所述金字塔型的納米晶粒的直徑為5nm～500nm。

優(yōu)選地，所述p型硅襯底的電阻率為0.5～8ω·cm；所述陰電極為銀柵線，銀柵線的寬度為0.5～3mm，高度為100～400nm；所述背電極為全背銀電極，所述背電極的厚度為100～400nm。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種上述的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的制備方法，其包括：

步驟01：制備由p型層和n型層構(gòu)成的pn結(jié)發(fā)射極的過程；

步驟02：在n型層上形成透明導(dǎo)電層，以及在透明導(dǎo)電層上形成陰電極；

步驟03：在p型層背面形成氧化物半導(dǎo)體鈍化層；

步驟04：在透明導(dǎo)電層上形成陰電極，并在半導(dǎo)體鈍化層背面形成背電極。

優(yōu)選地，所述步驟03中，形成所述氧化物半導(dǎo)體鈍化層采用真空蒸鍍法、電阻式熱蒸發(fā)法或電子束蒸發(fā)法。

優(yōu)選地，形成所述氧化物半導(dǎo)體鈍化層的具體過程包括：首先，采用第一溫度和第一速率在p型層背面沉積第一層半導(dǎo)體鈍化層，作為底層；然后，采用第二溫度和第二速率在第一層半導(dǎo)體鈍化層背面沉積第二層半導(dǎo)體鈍化層，作為中間層；最后，采用第三溫度和第三速率在第二層半導(dǎo)體鈍化層背面沉積第三層半導(dǎo)體鈍化層，作為表層；其中，第一溫度小于第二溫度，第一速率大于第二速率；第二溫度大于第三溫度，第二速率小于第三速率。

優(yōu)選地，所述步驟03中，在形成氧化物半導(dǎo)體鈍化層之后還包括：對(duì)p型層和氧化物半導(dǎo)體鈍化層進(jìn)行不大于100℃的退火，提高p型層和氧化物半導(dǎo)體鈍化層的界面結(jié)晶率。

優(yōu)選地，所述步驟01具體包括：

步驟0101：提供一p型硅襯底；

步驟0102：采用化學(xué)水浴方法在p型硅襯底正面沉積n型半導(dǎo)體化合物層；或者，

步驟0101：提供一n型硅襯底；

步驟0102：采用化學(xué)水浴方法在n型硅襯底背面沉積p型半導(dǎo)體化合物層。

優(yōu)選地，所述化學(xué)水浴方法來制備n型半導(dǎo)體化合物層或p形半導(dǎo)體化合物層的溫度為50～100℃。

優(yōu)選地，所述步驟04中，所述背電極為全背銀柵線，采用電阻式熱蒸發(fā)；所述陰電極為銀柵線，采用絲網(wǎng)印刷或掩膜網(wǎng)版電阻式熱蒸發(fā)。

本發(fā)明的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，在p型層背面和背電極之間形成了氧化物半導(dǎo)體鈍化層，從而消除了p型層背面缺陷，有效減少了p型層背面界面處的復(fù)合中心，并且，氧化物半導(dǎo)體鈍化層降低了p型層和背電極之間的接觸電阻，使得p型層與背電極形成良好的歐姆接觸，提高了太陽(yáng)電池的填充因子，進(jìn)而提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的截面結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的氧化物半導(dǎo)體鈍化層的截面結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的制備方法的流程示意圖

圖4～10為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的制備方法的各個(gè)制備步驟示意圖

圖11為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的50nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的光學(xué)透過率示意圖

圖12為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的具有50nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的i-v曲線示意圖

圖13為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的100nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的光學(xué)透過率示意圖

圖14為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的具有100nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的i-v曲線示意圖

圖15為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的200nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的光學(xué)透過率示意圖

圖16為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的具有100nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的i-v曲線示意圖

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

以下結(jié)合附圖1～16和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、清晰地達(dá)到輔助說明本實(shí)施例的目的。

本實(shí)施例中的一種太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)包括：由p型層和n型層構(gòu)成的pn結(jié)發(fā)射極；本實(shí)施例中，pn結(jié)發(fā)射極包括：p型硅襯底101和n型半導(dǎo)體化合物層103；p型硅襯底101的正面與n型半導(dǎo)體化合物層103的背面相貼合接觸；氧化物半導(dǎo)體鈍化層105位于p型硅襯底101背面，n形半導(dǎo)體化合物層103位于p型硅襯底101正面。這里，p型硅襯底101的電阻率為0.5～8ω·cm。

