專利名稱：一種橫向結(jié)構(gòu)的pin太陽能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池，特別是涉及一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
太陽能是一種取之不盡、用之不竭的可再生清潔能源，太陽照射地球一小時的能量相當(dāng)于世界一年的總消費能量。太陽能的有效利用已經(jīng)成為人類的共識，作為太陽能利用的重要手段之一，對太陽能電池即光伏發(fā)電的研究與開發(fā)也變得日益重要。目前太陽能電池主要以硅系太陽能電池為主，超過89%的光伏市場由硅系列太陽能電池所占領(lǐng)，硅基太陽能電池的研究和開發(fā)得到廣泛的重視。而在硅系列太陽電池中，以單晶硅太陽電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟，在當(dāng)前的光伏應(yīng)用領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。單晶硅太陽能電池在結(jié)構(gòu)上最常采用的是p-n結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)下，單晶硅材料的純度要求很高，必須達(dá)到99. 999%以上。否則其中的雜質(zhì)和缺陷所造成的復(fù)合中心較多， 這將大大降低少子壽命。但高純度硅材料的價格很昂貴，這使得所制作的太陽能電池成本很高([1]安其霖等編，太陽電池原理與工藝，194 219)。因此若能在保持較高轉(zhuǎn)換效率的前提下，降低晶體硅太陽能電池對硅材料的純度要求則能夠大大降低其材料成本。另外，單晶硅太陽電池制作工藝較復(fù)雜，制作過程中需要消耗大量的單晶硅材料， 因此受限于單晶硅的材料價格及繁瑣的電池工藝，其成本一直居高不下。為了進(jìn)一步降低太陽電池的成本，人們發(fā)展了硅基薄膜太陽電池。其中，非晶硅薄膜太陽電池就是一種很有發(fā)展前景的硅基薄膜太陽電池([2]Martin A. Green, Solar Cells Operating Principles, Technology, and System Applications，183 186)。非晶硅薄膜太陽電池有如下優(yōu)點 非晶硅屬于準(zhǔn)直接帶系材料，其光吸收系數(shù)比單晶硅高50 100倍，只需要大約1 μ m厚的薄膜就可以吸收足夠的陽光，生產(chǎn)過程中所消耗的硅材料僅及晶體硅電池的1/100，大大地減小了半導(dǎo)體材料的消耗，因此材料成本非常低；采用低溫制備技術(shù)(不超過300°C )，比單晶硅電池的800 1000°C低得多，能源消耗少；薄膜制作的工藝簡單，僅通過各種氣體源就可一次性連續(xù)完成復(fù)雜器件的制作，材料與器件同時完成，而且可獲得大面積均勻薄膜， 所以制造成本非常低；易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，完全與半導(dǎo)體微電子技術(shù)中的各種集成化技術(shù)相兼容。另外，對襯底材料要求不高，能沉積在玻璃、石英、陶瓷、不銹鋼、塑料等廉價的襯底上，特別是近期發(fā)展起來的柔性襯底非晶硅太陽電池具有高重量比功率，輕便，柔韌性強(qiáng)等優(yōu)點，容易與建筑材料相結(jié)合，構(gòu)成光伏建筑一體化系統(tǒng)。所以，非晶硅太陽能電池有廣闊的應(yīng)用前景，在降低成本方面有著不可比擬的優(yōu)勢。非晶硅太陽能電池在結(jié)構(gòu)上最常采用的是與表面垂直的p-i-n結(jié)構(gòu)。非晶硅電池的工作原理與單晶硅電池類似，都是利用半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。與單晶硅電池不同的是，非晶硅電池光生載流子只有漂移運動而無擴(kuò)散運動，原因是由于非晶硅結(jié)構(gòu)中的長程無序和無規(guī)網(wǎng)絡(luò)引起的極強(qiáng)散射作用，使載流子的擴(kuò)散長度很短。如果在光生載流子的產(chǎn)生處沒有電場存在，則光生載流子受擴(kuò)散長度的限制，將會很快復(fù)合而不能吸收。為能有效地收集光生載流子，將電池設(shè)計成p-i-n型，其中ρ層是入射層，i層是本征吸收層， 處在P和η層產(chǎn)生的內(nèi)建電場中。