P型hit太陽能電池結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，采用石墨烯薄膜作為HIT太陽能電池的窗口層可以在保證光的透過率及其的高的導(dǎo)電率的同時可以降低載流子在n-a-Si與透明導(dǎo)電薄膜層的勢壘，同時由于石墨烯薄膜高的透移率和導(dǎo)電性，從而提高電池的短路電流密度，提高效率。
【專利說明】P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]HIT太陽能電池既具有晶體硅太陽能電池的高效率和高穩(wěn)定性，同時由于制備過程中不存在高溫過程，能耗小，工藝相對簡單。因此，HIT電池還具有比單晶硅電池更好的溫度特性，在高溫下也能有較高的輸出。因此，HIT電池作為高效率、低成本的太陽能電池，近年來備受人們的關(guān)注，已經(jīng)成為太陽能電池的發(fā)展方向之一。由于非晶硅的導(dǎo)電性較差，所以在HIT的制作過程中，在電極和非晶硅層之間加一層TCO膜可以有效地增加載流子的收集。透明導(dǎo)電氧化薄膜具有光學(xué)透明和導(dǎo)電雙重功能，對有效載流子的收集起著關(guān)鍵作用，可以減少光的反射，起到很好的陷光作用，是很好的窗口層材料。目前三洋公司產(chǎn)業(yè)化的HIT電池效率已達(dá)到21%，其實驗室效率更是超過了 25.6%。其在HIT太陽能電池中均采用η型IWO薄膜作為窗口層，因為IWO薄膜的遷移率高于ITO薄膜，從而提高HIT太陽能電池的短路電流密度。
[0003]近年來，石墨烯薄膜材料作為一種新型的透明導(dǎo)電薄膜，由于其特殊結(jié)構(gòu)使其在室溫條件下具有高電子遷移率、高理論比表面積、高熱導(dǎo)率、量子隧道效應(yīng)、半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)等一系列獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，無論在理論還是實驗研究方面都展示出重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價值，更是激發(fā)起科學(xué)界對碳納米材料的又一輪研究熱潮。石墨烯是一種二維半金屬納米碳同素異形體，是由單層sp2碳原子組成的六方點陣蜂巢狀二維結(jié)構(gòu)，是石墨、富勒烯以及碳納米管的基本結(jié)構(gòu)單元。石墨烯是半金屬性材料，它有著獨特的載流子特性和無質(zhì)量的狄拉克費(fèi)米子屬性使其能夠在室溫下觀測到霍爾效應(yīng)且表現(xiàn)出很高的載流子遷移率，室溫下高達(dá)15000cm2/V.S。其電阻率僅為10_6Q/cm，比目前室溫下電阻率最低的金屬材料銀(約為1.59 X 310-6 Ω/cm)還略低些。同時石墨烯具有量子隧道效應(yīng)及半整數(shù)霍爾效應(yīng)[4]、安德森局域化的弱化現(xiàn)象、永不消失的電導(dǎo)率等特性；以及其它一些優(yōu)異的物理化學(xué)特性，如高吸附性、高化學(xué)穩(wěn)定性，高達(dá)2630m2/g的理論比表面積、鐵磁性、良好的導(dǎo)熱性(3080?5150W/(m.K))等，同時石墨烯的功函數(shù)為4.5eV_5.2eV與IWO的功函數(shù)相似。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，可以提高電池的短路電流密度，進(jìn)一步提高HIT太陽能電池的效率。
[0005]本發(fā)明提供的一種P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu):包括P型單晶硅片(I)、P型單晶硅片(I)正反面沉積本征非晶硅膜(2)，在正面的本征非晶硅薄膜(2)上沉積的N型重?fù)诫s非晶硅膜(3);在N型重?fù)诫s非晶硅薄膜(3)上沉積Si02薄膜(5)，將N型摻雜石墨烯薄膜(7)直接在Si02薄膜表面上；在正面N型摻雜石墨烯薄(7)膜上印刷銀金屬柵線正電極