需要說明的是，太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)中，p型層還可為p型半導(dǎo)體化合物層，n型層還可以為n型硅襯底。這里的硅襯底可以為單晶硅、多晶硅等。

在n型半導(dǎo)體化合物層103表面還具有透明導(dǎo)電層104，在透明導(dǎo)電層104上還具有陰電極106。在p型硅襯底101背面設(shè)置有氧化物半導(dǎo)體鈍化層105，以及在氧化物半導(dǎo)體鈍化層105背面設(shè)置有背電極107，背電極107為陽(yáng)極。這里，pn結(jié)發(fā)射極吸收光子后，p型硅襯底的空穴向陽(yáng)極遷移，n型層中的電子向陰極遷移，從而實(shí)現(xiàn)光生電路的傳輸。本實(shí)施例中，陰電極106為銀柵線，銀柵線的寬度可以為0.5～3mm，高度可以為100～400nm；背電極107可以為全背銀電極，背電極107的厚度可以為100～400nm。

需要說明的是，本發(fā)明的其它實(shí)施例中，pn結(jié)發(fā)射極為n型硅襯底和p型半導(dǎo)體化合物層，氧化物半導(dǎo)體鈍化層位于p型半導(dǎo)體化合物層背面，n形硅襯底位于p型半導(dǎo)體化合物層正面。

由于p型硅襯底101暴露的一面會(huì)具有很多懸掛鍵，懸掛鍵會(huì)產(chǎn)生復(fù)合中心，導(dǎo)致空穴和電子的滅失，從而降低了太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率，此外，p型硅襯底101直接與背電極107接觸，會(huì)產(chǎn)生肖特基接觸，提高電阻，從而降低電池的填充因子。本實(shí)施例中，在p型硅襯底101暴露的一面形成一層氧化物半導(dǎo)體鈍化層105，該氧化物半導(dǎo)體鈍化層105利用氧化物來飽和p型硅襯底101表面的懸掛鍵，從而減少?gòu)?fù)合中心的形成，減小載流子在p型硅襯底101和背電極107之間的復(fù)合，同時(shí)，氧化物半導(dǎo)體鈍化層105可以與背電極107之間形成歐姆接觸，提高電池的填充因子。較佳的，氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的材料可以為iii～viii族過渡族金屬的氧化物，還可以為n氧化物，n至少為3，較佳的，為三氧化鉬、三氧化二釩、五氧化二釩、氧化銦等等。本實(shí)施例中，為了進(jìn)一步降低氧化物半導(dǎo)體鈍化層105與背電極107之間的接觸電阻，氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的材料還可以采用高功函數(shù)氧化物，從而使得氧化物半導(dǎo)體鈍化層105與背電極107之間形成更加良好的歐姆接觸，提高太陽(yáng)電池的填充因子。高功函數(shù)氧化物為功函數(shù)大于5.0ev的氧化物半導(dǎo)體。