當(dāng)入射光通過P層進(jìn)入i層后，產(chǎn)生電子-空穴對，光生載流子一旦產(chǎn)生后就由內(nèi)建電場分開，空穴漂移到P型一側(cè)，電子漂移到η型一側(cè)，在ρη結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，形成光生電流和光生電壓。因此在這種與表面垂直的p-i-n結(jié)構(gòu)下，i層是電池的核心部分，是光生載流子的產(chǎn)生區(qū)。i層的設(shè)計原則上應(yīng)同時考慮材料的光吸收系數(shù)和帶隙中的缺陷態(tài)密度，因此該層的質(zhì)量及其厚度是否合適，將直接影響電池的性能參數(shù)。若i層的質(zhì)量較差或厚度太厚，則i層中的雜質(zhì)和缺陷所造成的復(fù)合中心較多，這將大大降低光生載流子的壽命，同時厚度太厚會使得內(nèi)建電場太弱，不利于光生載流子的收集。相反，若i層的厚度薄，則i層中的雜質(zhì)和缺陷所造成的復(fù)合中心較少且內(nèi)部電場較大，從而提高光生載流子的收集效率，但同時卻減小了光吸收，即減小了 i層內(nèi)光生載流子的總數(shù)，仍然會影響電池的性能?？傊?，要提高電池的效率，制備高質(zhì)量的i層以及尋找合適的i層厚度是關(guān)鍵。另外，在這種與表面垂直的p-i-n結(jié)構(gòu)下作為窗口的P層或者η層為盡可能地避免遮擋太陽光充分地進(jìn)入到i層，其厚度必須盡可能薄。但是若窗口的厚度太薄，則無法產(chǎn)生足夠的內(nèi)建電場。顯然，窗口的厚度要求也是P-i-n結(jié)構(gòu)的難點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有晶體硅、非晶硅太陽能電池對高轉(zhuǎn)換效率和低成本的要求，提供一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池及其制備方法。所述橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池設(shè)有ρ型半導(dǎo)體層，所述ρ型半導(dǎo)體層上設(shè)有凹槽，在凹槽內(nèi)依次形成本征半導(dǎo)體層(i 層)和η型半導(dǎo)體層，在本征半導(dǎo)體層(i層)和η型半導(dǎo)體層上再分別蒸鍍上電極和減反膜，在P型半導(dǎo)體層底部蒸鍍背電極；或設(shè)有η型半導(dǎo)體層，所述η型半導(dǎo)體層上設(shè)有凹槽，在凹槽內(nèi)依次形成本征半導(dǎo)體層(i層)和P型半導(dǎo)體層，在本征半導(dǎo)體層(i層)和P型半導(dǎo)體層上再分別蒸鍍上電極和減反膜，在η型半導(dǎo)體層底部蒸鍍背電極。 所述背電極的底部可設(shè)有襯底。所述橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的結(jié)構(gòu)主要由與表面平行的p-i-n結(jié)組成，即i 層呈豎立排列的結(jié)構(gòu)。所述p-i-n結(jié)由ρ型半導(dǎo)體層(P層)、本征半導(dǎo)體層(i層)、n型半導(dǎo)體層(η 層)組成。所述上電極可選自鋁(Al)上電極、鈦(Ti)上電極、鈀(Pd)上電極、銀(Ag)上電極、鎳(Ni)上電極或金(Au)上電極等，所述減反膜可選自氮化硅(Si3N4)減反膜或氧化鈦(TiO2)減反膜等，所述ρ型半導(dǎo)體可選自ρ型晶體硅、非晶硅或非晶碳化硅等半導(dǎo)體材料，所述本征半導(dǎo)體可選自本征晶體硅、非晶硅或非晶碳化硅等半導(dǎo)體材料，所述η型半導(dǎo)體可選自η型晶體硅、非晶硅或非晶碳化硅等半導(dǎo)體材料，所述背電極可選自鋁(Al)背電極、鈦(Ti)背電極、鈀(Pd)背電極、銀(Ag)背電極、鎳(Ni)背電極或金(Au)背電極等，所述襯底可選自石英、玻璃、陶瓷或不銹鋼等材料，在單晶硅等體材料太陽能電池結(jié)構(gòu)中不需要采用所述襯底，而在非晶硅等薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)中則需要采用所述襯底。本發(fā)明所述橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的制備方法包括以下兩種步驟，分別針對晶體硅等體材料太陽能電池和非晶硅等薄膜太陽能電池這兩類電池。1.