一种具有MAM空穴选择性接触层的晶硅异质结太阳电池

本发明属于高效晶硅太阳能电池的制备技术、半导体光电器件技术和氧化物薄膜复合材料科学，具体而言，涉及一种具有mam空穴选择性接触层在晶硅异质结太阳电池中的应用。

背景技术：

1、晶硅太阳能电池由于其高转换效率、简单的制造工艺和长期稳定性，目前在全球光伏市场占有95%的份额。与此同时，硅异质结太阳能电池以其在大规模生产中的高效性而闻名。然而，其性能的提高面临着几个挑战。使用剧毒和易燃的硼和磷前体存在重大安全风险。此外，与结晶硅相比，氢化非晶硅表现出较低的电导率和较高的界面态密度，导致载流子传输效率低下和填充因子损失。非晶硅层有限的热稳定性及其吸收寄生光的趋势也限制了太阳能电池的性能，特别是影响光伏转换效率和短路电流密度。参见文献：melskens j,van de loo b w h, macco b, et al. passivating contacts for crystallinesilicon solar cells: from concepts and materials to prospects [j]. ieeejournal of photovoltaics, 2018, 8(2): 373-88；zhao b, vasilopoulou m,fakharuddin a, et al. ar b. mohd yusoff, rh friend, d. di [j]. natnanotechnol, 2023, 18: 981.

2、过渡金属氧化物，如moox在光伏应用中备受研究关注，作为载流子选择性接触的潜力备受赞誉。相较于传统的等离子体增强化学气相沉积方法，moox薄膜的制造工艺更为简单且成本效益更高，包括热蒸发、原子层沉积和电子束蒸发。moox作为空穴选择性接触层在晶硅异质结太阳电池中表现出色，尽管是n型半导体。其高功函数使其能够替代传统的p型材料，有效提高了空穴传输效率并减少电子复合，进而提升了晶硅异质结太阳电池的转换效率。利用热蒸发技术制备的moox晶硅异质结太阳电池已实现高效率，并具有在大规模生产中的潜力，为光伏领域带来了更加经济和高效的解决方案。参见文献：melskens j,van de loo b w, macco b, et al. passivating contacts for crystalline siliconsolar cells: from concepts and materials to prospects [j]. ieee journal ofphotovoltaics, 2018, 8(2): 373-88；qu x, he y, qu m, et al. identification ofembedded nanotwins at c-si/a-si: h interface limiting the performance ofhigh-efficiency silicon heterojunction solar cells [j]. nature energy, 2021,6(2): 194-202.

3、然而，moox薄膜在shj电池中虽具有高功函数的优势，但其稳定性问题对器件性能的影响不容忽视。研究显示，moox薄膜在与c-si或a-si:h接触的界面处容易发生氧扩散，形成sio2膜，这会损害moox/si界面的钝化质量并降低moox的功函数。特别是在退火过程中，由于氧空位的增加，moox膜的功函数会进一步下降。因此，改善moox膜的稳定性和电学特性是提高其在shj电池中应用效益的关键。参见文献：cui z, pang y, tang h, et al. studyon the thermal stability of molybdenum oxide‐passivated silicon solar cells[j]. solar rrl, 2024: 2300849；wang x, ding b, zhou y, et al. large‐area moox/c‐si heterojunction solar cells with a ico/ag back reflector [j]. progress inphotovoltaics: research and applications, 2024.

4、基于此，本发明提出一种具有mam空穴选择性接触层的晶硅异质结电池。该晶硅异质结太阳电池的空穴选择性接触处采用将金属纳米颗粒引入到moox薄膜中，形成mam空穴选择性接触层，在保持mam空穴选择性接触层高功函数的同时，具有大幅提升空穴载流子的传输能力，进而提升太阳电池转换效率的效果。

技术实现思路

1、本发明为了解决晶硅异质结空穴选择性接触层moox功函数下降，电学性能不足等问题，提出了一种具有mam空穴选择性接触层的晶硅异质结太阳电池。该晶硅异质结太阳电池在保持空穴选择性接触层mam薄膜高功函数的同时，通过金属纳米颗粒的加入降低接触电阻，大幅提升空穴载流子的传输能力，进而提升太阳电池转换效率。

2、该发明提出一种具有mam空穴选择性接触层的晶硅异质结电池，其特征在于，该晶硅异质结太阳电池的空穴选择性接触处采用将金属纳米颗粒引入到moox薄膜中，形成mam空穴选择性接触层，具有大幅提升空穴载流子的传输能力，进而提升电池效率的效果。

3、该发明提出一种具有mam空穴选择性接触层的晶硅异质结太阳电池，该mam空穴选择性接触层中第一层moox薄膜厚度为1-10 nm，第二层moox薄膜厚度为1-10 nm。

4、该发明提出一种具有mam空穴选择性接触层的晶硅异质结太阳电池，该mam空穴选择性接触层中金属纳米颗粒可以是银纳米颗粒、金纳米颗粒或金-银化合物纳米颗粒结构及其组合。纳米颗粒直径1~100 nm，纳米颗粒的厚度为1-10nm。

5、该发明提出一种具有mam空穴选择性接触层的晶硅异质结太阳电池，该mam空穴选择性接触层可以放在晶硅异质结太阳电池正面，形成ag栅线/tco/mam/a-si:h(i)/n-si/a-si:h(i)/a-si:h(n)/tco/ag栅线结构，也可以放在背面,形成ag栅线/tco/a-si:h(n)/a-si:h(i)/n-si/a-si:h(i)/mam/tco/ag栅线结构。

6、该发明提出一种具有mam空穴选择性接触层的晶硅异质结太阳电池，该mam空穴选择性接触层的功函数相比于moox空穴选择性接触层功函数提升0.5  ev以上 。

7、该发明提出一种具有mam空穴选择性接触层的晶硅异质结太阳电池，该电池具有良好的电学特性，其mam空穴选择性接触的接触电阻低于60  mω·cm²。

8、该发明提出一种具有mam空穴选择性接触的晶硅异质结太阳电池，该mam空穴选择性接触层使得太阳电池填充因子提升2%以上，短路电流提升0.3ma/cm2以上，转换效率提升0.5%以上。

9、本发明的有益效果是：上述晶硅异质结太阳电池在保持空穴选择性接触层mam薄膜高功函数的同时，通过金属纳米颗粒的加入降低接触电阻，大幅提升空穴载流子的传输能力，进而提升太阳电池转换效率。