混合金属氧化物导电薄膜及异质结太阳能电池
阅读说明：本技术 混合金属氧化物导电薄膜及异质结太阳能电池 (Mixed metal oxide conductive thin film and heterojunction solar cell ) 是由 张玉春 仲树栋 于 2021-07-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种异质结太阳能电池,包括N型晶圆,N型晶圆的第一表面上依次设置i-型非晶硅氧化物,n-型非晶硅及混合金属氧化物导电层,N型晶圆相对的另一表面上依次设置i-型非晶硅氧化物,p-型非晶硅及混合金属氧化物导电层,所述混合金属为铟和副族金属中的至少一种混合。本发明的还提供一种混合金属氧化物导电薄膜。混合金属氧化物导电薄膜可以提高太阳能电池载流子迁移率并提高太阳能电池的转换效率。(The invention discloses a heterojunction solar cell which comprises an N-type wafer, wherein an i-type amorphous silicon oxide, an N-type amorphous silicon and a mixed metal oxide conducting layer are sequentially arranged on a first surface of the N-type wafer, the i-type amorphous silicon oxide, a p-type amorphous silicon and a mixed metal oxide conducting layer are sequentially arranged on the other surface, opposite to the N-type wafer, of the N-type wafer, and the mixed metal is at least one of indium and subgroup metals. The invention also provides a mixed metal oxide conductive film. Mixed metal oxide conductive films can improve solar cell carrier mobility and improve solar cell conversion efficiency.)
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体地说，涉及异质结太阳能电池及混合金属氧化物导电膜。
背景技术
太阳能电池是直接将光能转换成电能的元件，由于太阳辐射光谱的范围(0～4eV)非常宽，根据光伏效应原理，由单一半导体材料构成的单结太阳能电池，仅能将太阳能辐射光谱中的一部分光能转换成电能，太阳能的有效利用率低，且输出电压低。异质结太阳能电池由于其高转换效率、高稳定性以及可双面发电等优势成为了最有前景的太阳能电池，但由于导电膜的电阻问题，太能能转换效率依然难以提供。
发明内容
本发明提供了一种混合金属氧化物导电薄膜及应用该混合金属氧化物导电薄膜的异质结太阳能电池，混合金属氧化物导电薄膜具有良好的电学性能和透光性，可以提高异质结太阳能电池的转换效率。
根据本发明所提供的混合金属氧化物导电薄膜，所述混合金属氧化物为铟氧化物和副族金属中的至少一种金属的氧化物。
优选地，所述副族金属的氧化物为ZnO2，CeO2，TiO2，ZrO2，Mo2O3，或WO2中的一种或多种。
根据本发明所提供的异质结太阳能电池，包括N型晶圆，N型晶圆的第一表面上依次设置i-型非晶硅氧化物，n-型非晶硅及混合金属氧化物导电层，N型晶圆相对的另一表面上依次设置i-型非晶硅氧化物，p-型非晶硅及混合金属氧化物导电层。
优选地，所述副族金属氧化物在混合金属氧化物中的重量比为0.1wt％～10wt％。
优选地，所述副族金属为Zn，Ce，Ti，或W中的一种或多种；所述副族金属的氧化物为ZnO2，CeO2，TiO2，ZrO2，Mo2O3，或WO2中的一种或多种。
优选地，所述副族金属在混合金属氧化物中呈三价或四价。
优选地，当所述副族金属为一种时，ZnO2的重量比为1wt％-5wt％，CeO2的重量比为1wt％-5wt％，TiO2的重量比为0.1wt％-1wt％，WO2的重量比为1wt％-10wt％。
所述混合金属氧化物为In2O3与WO2以及SnO2的混合物，其中，WO2的重量比为1wt％-10wt％，SnO2的重量比为1wt％-10wt％
优选地，所述混合金属氧化物导电层的厚度为50-150nm。
本发明提供的混合金属氧化物导电膜和异质结太阳能电池，可提高太阳能电池的载流子迁移率并可明显提高异质结太阳能电池的转换效率。