針對晶體硅等體材料太陽能電池，所述橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的制備方法包括以下步驟1)將ρ型(或η型)襯底進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗后，采用光刻技術(shù)在襯底上刻出條狀圖形， 然后采用刻蝕技術(shù)在襯底上刻出凹槽。最后去除光刻膠；2)將樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗后放入外延生長設(shè)備，先生長一定厚度的本征半導(dǎo)體層 (i層)，然后再生長一定厚度的η型(或ρ型)半導(dǎo)體層，生長結(jié)束；3)采用刻蝕技術(shù)去除生長于襯底凹槽以外的η型(或ρ型)半導(dǎo)體層和本征半導(dǎo)體層(i層)，形成橫向的p-i-n結(jié)；4)在樣品表面沉積減反膜；5)采用光刻技術(shù)在樣品表面刻出上電極的圖形后，去除圖形中的減反膜，再沉積上電極，然后進(jìn)行剝離，并對上電極進(jìn)行退火；6)在經(jīng)過處理的樣品背面沉積背電極，并對背電極進(jìn)行退火。在步驟1)中，所述ρ型(或η型)襯底可采用P型(或η型)晶體硅等半導(dǎo)體材料，所述凹槽是用于外延生長所述i層和所述η型(或ρ型)半導(dǎo)體層，凹槽的深度最好為 2 500 μ m,凹槽的寬度最好為20 500 μ m,凹槽的間距最好為1 200 μ m。在步驟2、中，所述外延生長設(shè)備可采用分子束外延(MBE)、超高真空化學(xué)氣相沉積(UHV-CVD)或金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOVPE)等外延生長設(shè)備，所述本征半導(dǎo)體層(i 層)可采用本征晶體硅等半導(dǎo)體材料，其厚度最好為5 200 μ m，所述η型(或ρ型)半導(dǎo)體層可采用η型(或ρ型)晶體硅等半導(dǎo)體材料，其厚度最好為1 50 μ m。在步驟4)中，所述減反膜可采用氮化硅(Si3N4)或氧化鈦(TiO2)等透明絕緣材料。在步驟5)中，所述上電極可采用鋁(Al)、鈦(Ti)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎳(Ni)或金 (Au)等金屬材料。在步驟6)中，所述背電極可采用鋁(Al)、鈦(Ti)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎳(Ni)或金 (Au)等金屬材料。在步驟)5和步驟6)中，所述上電極和所述背電極可以根據(jù)二者的具體退火溫度來決定制作順序。2.針對非晶硅等薄膜太陽能電池，所述橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的制備方法包括以下步驟1)將襯底進(jìn)行清洗后沉積背電極；2)將經(jīng)過清洗的樣品放入生長設(shè)備中，生長P型(或η型)半導(dǎo)體層，生長結(jié)束；3)將樣品采用光刻技術(shù)刻出條狀圖形后，采用刻蝕技術(shù)在生長于樣品的ρ型(或 η型)半導(dǎo)體層上刻出凹槽，然后去除光刻膠；4)將樣品放入生長設(shè)備，先生長一定厚度的本征半導(dǎo)體層(i層)。然后再生長η 型(或P型)半導(dǎo)體層，生長結(jié)束；5)采用刻蝕技術(shù)去除生長于樣品凹槽以外的η型(或ρ型)半導(dǎo)體層和本征半導(dǎo)體層(i層)，形成所述橫向的P-i-n結(jié)；6)在樣品表面沉積減反膜；7)采用光刻技術(shù)在樣品表面刻出上電極的圖形后，去除圖形中的減反膜，再沉積上電極。然后進(jìn)行剝離。最后對電極進(jìn)行退火。在步驟1)中，所述背電極可采用鋁(Al)、鈦(Ti)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎳(Ni)或金 (Au)等金屬材料。在步驟2)中，所述ρ層(或η層)半導(dǎo)體層可采用P型(或η型)非晶硅或非晶碳化硅等半導(dǎo)體材料，其厚度最好為IOOnm 5 μ m。在步驟幻中，所述凹槽是用于外延生長所述i層和所述η型(或ρ型)半導(dǎo)體層的倒梯形等形狀凹槽，凹槽的深度最好為IOOnm 5 μ m。凹槽的間距最好為IOnm 1 μ m。