(9);P型單晶硅片背面的本征非晶硅薄膜(2);在背面的本征非晶薄膜(2)上沉積P型重?fù)诫s非晶硅薄膜(4);在P型重?fù)诫s非晶硅薄膜(4)上沉積A1203薄膜￠)，在A1203薄膜(6)上沉積IWO透明導(dǎo)電薄膜⑶；在背面透明的IWO導(dǎo)電薄膜⑶上印刷銀金屬柵線電極(10);本征非晶硅層厚度在5-15nm。所述的N型摻雜石墨烯薄膜(7)的石墨烯的摻雜濃度為 113Cm 2O
[0006]上述的P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的本征非晶硅層(2)、η型重?fù)诫s非晶硅層(3)、P型重?fù)诫s非晶硅層(4)、Si02薄膜(5)、Al2O3薄膜(6)緩沖層均采用PECVD沉積。
[0007]上述P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，所述的IWO薄膜⑶采用脈沖激光沉積法進(jìn)行沉積，沉積的厚度約為80nm。
[0008]其中所有的本征非晶硅層和η型、P型重?fù)诫s非晶硅層及Si02以及A1203薄膜緩沖層均采用PECVD沉積，背面的IWO薄膜采用脈沖激光沉積法進(jìn)行沉積。
[0009]有益技術(shù)效果:本發(fā)明中采用石墨烯薄膜作為HIT太陽能電池的窗口層可以在保證光的透過率及其的高的導(dǎo)電率的同時可以降低載流子在n-a-Si與透明導(dǎo)電薄膜層的勢壘，同時由于石墨烯薄膜高的透移率和導(dǎo)電性，從而提高電池的短路電流密度，提高效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖中，1.P型單晶硅片，2.本征非晶硅膜，3.N型重?fù)诫s非晶硅膜，4.P型重?fù)诫s非晶硅膜，5.Si02薄膜，6.Al2O3薄膜，7.N型摻雜石墨烯薄膜，8.1WO透明導(dǎo)電膜，9.正面電極，10.背面電極。

【具體實施方式】
[0012]實施例1:所有的本征非晶硅層和η型、P型重?fù)诫s非晶硅層及正面的Si02和反面的A1203薄膜插層均采用PECVD沉積，而N型摻雜石墨烯透明導(dǎo)電薄膜為直接轉(zhuǎn)移到Si02薄膜表面，背面的IWO薄膜采用PLD方法進(jìn)行沉積。制備過程為:
[0013]1.清洗制絨。在單晶硅片上做成大小均勻的金字塔結(jié)構(gòu)，且硅片的表面要求光亮，無斑點，劃痕，水痕等。
[0014]2.PECVD0采用PECVD分別沉積本征非晶硅薄膜(i_a_Si)，N型重?fù)诫s非晶硅薄膜(n-a-Si), P型重?fù)诫s非晶硅薄膜(p-a-Si)以及正面的S12和反面的A1203層，本征非晶娃層厚度在5nm。
[0015]3.將N型的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至Si02薄膜的表面，石墨烯的摻雜濃度為113CnT2。
[0016]4.脈沖激光沉積(PLD):采用PLD方法沉積HIT電池背面的IWO薄膜，沉積的厚度約為80nm，沉積的基底溫度為150度，同時通入氬氣與氧氣，且氧氣/氬氣比為0.150.2。
[0017]5.絲網(wǎng)印刷工藝。用絲網(wǎng)印刷工藝印刷低溫銀漿料，做所有正反面柵電極。烘干溫度為140度，燒結(jié)溫度為200度。
[0018]實施例2:所有的本征非晶硅層和η型、P型重?fù)诫s非晶硅層及正面的Si02和反面的A1203薄膜插層均采用PECVD沉積，而N型摻雜石墨烯透明導(dǎo)電薄膜為直接轉(zhuǎn)移到Si02薄膜表面，背面的IWO薄膜采用PLD方法進(jìn)行沉積。制備過程為:
[0019]2.清洗制絨。在單晶硅片上做成大小均勻的金字塔結(jié)構(gòu)，且硅片的表面要求光亮，無斑點，劃痕，水痕等。