為了提高p型硅襯底101背面與氧化物半導(dǎo)體鈍化層105之間結(jié)合度、對(duì)p型硅襯底101背面的懸掛鍵的飽和率，氧化物半導(dǎo)體鈍化層105采用由球狀氧化物納米晶粒構(gòu)成的連續(xù)薄膜層，較佳的，球狀氧化物納米晶粒的直徑為5nm～100nm。球狀氧化物納米晶粒小于5nm，不易形成連續(xù)薄膜層，球狀氧化物納米晶粒大于100nm時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體鈍化層105在p型硅襯底101背面的結(jié)合度大面積下降，在氧化物半導(dǎo)體鈍化層105與p型硅襯底101背面之間會(huì)產(chǎn)生大量空隙，因此，較佳的，氧化物半導(dǎo)體鈍化層105中，設(shè)置位于半導(dǎo)體鈍化層105表層的球狀氧化物納米晶粒的直徑小于半導(dǎo)體鈍化層105的中心區(qū)域的球狀氧化物納米晶粒的直徑，從而確保氧化物半導(dǎo)體鈍化層105與p型硅襯底101背面進(jìn)行良好的緊密接觸，并且，提高p型硅襯底101背面的懸掛鍵的飽和率，進(jìn)一步的，本實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖2，還可以設(shè)置氧化物半導(dǎo)體鈍化層105為三層，氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的表層1053，氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的中間層1052，氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的最內(nèi)層1051，其中，表層1053的球狀氧化物納米晶粒的直徑最小，使得氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的背面與背電極107產(chǎn)生良好的歐姆接觸，避免氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的背面與背電極107之間產(chǎn)生空隙而導(dǎo)致電阻升高；再者，設(shè)置中間層1052的球狀氧化物納米晶粒的直徑大于最內(nèi)層1051的球狀氧化物納米晶粒的直徑，最內(nèi)層1051的球狀氧化物納米晶粒相對(duì)較小，從而提高p型硅襯底101背面與氧化物半導(dǎo)體鈍化層105之間的結(jié)合度和懸掛鍵的飽和度。較佳的，氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的厚度為10～20nm，其中，表層1053的厚度、中間層1052的厚度和最內(nèi)層1051的厚度的比例為1:(2～5):(1～2)，這是因?yàn)椋寒?dāng)空穴載流子從最內(nèi)層1051的球狀氧化物納米晶粒向中間層1052遷移時(shí)，由于原子密度減小，速率會(huì)逐漸加快，使得空穴載流子遷移暢通；當(dāng)空穴載流子從中間層1052向表層1053遷移時(shí)，空穴載流子遷移速率逐漸減慢，這樣，中間層1052可以作為緩沖層來確保向背電極107輸出的空穴載流子的速率的穩(wěn)定，進(jìn)而確保太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)向外輸出電流的穩(wěn)定性，提高太陽(yáng)電池的使用壽命。此外，本發(fā)明其它實(shí)施例中，氧化物半導(dǎo)體鈍化層105中的球狀氧化物納米晶粒的尺寸還可以從氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的表層1053到中心逐漸遞增，然后從氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的中心到最內(nèi)層1051逐漸遞減。

本實(shí)施例中，采用半導(dǎo)體化合物層作為pn結(jié)發(fā)射極的n型層或p形層，能夠有效減少p型或n形硅襯底中高摻雜引起的俄歇復(fù)合和死層，同時(shí)減少半導(dǎo)體化合物層與透明導(dǎo)電層104或背電極107之間的復(fù)合，增強(qiáng)太陽(yáng)電池的短波小小，提高太陽(yáng)電池的短路電流。本實(shí)施例中，n型半導(dǎo)體化合物層103或p形半導(dǎo)體化合物層的材料可以為i～v族主族氧化物，較佳的為，金屬氧化物、金屬硫化物或金屬硒化物的一種或多種。

此外，n型半導(dǎo)體化合物層103或p形半導(dǎo)體化合物層具有金字塔型納米晶粒構(gòu)成的表面，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置金字塔型納米晶粒的高度，使得相鄰的金字塔型納米晶粒之間緊密接觸，這樣，能夠起到最大陷光作用，從而有效降低太陽(yáng)電池表面的反射率，增加太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換電流和轉(zhuǎn)換效率。較佳的，金字塔型納米晶粒的直徑可以為5nm～500nm。n型半導(dǎo)體化合物層103的總厚度可以為50～200nm或100～200nm。

請(qǐng)參閱圖11～16，圖11為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的50nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的光學(xué)透過率示意圖，圖12為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的具有50nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的i-v曲線示意圖，圖13為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的100nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的光學(xué)透過率示意圖，圖14為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的具有100nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的i-v曲線示意圖，圖15為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的200nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的光學(xué)透過率示意圖，圖16為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的具有100nm的硫化鎘p型半導(dǎo)體化合物層的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的i-v曲線示意圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體化合物層的透過率隨著其厚度的增加略有降低，然而，不同厚度的半導(dǎo)體化合物層應(yīng)用于本實(shí)施例的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)中時(shí)，所得到的太陽(yáng)電池的i-v曲線中所顯示的開態(tài)電壓和電流是相同的，因此，可以得到，本實(shí)施例的別的半導(dǎo)體化合物層特別是在50nm～200nm的厚度，能夠確保太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率接近，而且，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，本實(shí)施例的太陽(yáng)電池中采用氧化物半導(dǎo)體鈍化層形成于p型層背面和背電極之間，能夠得到穩(wěn)定的輸出，進(jìn)而得到性能穩(wěn)定的太陽(yáng)電池。