在步驟4)中，所述生長設(shè)備可采用等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)等生長設(shè)備，所述本征半導(dǎo)體層(i層)可采用本征非晶硅或碳化硅等半導(dǎo)體材料，其厚度最好為 IOnm 2 μ m。所述η層(或ρ層)半導(dǎo)體層可采用η型(或ρ型)非晶硅或非晶碳化硅等半導(dǎo)體材料，其厚度最好為IOnm 1 μ m。在步驟6)中，所述減反膜可采用氮化硅(Si3N4)或氧化鈦(TiO2)等透明絕緣材料。在步驟7)中，所述上電極可采用鋁(Al)、鈦(Ti)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎳(Ni)或金 (Au)等金屬材料。本發(fā)明提供的橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的優(yōu)異之處在于對于單晶硅太陽能電池而言，本發(fā)明所述橫向結(jié)構(gòu)由于通過采用與表面平行的橫向p-i-n結(jié)，i層呈豎立排列， 因此可以在不影響充分光吸收的前提下將i層做薄，其中的雜質(zhì)和缺陷所造成的復(fù)合中心減少，提高了少子壽命，這將大大降低電池對硅材料的純度要求，可以顯著地降低硅太陽能電池的材料成本。而對于非晶硅薄膜太陽能電池而言，本發(fā)明所述橫向結(jié)構(gòu)中由于i層采用豎立排列，因此可以在不影響充分光吸收的前提下將i層做薄，這樣對i層的質(zhì)量要求可以降低。同時，i層做薄可以增強(qiáng)其中的內(nèi)建電場，從而提高光生載流子的收集幾率。另外， 本發(fā)明所述橫向結(jié)構(gòu)中不存在與表面垂直的P-i-n結(jié)構(gòu)中原有的窗口，太陽光可以直接照射到i層，這就提高了 i層對太陽光的吸收，因而提高非晶硅薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。 因此，本發(fā)明所述橫向結(jié)構(gòu)能夠提高晶體硅、非晶硅等半導(dǎo)體太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，并有效降低其材料成本。


圖1為本發(fā)明針對晶體硅等體材料太陽能電池設(shè)計的所述橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在圖1中，各標(biāo)記為1為上電極，2為減反膜，3為P型(或η型) 半導(dǎo)體層，4為本征半導(dǎo)體層(i層)，5為η型(或ρ型)半導(dǎo)體層，6為背電極；hv表示太陽光，其箭頭表示太陽光的入射方向；在圖1中，包含5個重復(fù)單元，可根據(jù)實際樣品尺寸改變重復(fù)單元數(shù)目。圖2為本發(fā)明針對非晶硅等薄膜太陽能電池設(shè)計的所述橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在圖2中，各標(biāo)記為1為上電極，2為減反膜，3為ρ型(或η型)半導(dǎo)體層，4為本征半導(dǎo)體層(i層)，5為η型(或ρ型)半導(dǎo)體層，6為背電極，7為襯底；hv 表示太陽光，其箭頭表示太陽光的入射方向；在圖2中包含5個重復(fù)單元，可根據(jù)實際樣品尺寸改變重復(fù)單元數(shù)目。圖3為本發(fā)明所述橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池中上電極的正面示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實施例11)將η型單晶硅襯底進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗后，采用光刻技術(shù)在襯底上刻出條狀圖形，然后采用刻蝕技術(shù)在襯底上刻出凹槽，凹槽深度為300 μ m,凹槽寬度為110 μ m，凹槽間距為 50μπι，如圖1。最后去除光刻膠。2)將刻有凹槽的襯底進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗后放入外延生長設(shè)備的腔體中，先生長50 μ m 厚度的本征硅層(i層)，然后再加入摻雜氣源生長5 μ m厚度的ρ型硅層，生長結(jié)束。3)采用刻蝕技術(shù)去除生長于襯底凹槽以外的ρ型硅層和本征硅層(i層)，形成單晶硅太陽能電池的橫向p-i-n結(jié)。