[0020]2.PECVD。采用PECVD分別沉積本征非晶硅薄膜(i_a_Si)，N型重?fù)诫s非晶硅薄膜(n-a-Si), P型重?fù)诫s非晶硅薄膜(p-a-Si)以及正面的S12和反面的A1203層，本征非晶娃層厚度在15nm。
[0021]3.將N型的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至Si02薄膜的表面，石墨烯的摻雜濃度為113CnT2。
[0022]4.脈沖激光沉積(PLD):采用PLD方法沉積HIT電池背面的IWO薄膜，沉積的厚度約為80nm，沉積的基底溫度為150度，同時通入氬氣與氧氣，且氧氣/氬氣比為0.2。
[0023]5.絲網(wǎng)印刷工藝。用絲網(wǎng)印刷工藝印刷低溫銀漿料，做所有正反面柵電極。烘干溫度為140度，燒結(jié)溫度為200度。
[0024]實施例3:所有的本征非晶硅層和η型、P型重?fù)诫s非晶硅層及正面的Si02和反面的A1203薄膜插層均采用PECVD沉積，而N型摻雜石墨烯透明導(dǎo)電薄膜為直接轉(zhuǎn)移到Si02薄膜表面，背面的IWO薄膜采用PLD方法進(jìn)行沉積。制備過程為:
[0025]3.清洗制絨。在單晶硅片上做成大小均勻的金字塔結(jié)構(gòu)，且硅片的表面要求光亮，無斑點，劃痕，水痕等。
[0026]2.PECVD0采用PECVD分別沉積本征非晶硅薄膜(i_a_Si)，N型重?fù)诫s非晶硅薄膜(n-a-Si), P型重?fù)诫s非晶硅薄膜(p-a-Si)以及正面的S12和反面的A1203層，本征非晶娃層厚度在10nm。
[0027]3.將N型的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至Si02薄膜的表面，石墨烯的摻雜濃度為113CnT2。
[0028]4.脈沖激光沉積(PLD):采用PLD方法沉積HIT電池背面的IWO薄膜，沉積的厚度約為80nm，沉積的基底溫度為150度，同時通入氬氣與氧氣，且氧氣/氬氣比為0.18。
[0029]5.絲網(wǎng)印刷工藝。用絲網(wǎng)印刷工藝印刷低溫銀漿料，做所有正反面柵電極。烘干溫度為140度，燒結(jié)溫度為200度。
【權(quán)利要求】
1.一種P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu):包括P型單晶硅片(1)、P型單晶硅片(I)正反面沉積本征非晶硅膜(2)，在正面的本征非晶硅薄膜(2)上依次沉積N型重?fù)诫s非晶硅膜(3)、Si02薄膜(5)和N型摻雜石墨烯薄膜(7)，在正面N型石墨烯薄膜(7)上印刷銀金屬柵線正電極(9);在N型單晶硅片背面的本征非晶硅薄膜(2)上依次沉積P型重?fù)诫s非晶硅薄膜(4)、沉積Al2O3薄膜(6)和IWO透明導(dǎo)電薄膜(8)，在背面透明的IWO導(dǎo)電薄膜⑶上印刷銀金屬柵線電極(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的N型摻雜石墨烯薄膜(7)的石墨烯的摻雜濃度為1013cm_2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的本征非晶硅層(2)、η型重?fù)诫s非晶硅層(3)、P型重?fù)诫s非晶硅層⑷、Si02薄膜(5)、Al2O3薄膜(6)緩沖層均采用PECVD沉積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的本征非晶硅層厚度(2)在 5-15nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P型HIT太陽能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的IWO薄膜(8)采用脈沖激光沉積法進(jìn)行沉積，沉積的厚度約為80nm。
【文檔編號】H01L31/0747GK104300026SQ201410592135
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】高影 申請人:高影