一種疊層薄膜電池的制備方法及疊層薄膜電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及疊層薄膜電池的制備方法及疊層薄膜電池。
【背景技術(shù)】
[0002]在光伏領(lǐng)域中，目前常規(guī)的疊層薄膜電池基本都是通過隧穿結(jié)連接的疊層薄膜電池結(jié)構(gòu)，例如:專利US2006/0043517所公開的電池結(jié)構(gòu)(參考該專利公開文本中的附圖)。由于非晶硅與微晶硅之間需要本征硅或硅的化合物形成隧穿結(jié)，而這會對光進行吸收，這樣到達(dá)微晶硅的光會相應(yīng)減小，進而導(dǎo)致微晶硅電池對光的利用率相應(yīng)減小，最終使得微晶硅層電池的轉(zhuǎn)化效率降低。此外，在上述疊層薄膜電池中，由于中間層的反射性差，短波段的光不能被有效反射至頂電池(即非晶硅電池)，而底電池(微晶電池)對于短波段的光利用率極低。這不僅造成了短波段光的浪費，而且也會造成頂電池的電流較小，這樣會直接導(dǎo)致頂電池與底電池電流的失配，從而進一步導(dǎo)致成整個疊層薄膜電池的電流減小，整個疊層薄膜電池的效率降低。
[0003]為了解決由于隧穿結(jié)而造成的疊層薄膜電池效率降低的問題，業(yè)界開始廣泛研宄采用透明導(dǎo)電氧化物層(TCO)作為疊層薄膜電池中間層的技術(shù)，這對疊層薄膜電池效率的提高起到了積極的作用。專利申請EP1478030A1、JP2003347572、CN201010138623以及CN201110282533.X中雖然對于采用TCO作為中間層制備的疊層薄膜電池有所涉及，但沒有涉及到TCO中間層在疊層薄膜電池應(yīng)用時的電池結(jié)構(gòu)，特別是沒有涉及到具有多個電池串聯(lián)時的疊層薄膜電池組件結(jié)構(gòu)。
[0004]日本專利(Japanese Patent Laying-open N0.2002-261308)對TCO作為中間層進行實際應(yīng)用時的電池結(jié)構(gòu)進行了專利申請(參考專利申請文本中的Fig.32)?？梢钥闯?，在該專利文本所公開的工藝中，需要經(jīng)過四次劃激光工序才可以其所要保護的電池結(jié)構(gòu)。相比于傳統(tǒng)工藝中經(jīng)過三次激光即可實現(xiàn)具有一體化串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電池工藝，這種操作額外增加了激光劃線絕緣的時間和成本。此外，由于采用了四次激光劃線工藝，增加了電池有效面積的損失。這在一定程度上會削弱TCO作為中間層帶來效率提高的效應(yīng)。
[0005]因此目前需要一種制備方法，可以采用TCO作為中間層制備疊層薄膜電池，且不會增加激光劃線工藝，也不會增加電池有效面積的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中制備疊層薄膜電池的方法存在的缺陷，本發(fā)明提供一種疊層薄膜電池的制備方法以及采用該方法制備的疊層薄膜電池。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種疊層薄膜電池的制備方法，包括:
[0008]a)提供一透明襯底100，在所述透明襯底100上形成第一透明導(dǎo)電氧化物層200 ；
[0009]b)在所述第一透明導(dǎo)電氧化物層200上形成非晶硅PIN結(jié)層300 ；
[0010]c)在所述非晶硅PIN結(jié)層300上形成第二透明導(dǎo)電氧化物層400 ；
[0011]d)在所述第一透明導(dǎo)電氧化物層200，所述非晶硅PIN結(jié)300和所述第二透明導(dǎo)電氧化物層400上形成第一開口 Pl ；
[0012]e)在所述第二透明導(dǎo)電氧化物層400上形成微晶硅PIN結(jié)層500，所述微晶硅PIN結(jié)層500填充所述第一開口 Pl ；
[0013]f)在所述微晶硅PIN結(jié)層500，所述第二透明導(dǎo)電氧化物層400和所述非晶硅PIN結(jié)層300上，緊鄰所述第一開口 Pl形成第二開口 P2 ；
[0014]g)在所述微晶硅PIN結(jié)層500上形成第三透明導(dǎo)電氧化物層600，所述第三透明導(dǎo)電氧化物層600填充所述第二開口 P2，并與第一透明導(dǎo)電氧化物層相連接；
[0015]h)在所述第三透明導(dǎo)電氧化物層600，所述微晶硅PIN結(jié)層500，所述第二透明導(dǎo)電氧化物層400和所述非晶硅PIN結(jié)層300上，緊鄰所述第二開口 P2形成第三開口 P3 ；
[0016]所述第三開口 P3相對于所述第一開口 Pl位于所述第二開口 P2的另一側(cè)；
[0017]i)在所述第三透明導(dǎo)電氧化物層600上形成電極700。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個【具體實施方式】，在所述疊層薄膜電池的一側(cè)只形成第一開口
Plo
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個【具體實施方式】，采用激光燒蝕的方式形成所述第一開口 P1、所述第二開口 P2和所述第三開口 P3。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，采用紫外激光燒蝕形成所述第一開口 P1。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，采用綠光激光燒蝕形成所述第二開口 P2。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，采用綠光激光燒蝕形成所述第三開口 P3。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，所述第一開口 P1、所述第二開口 P2和所述第三開口 P3的相鄰邊緣的距離為10-200 μ m。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，所述襯底100的材料包括:透明玻璃、透明塑料襯底。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的又一個【具體實施方式】，所述第二透明導(dǎo)電氧化物層400的厚度為5nm ?10nm0