3)在樣品表面沉積氮化硅(Si3N4)作為減反膜。4)采用光刻技術(shù)在樣品表面刻出上電極的圖形后，去除圖形中的氮化硅，再沉積金屬鋁作為上電極。然后進(jìn)行剝離，并對上電極進(jìn)行退火。5)在經(jīng)過處理的樣品背面沉積金屬鋁作為背電極，并對背電極進(jìn)行退火。實施例21)將玻璃襯底進(jìn)行清洗后沉積金屬鋁作為背電極。2)將樣品放入PECVD生長腔體中，生長一層1. 2 μ m厚度的ρ型非晶硅，生長結(jié)束。3)將生長好的樣品采用光刻技術(shù)刻出條狀圖形后，采用刻蝕技術(shù)在生長于樣品的 P型非晶硅上刻出倒梯形凹槽，凹槽深度為ι μ m,凹槽間距為1 μ m，如圖2，然后去除光刻膠。4)將樣品放入PECVD生長腔體中，先生長300nm厚度的本征非晶硅層(i層)。然后再生長20nm厚度的η型非晶硅層，生長結(jié)束。5)采用刻蝕技術(shù)去除生長于樣品倒梯形凹槽以外的η型非晶硅層和本征非晶硅層，形成非晶硅薄膜太陽能電池的橫向P-i-n結(jié)。6)在樣品表面沉積氮化硅(Si3N4)作為減反膜。7)采用光刻技術(shù)在樣品表面刻出上電極的圖形后，去除圖形中的氮化硅，再沉積金屬鋁作為上電極。然后進(jìn)行剝離。最后對電極進(jìn)行退火。
權(quán)利要求
1.一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池，其特征在于設(shè)有P型半導(dǎo)體層，所述P型半導(dǎo)體層上設(shè)有凹槽，在凹槽內(nèi)依次形成本征半導(dǎo)體層(i層) 和η型半導(dǎo)體層，在本征半導(dǎo)體層(i層)和η型半導(dǎo)體層上再分別蒸鍍上電極和減反膜， 在P型半導(dǎo)體層底部蒸鍍背電極；或設(shè)有η型半導(dǎo)體層，所述η型半導(dǎo)體層上設(shè)有凹槽，在凹槽內(nèi)依次形成本征半導(dǎo)體層(i 層)和P型半導(dǎo)體層，在本征半導(dǎo)體層(i層)和P型半導(dǎo)體層上再分別蒸鍍上電極和減反膜，在η型半導(dǎo)體層底部蒸鍍背電極。
2.如權(quán)利要求1所述的一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池，其特征在于所述背電極的底部設(shè)有襯底。
3.如權(quán)利要求1所述的一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池，其特征在于所述上電極選自鋁上電極、鈦上電極、鈀上電極、銀上電極、鎳上電極或金上電極；所述減反膜可選自氮化硅減反膜或氧化鈦減反膜；所述P型半導(dǎo)體可選自P型晶體硅、非晶硅或非晶碳化硅；所述本征半導(dǎo)體可選自本征晶體硅、非晶硅或非晶碳化硅；所述η型半導(dǎo)體可選自η型晶體硅、非晶硅或非晶碳化硅等半導(dǎo)體材料，所述背電極可選自鋁背電極、鈦背電極、鈀背電極、銀背電極、鎳背電極或金背電極；所述襯底可選自石英、玻璃、陶瓷或不銹鋼。
4.如權(quán)利要求1所述的一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)將襯底進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗后，采用光刻技術(shù)在襯底上刻出條狀圖形，然后采用刻蝕技術(shù)在襯底上刻出凹槽。最后去除光刻膠；所述襯底為ρ型襯底或η型襯底；2)將樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗后放入外延生長設(shè)備，首先生長本征半導(dǎo)體層(i層)，然后再生長半導(dǎo)體層，生長結(jié)束；所述半導(dǎo)體層為η型半導(dǎo)體層或P型半導(dǎo)體層；3)采用刻蝕技術(shù)去除生長于襯底凹槽以外的半導(dǎo)體層和本征半導(dǎo)體層(i層)，形成橫向的p-i-n結(jié)；所述半導(dǎo)體層為η型半導(dǎo)體層或ρ型半導(dǎo)體層；4)在樣品表面沉積減反膜；5)采用光刻技術(shù)在樣品表面刻出上電極的圖形后，去除圖形中的減反膜，再沉積上電極，然后進(jìn)行剝離，并對上電極進(jìn)行退火；6)在經(jīng)過處理的樣品背面沉積背電極，并對背電極進(jìn)行退火。
