專(zhuān)利名稱(chēng)：一種薄膜/異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)電池及其制造方法，特別是關(guān)于一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池在N型硅片襯底上沉積一層P型硅薄膜作為發(fā)射區(qū)，有效的避免了傳統(tǒng)晶硅電池高溫?cái)U(kuò)散工藝，減小了對(duì)硅片的熱損傷，降低了能量消耗，另外，非晶硅薄膜還可以對(duì)硅片表面形成良好的鈍化，獲得較高的開(kāi)路電壓和轉(zhuǎn)換效率，而且溫度系數(shù)也更小，電池高溫性能更佳。但異質(zhì)結(jié)電池光吸收區(qū)主要還是晶硅材料，單晶硅帶隙較小(約
1.12eV),當(dāng)硅材料所吸收光子能量大于禁帶寬度時(shí)，大于禁帶寬度的能量將轉(zhuǎn)換成熱能耗散掉，并不能轉(zhuǎn)換成電能，這就限制了光電轉(zhuǎn)換效率的提高。疊層結(jié)構(gòu)的硅薄膜電池，根據(jù)不同帶隙寬度的材料在不同區(qū)域吸收不同能量的光子，可以采用寬帶隙的材料吸收短波段光，窄帶隙材料吸收長(zhǎng)波段光，從而拓寬太陽(yáng)電池的光譜相應(yīng)范圍及電池轉(zhuǎn)換效率。然而，由于硅薄膜是高缺陷密度的材料，光生載流子很容易復(fù)合，尤其是在制備疊層硅薄膜電池時(shí)，為了調(diào)節(jié)底電池的禁帶寬度，通常要采用微晶化或合金化的方法，進(jìn)一步增加的大面積均勻制備的難度。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可兼具異質(zhì)結(jié)電池和疊層硅薄膜電池優(yōu)點(diǎn)的薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池及其制造方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:它采用雙結(jié)疊層電池結(jié)構(gòu)，底電池為硅異質(zhì)結(jié)電池，頂電池為硅薄膜電池；晶硅電池采用η型硅片襯底作為基區(qū)，背表面沉積硅薄膜作為鈍化層，并在鈍化層上沉積導(dǎo)電層作為背電極，正表面沉積硅薄膜作為P型發(fā)射區(qū)；硅薄膜電池沉積在硅異質(zhì)結(jié)電池正表面上，沉積順序?yàn)棣切蛯?、本征層、P型層，然后在硅薄膜電池P型層上沉積透明導(dǎo)電薄膜，并在其上形成前電極。所述η型硅片可以是單晶硅片，也可以是多晶硅。所述鈍化層可以是η型摻雜硅薄膜，也可以是緩沖過(guò)渡層與η型摻雜硅薄膜形成的雙層或多層娃薄膜。所述背電極可以是金屬鋁膜，也可以是透明導(dǎo)電薄膜與金屬鋁膜形成的多層膜。所述P型發(fā)射區(qū)可以是P型摻雜硅薄膜，也可以是緩沖過(guò)渡層與P型摻雜硅薄膜形成的雙層或多層硅薄膜。所述娃薄膜可米用a_S1:H、a_SiC:H、a-SiO:H、uc_S1:H、uc_SiC:H 或 uc_SiO:H 中的任意一種或幾種組合。一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池的制作方法，其步驟包括:1)采用厚度50-300 μ m，電阻率為0.5-500 Ω cm的N型單晶硅或多晶硅硅片作為襯底，2)采用常規(guī)清洗方法清洗娃片表面，3)在娃片背面沉積一層IO-1OOnm厚度的重?fù)诫s的娃薄膜構(gòu)成的鈍化層，4)在鈍化層表面沉積l-3um導(dǎo)電薄膜作為背電極，5)在N型硅片的正表面沉積厚度5-30n娃薄膜形成P型發(fā)射區(qū)；6)在異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池上沉積娃薄膜，依次形成厚度5-30nm的η型層、厚度100-300nm的本征層、厚度5_30nm的p型層，7)最后在薄膜電池p型層表面沉積厚度60-100nm的透明導(dǎo)電薄膜，并在其上設(shè)置金屬電極。本發(fā)明采用薄膜\異質(zhì)結(jié)的疊層電池結(jié)構(gòu)，由于硅薄膜材料禁帶寬度較大，硅薄膜頂電池吸收高能量的短波光，透過(guò)頂電池的光被硅異質(zhì)結(jié)底電池吸收，并可調(diào)整硅異質(zhì)結(jié)厚度，以獲得與頂電池匹配的電流密度。采用該結(jié)構(gòu)，可拓展電池的光譜相應(yīng)范圍，提高電池開(kāi)路電壓與轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)獲得較好的高溫性能。


圖1是本發(fā)明提供的一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明提供的一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池的制造流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖1和圖2，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。I)采用厚度200 μ m,電阻率為5 Ω cm的N型單晶硅片作為襯底1，并對(duì)表面進(jìn)行正