附图说明
附图1为本发明异质结太阳能电池结构示意图。
其中：
100 n型晶圆
110 i型非晶硅
120 n型非晶硅
130 p型非晶硅
140 混合金属氧化物导电层
150 电极线
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示，为本发明的异质结太阳能电池结构示意图，如图1所示，异质结太阳能电池包括N型晶圆100，其上表面依次设有i型非晶硅氧化物110、n型非晶硅120、混合金属氧化物导电层140及银栅线150，N型晶圆100的下表面依次设有i型非晶硅氧化物110、p型非晶硅130、混合金属氧化物导电层140及银栅线150。传统ITO导电膜载流子迁移率只有30～40cm2/(V*s)，发明人经过研究发现，将导电膜材料中的Sn替换为副族材料时，可以明显提高载流子迁移率。发明人经实验制作了几种新材料的导电膜，应用到异质结太阳能电池上并测试了其相关性能。
实施例一：In与W混合金属氧化物导电膜
在Ar气与氧气氛围下，轰击In与W的氧化物靶材，沉积并形成In与W的混合金属氧化物导电膜，通过控制通入的氧气的量以及沉积进程，控制导电膜中WO2的质量比为1wt％-10wt％，最终膜厚控制在50-150nm之间。本实施例中，In与W混合金属氧化物导电膜具体参数可参考表1。本实施例导电膜应用至异质结太阳能电池上的电学表现请参考表1。
实施例二：In与Ce混合金属氧化物导电膜
在Ar气与氧气氛围下，轰击In与Ce的氧化物靶材，沉积并形成In与Ce的混合金属氧化物导电膜，通过控制通入的氧气的量以及沉积进程，控制导电膜中CeO2的质量比为1wt％-5wt％，最终膜厚控制在50-150nm之间。本实施例中，In与Ce混合金属氧化物导电膜具体参数可参考表1。本实施例导电膜应用至异质结太阳能电池上的电学表现请参考表1。
实施例三：In与Ti混合金属氧化物导电膜
在Ar气与氧气氛围下，轰击In与Ti的氧化物靶材，沉积并形成In与Ti的混合金属氧化物导电膜，通过控制通入的氧气的量以及沉积进程，控制导电膜中TiO2的质量比为0.1wt％-1wt％，最终膜厚控制在50-150nm之间。本实施例中，In与Ti混合金属氧化物导电膜具体参数可参考表1。本实施例导电膜应用至异质结太阳能电池上的电学表现请参考表1。
实施例四：In与Zn混合金属氧化物导电膜
在Ar气与氧气氛围下，轰击In与Zn的氧化物靶材，沉积并形成In与Zn的混合金属氧化物导电膜，通过控制通入的氧气的量以及沉积进程，控制导电膜中ZnO2的质量比为1wt％-5wt％，最终膜厚控制在50-150nm之间。本实施例中，In与Zn混合金属氧化物导电膜具体参数可参考表1。本实施例导电膜应用至异质结太阳能电池上的电学表现请参考表1。
实施例五：In与Mo混合金属氧化物导电膜
在Ar气与氧气氛围下，轰击In与Mo的氧化物靶材，沉积并形成In与Mo的混合金属氧化物导电膜，通过控制通入的氧气的量以及沉积进程，控制导电膜中Mo2O3的质量比为1wt％-10wt％，最终膜厚控制在50-150nm之间。本实施例中，In与Mo混合金属氧化物导电膜具体参数可参考表1。本实施例导电膜应用至异质结太阳能电池上的电学表现请参考表1。
实施例六：In与Zr混合金属氧化物导电膜
在Ar气与氧气氛围下，轰击In与Zr的氧化物靶材，沉积并形成In与Zr的混合金属氧化物导电膜，通过控制通入的氧气的量以及沉积进程，控制导电膜中ZrO2的质量比为1wt％-10wt％，最终膜厚控制在50-150nm之间。本实施例中，In与Zr混合金属氧化物导电膜具体参数可参考表1。本实施例导电膜应用至异质结太阳能电池上的电学表现请参考表1。
实施例七：In与W和Sn混合金属氧化物导电膜
在Ar气与氧气氛围下，轰击In与W和Sn的氧化物靶材，沉积并形成In与W和Sn的混合金属氧化物导电膜，通过控制通入的氧气的量以及沉积进程，控制导电膜中WO2的质量比为1wt％-10wt％以及SnO2的质量比为1wt％-10wt％，最终膜厚控制在50-150nm之间。本实施例中，In与W和Sn混合金属氧化物导电膜具体参数可参考表1。本实施例导电膜应用至异质结太阳能电池上的电学表现请参考表1。
对比例1：ITO导电膜
ITO导电膜选择的是市面上常见的应用到太阳能电池的导电膜，一般ITO导电膜中SnO2重量比在1wt％～10wt％之间。其相关性能测试参考表1。
表1
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修改，都仍属本发明专利覆盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
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