需要說明的是，雖然n型半導(dǎo)體化合物層103或p形半導(dǎo)體化合物層具有金字塔型納米晶粒構(gòu)成的表面，當(dāng)金字塔型納米晶粒的尺寸較小時(shí)，只是在透明導(dǎo)電層104與半導(dǎo)體化合物層103的金字塔型納米晶粒構(gòu)成的表面接觸的界面處，透明導(dǎo)電層104的晶粒也會(huì)嵌入金字塔型納米晶粒之間，半導(dǎo)體化合物層103上形成的透明導(dǎo)電層104的表面依然是平坦的，因此，在該界面處由于具有金字塔型納米晶粒很小而形成的微觀的相交叉界面，能夠降低入射光的反射率，提高光透過率；當(dāng)金字塔型納米晶粒的尺寸較大時(shí)，才會(huì)使半導(dǎo)體化合物層103具有金字塔型納米晶粒構(gòu)成的表面上形成的透明導(dǎo)電層104的表面因保型性而呈明顯的凹凸不平。

請(qǐng)參閱圖3，本實(shí)施例還提供了上述的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

步驟01：制備由p型層和n型層構(gòu)成的pn結(jié)發(fā)射極的過程；

具體的，本步驟01可以包括：

步驟0101：請(qǐng)參閱圖4，提供一p型硅襯底101；具體的，p型硅襯底101的電阻率為0.5～8ω·cm，較佳的，為3ω·cm，p型硅襯底的厚度可以為180～250μm。

首先對(duì)p型硅襯底101進(jìn)行清洗工藝，清洗工藝具體包括：①為了去除p型硅襯底101表面有機(jī)物，將p型硅襯底101用丙酮和異丙醇分別超聲清洗4～5min；②為了再次去除p型硅襯底101表面的有機(jī)物，并在p型硅襯底101表面形成氧化層，采用體積比為3:1的濃硫酸和h2o2的混合藥液來浸泡p型硅襯底10125～30min；③將p型硅襯底101浸入10％的hf中浸泡2～3min，從而除掉p型硅襯底101表面的氧化層，使得p型硅襯底101表面變?yōu)槭杷砻?；④?0～80℃下，利用濃度3～5％的nh4oh和濃度7～10％的h2o2將p型硅襯底101浸泡5～6分鐘，使在p型硅襯底101表面形成氧化層；⑤為了去除p型硅襯底101表面金屬離子，并在p型硅襯底101表面再次形成氧化層，配置濃度10％的hcl和濃度10％h2o2溶液，并將p型硅襯底101浸入其中浸泡5～6min；⑥為了去除p型硅襯底101表面的氧化層和堿，利用濃度為1:1的濃度5～10％的hf和濃度5～10％的hcl溶液，來浸泡硅襯底3～5min；⑦最后利用濃度5～10％的hf溶液浸泡硅片2min從而使p型硅襯底101的表面裸露出來。

在p型硅襯底101表面形成n型半導(dǎo)體化合物層之前，還包括：請(qǐng)參閱圖5，采用高溫?zé)嵫趸に?、原子層沉積工藝、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝、電子束蒸發(fā)、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積工藝或者磁控濺射工藝等，在p型硅襯底101表面形成一層過渡層102，過渡層102的材料可以為二氧化硅sio2、氧化鋁al2o3、本征非晶硅a-si:h(i)、或氮化硅si3n4。較佳的，過渡層102的厚度可為1～30nm，從而能夠有效降低界面態(tài)缺陷，提升太陽(yáng)電池的開態(tài)電壓。例如，可以采用板式pecvd設(shè)備，對(duì)p型硅襯底101的加熱溫度為250℃，沉積壓強(qiáng)不超過1×10^-4pa，通過控制沉積壓強(qiáng)和合適的板間距來制備出過渡層；再例如，采用高溫?zé)嵫趸に噥碓趐型硅襯底101上形成二氧化硅過渡層，該熱氧化工藝所采用的加熱溫度為800～900℃，較佳的為850℃，氧化時(shí)間為1～10min，從而在p型硅襯底101表面形成2～20nm的過渡層102。