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種疊層薄膜電池，其特征在于，所述疊層薄膜電池采用本發(fā)明提供的任意一種疊層薄膜電池的制備方法制備而成。
[0027]本發(fā)明采用TCO代替?zhèn)鹘y(tǒng)疊層電池結(jié)構(gòu)中本征硅或硅化合物形成的隧穿結(jié)，起到使疊層電池中子電池串聯(lián)的作用，不僅可以有效減小隧穿結(jié)對光的吸收，提高底電池對光的吸收，而且可以提高中間層對短波長光的反射，提高頂電池對光的利用，進而提高整個疊層薄膜電池的光轉(zhuǎn)化效率。本發(fā)明采用三次激光劃線工藝，不增加激光劃線工藝的時間和成本，不會增加電池有效面積的損失，可充分發(fā)揮TCO作為中間層時帶來的電池效率增益的作用。
【附圖說明】
[0028]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0029]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明提供的一種疊層薄膜電池的制備方法的一個【具體實施方式】的流程示意圖；
[0030]圖2?圖10所示為根據(jù)本發(fā)明提供的一種疊層薄膜電池的制備方法中該疊層薄膜電池的結(jié)構(gòu)變化示意圖；
[0031]附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
【具體實施方式】
[0032]下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進行描述。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。
[0033]參考圖1，圖1所示為根據(jù)本發(fā)明提供的一種疊層薄膜電池的制備方法的一個【具體實施方式】的流程示意圖。
[0034]步驟SlOl，提供一透明襯底100，在所述透明襯底100上形成第一透明導(dǎo)電氧化物層200，如圖2所示。
[0035]本發(fā)明中采用玻璃作為襯底100，除了透明玻璃之外，還可以采用透明塑料作為襯底100。在襯底100上形成的第一透明導(dǎo)電氧化物層200可采用氧化鋅(ZnO)材料沉積而成。
[0036]可選的，第一透明導(dǎo)電氧化物層200還可采用二氧化硅、氧化錫、氧化鋅組合形成的復(fù)合透明導(dǎo)電膜代替氧化銦銻或單層透明導(dǎo)電膜。復(fù)合膜具有阻擋離子污染、增大入射光吸收和抗等離子還原反應(yīng)的效果。
[0037]可選的，可以采用常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)技術(shù)和派鍍技術(shù)(Sputter Deposit1n System)形成所述第一透明導(dǎo)電氧化物層200。優(yōu)選的，采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)法生長的ZnO薄膜來形成第一透明導(dǎo)電氧化物層200。
[0038]步驟S102，在所述第一透明導(dǎo)電氧化物層200上形成非晶硅PIN結(jié)層300，如圖3所示。
[0039]由于在PIN結(jié)構(gòu)電池中，非晶硅P層300P是受光面，因此制備工藝要求嚴(yán)格，其不僅要有尚的電導(dǎo)率，小的串聯(lián)電阻，還要有$父尚的光透射率。
[0040]非晶硅P層300P選用P型硼摻雜非晶硅材料制成。
[0041]可以采用化學(xué)氣相沉積法、激光脈沖沉積法、分子束外延法、濺射法、增強化學(xué)氣相沉積等方法形成非晶硅P層300P。
[0042]非晶硅I層3001可采用化學(xué)氣相沉積法沉積非晶硅材料形成。在非晶硅太陽能電池中，由于載流子的短壽命和低迀移率，使光生載流子的擴散長度大大低于電池的厚度，光生載流子只有漂移運動而無擴散運動。因此，大多數(shù)光生載流子必須在電池內(nèi)部電場的驅(qū)動下才能被電極收集，否則會因復(fù)合而煙滅。作為有源區(qū)，非晶硅本征吸收層即非晶硅I層3001肩負(fù)著光生載流子的產(chǎn)生與收集，因此非晶硅太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率強烈地依賴于非晶硅I層3001的質(zhì)量。
[0043]非晶硅N層300N—般要求有重?fù)诫s，有較高的電導(dǎo)率。一方面，非晶硅N層300N能與非晶硅i層3001之間形成低的勢皇；另一方面，能與導(dǎo)電電極形成良好的歐姆接觸。
[0044]非晶硅N層300N可以采用化學(xué)氣相沉積法、激光脈沖沉積法、分子束外延法、濺射法和/或其他合適的方法形成。
[0045]步驟S103，在所述非晶硅PIN結(jié)層300上形成第二透明導(dǎo)電氧化物層400，如圖4所示。
[0046]第二透明導(dǎo)電氧化物層400可采用氧化鋅(ZnO)材料沉積而成?？蛇x的，第二透明導(dǎo)電氧化物層400還可采用二氧化硅、氧化錫、氧化鋅組合形成的復(fù)合透明導(dǎo)電膜代替氧化銦銻或單層透明導(dǎo)電膜。復(fù)合膜具有阻擋離子污染、增大入射光吸收和抗等離子還原反應(yīng)的效果。
[0047]可選的，可以采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)和濺鍍技術(shù)形成所述第二透明導(dǎo)電氧化物層400。優(yōu)選的，采用LP