5.如權(quán)利要求4所述的一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述襯底采用P型晶體硅或η型晶體硅；所述凹槽是用于外延生長所述i層和所述η型半導(dǎo)體層或ρ型半導(dǎo)體層，凹槽的深度最好為2 500 μ m,凹槽的寬度最好為20 500 μ m,凹槽的間距最好為1 200 μ m。
6.如權(quán)利要求4所述的一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述外延生長設(shè)備采用分子束外延、超高真空化學(xué)氣相沉積或金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積；所述本征半導(dǎo)體層(i層)可采用本征晶體硅，所述本征半導(dǎo)體層(i層)的厚度最好為5 200 μ m，所述η型半導(dǎo)體層可采用η型晶體硅，所述ρ型半導(dǎo)體層可采用ρ型晶體硅，所述η型半導(dǎo)體層和ρ型半導(dǎo)體層的厚度最好為1 50 μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)將襯底進(jìn)行清洗后沉積背電極；2)將經(jīng)過清洗的樣品放入生長設(shè)備中，生長半導(dǎo)體層，生長結(jié)束；所述半導(dǎo)體層為η型半導(dǎo)體層或P型半導(dǎo)體層；3)將樣品采用光刻技術(shù)刻出條狀圖形后，采用刻蝕技術(shù)在生長于樣品的半導(dǎo)體層上刻出凹槽，然后去除光刻膠；所述半導(dǎo)體層為η型半導(dǎo)體層或P型半導(dǎo)體層；4)將樣品放入生長設(shè)備，先生長一定厚度的本征半導(dǎo)體層(i層)。然后再生長半導(dǎo)體層，生長結(jié)束；所述半導(dǎo)體層為η型半導(dǎo)體層或P型半導(dǎo)體層；5)采用刻蝕技術(shù)去除生長于樣品凹槽以外的半導(dǎo)體層和本征半導(dǎo)體層(i層)，形成所述橫向的p-i-n結(jié)；所述半導(dǎo)體層為η型半導(dǎo)體層或P型半導(dǎo)體層；6)在樣品表面沉積減反膜；7)采用光刻技術(shù)在樣品表面刻出上電極的圖形后，去除圖形中的減反膜，再沉積上電極。然后進(jìn)行剝離。最后對電極進(jìn)行退火。
8.如權(quán)利要求7所述的一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述半導(dǎo)體層采用非晶硅或非晶碳化硅，所述半導(dǎo)體層的厚度最好為IOOnm 5 μ m0
9.如權(quán)利要求7所述的一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述凹槽是用于外延生長所述i層和所述半導(dǎo)體層的倒梯形凹槽，凹槽的深度最好為IOOnm 5 μ m。凹槽的間距最好為IOnm 1 μ m。
10.如權(quán)利要求7所述的一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池的制備方法，其特征在于所述本征半導(dǎo)體層(i層)采用本征非晶硅或碳化硅，所述本征半導(dǎo)體層(i層)的厚度最好為IOnm 2μπι;所述半導(dǎo)體層可采用非晶硅或非晶碳化硅，所述半導(dǎo)體層的厚度最好為 IOnm 1 μ m0
全文摘要
一種橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池及其制備方法，涉及一種太陽能電池。橫向結(jié)構(gòu)的PIN太陽能電池設(shè)有p型(或n型)半導(dǎo)體層，p型(或n型)半導(dǎo)體層上設(shè)有凹槽，在凹槽內(nèi)依次形成本征半導(dǎo)體層(i層)和n型(或p型)半導(dǎo)體層，在本征半導(dǎo)體層(i層)和n型(或p型)半導(dǎo)體層上再分別蒸鍍上電極和減反膜，在p型(或n型)半導(dǎo)體層底部蒸鍍背電極。背電極的底部設(shè)有襯底。制備方法包括晶體硅等體材料太陽能電池和非晶硅等薄膜太陽能電池。提高晶體硅、非晶硅等半導(dǎo)體太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，并有效降低其材料成本。
文檔編號H01L31/0352GK102544184SQ20121007336
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者劉寶林, 張玲, 朱麗虹 申請人:廈門大學(xué)