步驟0102：請(qǐng)參閱圖6，采用化學(xué)水浴方法在p型硅襯底101表面沉積n型半導(dǎo)體化合物層103；p型硅襯底101構(gòu)成p型層，n型半導(dǎo)體化合物層103構(gòu)成n型層。

具體的，這里采用化學(xué)水浴方法來制備n型半導(dǎo)體化合物層103的溫度為50～100℃。例如，n型半導(dǎo)體化合物層103為cds薄膜，則在50～100°溫度下，采用cdcl2、sc(nh2)2和nh4cl作為cd和s的前驅(qū)體，在p型硅襯底101表面制備得到cds薄膜，從而形成p型硅襯底101和n型cds薄膜構(gòu)成的發(fā)射極。

需要說明的是，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，采用n型硅襯底和p型半導(dǎo)體化合物層構(gòu)成的pn結(jié)發(fā)射極的制備過程包括：首先，提供一n型硅襯底；對(duì)于n型硅襯底的清洗可以參照上述對(duì)p型硅襯底的清洗過程；然后，采用化學(xué)水浴方法在n型硅襯底背面沉積p型半導(dǎo)體化合物層。

此外，n型半導(dǎo)體化合物層或p形半導(dǎo)體化合物層還可以采用真空蒸鍍、電阻式熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)或磁控濺射等方法制備。例如，采用真空蒸鍍工藝，在真空蒸鍍?cè)O(shè)備中，不大于1e^-3pa的真空度下，常溫25℃以下，將硅襯底置于鎢舟之上，以的速率在p型硅襯底上蒸鍍了50～60nm的硫化鎘薄膜。

步驟02：請(qǐng)參閱圖7，在n型層103上形成透明導(dǎo)電層104；

具體的，透明氧化導(dǎo)電層104的制備條件可以為：在不超過250℃下，真空度不大于0.5pa時(shí)，采用功率為150～185w時(shí)，濺射在n型半導(dǎo)體化合物層103表面的透明導(dǎo)電層104為40～50nm。透明導(dǎo)電層104可以為透明導(dǎo)電氧化物薄膜，可以為氧化鋅摻鋁(zno:al,azo)、氧化錫摻氟(sno2:f,fto)或氧化銦摻錫(in2o3:sn,ito)薄膜；制備方法為電阻式熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)或磁控濺射等。

步驟03：請(qǐng)參閱圖8，在p型層101背面形成氧化物半導(dǎo)體鈍化層105。

具體的，步驟03中，形成氧化物半導(dǎo)體鈍化層105采用真空蒸鍍法、電阻式熱蒸發(fā)法或電子束蒸發(fā)法。形成氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的反應(yīng)壓強(qiáng)不超過1×10^-4pa；請(qǐng)參閱圖8并結(jié)合圖2，具體過程包括：

首先，采用第一溫度和第一速率在p型層101背面沉積第一層半導(dǎo)體鈍化層，作為最內(nèi)層1051；較佳的，第一溫度不大于20℃，采用的第一速率為

然后，采用第二溫度和第二速率在第一層半導(dǎo)體鈍化層(最內(nèi)層1051)背面沉積第二層半導(dǎo)體鈍化層，作為中間層1052；較佳的，第二溫度不大于25℃，采用的二速率為

最后，采用第三溫度和第三速率在第二層半導(dǎo)體鈍化層(中間層1052)背面沉積第三層半導(dǎo)體鈍化層，作為表層1053；較佳的，第三溫度不大于20℃，采用的三速率為