常清洗。2)在N型單晶硅片襯底I背面沉積一層20nm厚度的重?fù)诫s的a_S1:H構(gòu)成的鈍化層2。3)在鈍化層2表面用磁控濺射方法沉積鋁層3，厚度為1.5 μ m。4)在N型單晶硅片I的正表面用PECVD方法依次沉積5nm本征a_S1:H層和IOnm的P型a-S1: H層4，經(jīng)過(guò)上述步驟得到異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池。5)在異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池上用PECVD依次沉積20nm a_S1:Η η型層5，300nm的a_S1:H本征層6,8nm a_S1:H p型層7,得到n\i\p結(jié)構(gòu)娃娃薄膜太陽(yáng)電池。6)在硅薄膜太陽(yáng)電池P型層7上用磁控濺射沉積一層70nm厚的透明導(dǎo)電薄膜8。7)在透明導(dǎo)電薄膜8上絲網(wǎng)印刷低溫銀漿，并在低于300°C條件下低溫烘干形成金屬電極9，從而完成薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池的制造。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:它采用雙結(jié)疊層電池結(jié)構(gòu)，底電池為娃異質(zhì)結(jié)電池，頂電池為娃薄膜電池；晶娃電池米用η型娃片襯底作為基區(qū),背表面沉積娃薄膜作為鈍化層，并在其上沉積導(dǎo)電層作為背電極，正表面沉積P型摻雜硅薄膜作為發(fā)射區(qū)；硅薄膜電池沉積在硅異質(zhì)結(jié)電池正表面上，沉積順序?yàn)棣切蛯?、本征層、ρ型層，然后在硅薄膜電池P型層上沉積透明導(dǎo)電薄膜，并在其上設(shè)置前電極。
2.如權(quán)利要求1所述的一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述疊層電池由底電池和頂電池組成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述底電池為硅異質(zhì)結(jié)電池，頂電池為硅薄膜電池。
4.如權(quán)利要求1所述的一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述異質(zhì)結(jié)底電池由N型硅片作為襯底形成電池的基區(qū)，ρ型硅薄膜作為電池發(fā)射區(qū)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述硅薄膜電池為n\i\p結(jié)構(gòu)，沉積順序?yàn)棣切蛯?、本征層、ρ型層，電池表面沉積一層透明導(dǎo)電薄膜。
6.如權(quán)利要求1-5所述太陽(yáng)電池，其特征在于:所述η型硅片可以是單晶硅片，也可以是多晶娃。
7.如權(quán)利要求1-5所述太陽(yáng)電池，其特征在于:所述鈍化層可以是η型摻雜硅薄膜，也可以是緩沖過(guò)渡層與η型摻雜硅薄膜形成的雙層或多層硅薄膜。
8.如權(quán)利要求1-5所述太陽(yáng)電池，其特征在于:所述背電極可以是金屬鋁膜，也可以是透明導(dǎo)電膜與金屬鋁膜形成的多層膜。
9.如權(quán)利要求1-5所述太陽(yáng)電池，其特征在于:所述ρ型發(fā)射區(qū)可以是P型摻雜硅薄膜，也可以是緩沖過(guò)渡層與P型摻雜硅薄膜形成的雙層或多層硅薄膜。
10.如權(quán)利要求1-5所述太陽(yáng)電池，其特征在于:所述硅薄膜可采用a-S1:H、a-SiC:H、a_SiO:H、uc-S1:H、uc_SiC:H 或 uc_SiO:H 中的任意一種或幾種組合。
11.一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池的制造方法，其步驟包括: 1)采用厚度50-300μ m,電阻率為0.5-500 Ω cm的N型單晶硅或多晶硅硅片作為襯底， 2)采用常規(guī)清洗方法清洗硅片表面， 3)在硅片背面沉積一層IO-1OOnm厚度的重?fù)诫s的硅薄膜構(gòu)成的鈍化層， 4)在鈍化層表面沉積l_3um導(dǎo)電薄膜作為背電極， 5)在N型硅片的正表面沉積厚度5-30n硅薄膜形成ρ型發(fā)射區(qū)； 6)在異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池上沉積娃薄膜，依次形成厚度5-30nm的η型層、厚度100_300nm的本征層、厚度5-30nm的ρ型層， 7)最后在薄膜電池ρ型層表面沉積厚度60-100nm的透明導(dǎo)電薄膜，并在其上設(shè)置金屬電極。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種薄膜\異質(zhì)結(jié)疊層太陽(yáng)電池及其制造方法，其特征在于它采用雙結(jié)疊層電池結(jié)構(gòu)，底電池為硅異質(zhì)結(jié)電池，頂電池為硅薄膜電池；晶硅電池采用n型硅片襯底作為基區(qū)，背表面沉積硅薄膜作為鈍化層，并在其上沉積導(dǎo)電層作為背電極，正表面沉積p型摻雜硅薄膜作為發(fā)射區(qū)；硅薄膜電池沉積在硅異質(zhì)結(jié)電池正表面上，沉積順序?yàn)閚型層、本征層、p型層，然后在硅薄膜電池p型層上沉積透明導(dǎo)電薄膜，并在其上設(shè)置前電極。本發(fā)明采用薄膜\異質(zhì)結(jié)的疊層電池結(jié)構(gòu)，由于硅薄膜材料禁帶寬度較大，硅薄膜頂電池吸收高能量的短波光，透過(guò)頂電池的光被硅異質(zhì)結(jié)底電池吸收，并可調(diào)整硅異質(zhì)結(jié)厚度，以獲得與頂電池匹配的電流密度。采用該結(jié)構(gòu)，可拓展電池的光譜相應(yīng)范圍，提高電池開(kāi)路電壓與轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)獲得較好的高溫性能。
文檔編號(hào)H01L31/076GK103178148SQ201310137759
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月21日
發(fā)明者張群芳 申請(qǐng)人:常州合特光電有限公司