這里，第一溫度小于第二溫度，第一速率大于第二速率；第二溫度大于第三溫度，第二速率小于第三速率。此外，第一溫度和第三溫度可以相同也可以不相同，第一速率和第三速率可以相同也可以不相同。由于第一溫度小于第二溫度，第一速率大于第二速率，可以確保得到的最內(nèi)層1051的球狀氧化物納米晶粒較小且最內(nèi)層1051的球狀氧化物納米晶粒之間緊密接觸，確保最內(nèi)層1051的連續(xù)性，避免最內(nèi)層與p型層101之間接觸產(chǎn)生界面缺陷，導(dǎo)致界面處的復(fù)合中心增多的問題。同時(shí)，在制備中間層1052時(shí)，溫度相對(duì)于最內(nèi)層1051的溫度升高從而得到的中間層1052的球狀氧化物納米晶粒較大，再加上沉積速率相對(duì)于最內(nèi)層1051的沉積速率降低，中間層1052的球狀氧化物納米晶粒具有一定的動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間，使得中間層1052的較大尺寸的球狀氧化物納米晶粒之間的界面減少，中間層1052的較大尺寸的球狀氧化物納米晶粒緊密接觸，確保中間層1052的連續(xù)性。此外，在制備表層時(shí)，沉積溫度相對(duì)于中間層1052降低，沉積速率相對(duì)于中間層1052升高，可以確保得到的表層1053的球狀氧化物納米晶粒較小且表層1053的球狀氧化物納米晶粒之間緊密接觸，確保表層1053的連續(xù)性，避免氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的表層1053與背電極10107之間接觸產(chǎn)生界面缺陷，使得氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的表層1053與背電極107之間具有良好的歐姆接觸。

步驟03中，在形成氧化物半導(dǎo)體鈍化層105之后還包括：對(duì)p型層101和氧化物半導(dǎo)體鈍化層105進(jìn)行不大于100℃的退火，提高p型層101和氧化物半導(dǎo)體鈍化層105的界面結(jié)晶率。

步驟04：請(qǐng)參閱圖9，在透明導(dǎo)電層104上形成陰電極106，請(qǐng)參閱圖10，并在氧化物半導(dǎo)體鈍化層105背面形成背電極107；

具體的，陰電極106可以為銀柵線，可以但不限于采用絲網(wǎng)印刷或掩膜網(wǎng)版電阻式熱蒸發(fā)來制備得到，具體工藝可以為：采用的沉積速率為真空度不大于1×10^-4pa，溫度不大于25℃，最后得到的陰電極106的厚度可以為100～400nm。

這里的背電極107可以為全背銀柵線，可以但不限于采用電阻式熱蒸發(fā)來制備背電極107，具體工藝可以為：采用的沉積速率為真空度不大于1×10^-4pa，溫度不大于25℃，最后得到的背電極107的厚度可以為100～400nm。

本發(fā)明的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備工序較常規(guī)擴(kuò)散結(jié)晶體硅太陽(yáng)電池少，設(shè)備和原料不昂貴，電池成本較低；在電池的整個(gè)制備過程中，無危險(xiǎn)、有毒氣體，綠色環(huán)保，利于電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

并且，本發(fā)明利用半導(dǎo)體化合物作為電池的發(fā)射極能夠有效減少高摻雜引起的俄歇復(fù)合和死層，并能減少載流子在電池正面的復(fù)合，增強(qiáng)太陽(yáng)電池的短波響應(yīng)，提高電池的短路電流。

同時(shí)，在本發(fā)明電池的整個(gè)制備過程中，最高溫度為250℃，沒有高溫過程，硅襯底不會(huì)受到高溫?fù)p傷，實(shí)現(xiàn)了低溫制備高效電池；

此外，本發(fā)明在pn結(jié)發(fā)射極的p型層和n型呈之間形成了過渡層，從而對(duì)異質(zhì)結(jié)界面進(jìn)行了有效改善，減少了界面態(tài)缺陷，提升了電池的開壓。

而且，本發(fā)明采用透明導(dǎo)電層實(shí)現(xiàn)了橫向載流子的收集，有利于將載流子輸送到陰電極，提供給外部負(fù)載；

再者，本發(fā)明通過在p型層背面插入具有氧化物半導(dǎo)體鈍化層，消除了p型層背面界面的懸掛鍵和缺陷，減少了該p型層背面界面的復(fù)合中心，降低了p型層和背電極之間的勢(shì)壘，提高兩者的歐姆接觸，進(jìn)而提高了電池的開路電壓和填充因子。

綜上所述，本發(fā)明的背面插入氧化物半導(dǎo)體鈍化層的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，能夠提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然實(shí)施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動(dòng)與潤(rùn)飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。