專利名稱：單室沉積非晶硅疊層太陽能電池及制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種非晶硅雙結疊層太陽能電池及制造方法，確切的說是一種單室沉積非晶硅疊層太陽能電池制造，屬于一種疊層薄膜太陽能電池技術領域。
背景技術：
目前，疊層非晶硅太陽能電池是在單結非晶硅太陽能電池技術基礎上發(fā)展起來的，疊層電池由于其多結，電池光電性能穩(wěn)定性和光電穩(wěn)定轉化效率等方面，與單結電池性能相比，穩(wěn)定性和穩(wěn)定轉化效率有較大幅度的提高。在現(xiàn)有技術多室沉積系統(tǒng)中，制備非晶硅和微晶硅膜的技術包括了如下環(huán)節(jié)第一步將玻璃基片放入進真空室；第二步通過過渡室；第三步進入頂電池的非晶硅p層沉積室；第四步沉積非晶硅p層；第五步通過第五過渡室進入頂電池的非晶硅I層在第五室沉積非晶硅I層；第六步經第六過渡室進入第七室沉積頂電池的微晶硅n層；第八步，由第八過渡室進入第九室沉積底電池的微晶硅p層；第十步經第十過渡室進入第十一室沉積底電池的非晶硅I層；再由第十二過渡室進入第十三室沉積底電池的非晶硅n層；最后進入第十四室卸片，完成雙結疊層非晶硅、微晶硅膜的沉積。由此看得出，多室沉積技術生產疊層非晶硅太陽能電池存在兩個明顯缺點，一是由于沉積非晶硅、微晶硅膜需要十四個連續(xù)在線真空室，其設備復雜，造價昂貴，而且設備的控制和維護成本費用很高。二是玻璃基片在真空室之間的移動以及真空室的抽氣和充氣等環(huán)節(jié)多，易造成時間延誤，降低生產效率。為克服多室沉積技術的不足，技術又由復雜回到簡單。回到單室沉積技術的研究和探討。如發(fā)表在太陽能學報，1995年7月，Vol.16，No.3的“大面積集成型a-SiC:H/a-Si:H疊層太陽能電池的研制”(以下簡稱文件1，)和發(fā)表的國外雜志的Solar Energy Materials and Solar cells v46n2 May 1997.P157-172“用單室反應器和高速VHF-GD法沉積的穩(wěn)定轉化效率為9％的a-Si:H/a-Si:H疊層太陽能電池”(a-Si:H/a-Si:H stacked cell with 9％stabiliz edefficiency deposited in a single-chamber reactor at high rate due to VHF-GD)以下簡稱文件2。兩篇論文從不同的角度探討了單室沉積系統(tǒng)的理論和優(yōu)化疊層太陽能電池性能的可行性，但沒有涉及到具體工藝和完整的技術方案。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個目的是利用單室沉積技術，創(chuàng)造一種低成本大規(guī)模生產非晶硅雙結疊層太陽能電池，在單室沉積系統(tǒng)中放置兩個以上沉積夾具；用分子泵取代擴散泵，加速抽真空，利用氬離子轟擊和氬氣沖洗，以減少膜層間沉積污染。
本發(fā)明的另一個目的在a-Si:H/a-Si:H雙結疊層太陽能電池的疊層之間，即在頂電池I層非晶硅膜表面，制備第一層氧化物阻擋層；在頂層電池N層微晶硅膜表面制備第二道氧化物阻擋層，在每層薄膜沉積之后，均采用氬離子轟擊配與高純氬氣沖洗，減少膜層之間交叉污染。
本發(fā)明的又一個目的是在玻璃基片放入真空室之前，由烘箱預熱，并與真空室同時完成加熱，可節(jié)約30分鐘的等待時間。采用均勻化布氣、等離子體均勻化和均勻化加熱技術，實現(xiàn)355×1220mm2大面積均勻沉積非晶硅膜和微晶硅膜。
技術方案為了實現(xiàn)本發(fā)明提出任務，單室生產雙結疊層非晶硅太陽能薄膜電池，基本包括以下環(huán)節(jié)和工藝步驟，將玻璃基片預熱，入真空室；沉積頂電池PIN非晶硅、微晶硅薄膜；制備底電池PIN非晶硅、微晶硅膜，其特征在于還包括a、預熱，透明導電玻璃在烘箱中預熱；b、將導電玻璃連同多個沉積夾具推入單室沉積系統(tǒng)中；c、啟動分子泵高真空抽氣系統(tǒng)抽真空；d、a-Si:H/a-Si:H疊層太陽能電池，是在一個大容量真空室中沉積制備，大面積玻璃基片上沉積八層非晶硅、微晶硅膜和氧化物阻擋層，以優(yōu)化隧道結；e、在單室沉積過程中采用氬離子轟擊和高純氬氣清洗真空室，以減少沉積層與層之間污染。
本發(fā)明采用單室系統(tǒng)，完成了制備疊層非晶硅太陽能薄膜電池半成品。它是在前期準備工作好的條件下進行，前期準備包括采用常壓CVD或磁控濺射法在玻璃基片上鍍制一層SnO2或ZnO或ITO透明導電膜；通過化學腐蝕法刻蝕透明導電膜，形成透明導電膜電極圖形；或采用激光刻劃透明導電膜形成電極圖形；清洗具有圖形的透明導電玻璃。
經過后期制作加工成最終產品，在此不贅述。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，單室沉積雙結疊層非晶硅太陽能電池及制造方法，其技術特征是第一步、預加熱，將導電玻璃放入兩個以上的沉積夾具中并推進預烘箱中加熱；第二步、將加熱到預定溫度的透明導電玻璃連同沉積夾具推入單室沉積系統(tǒng)中；第三步、啟動分子泵，給高真空抽氣系統(tǒng)抽真空，待真空度達到預定值時停止抽氣，并充入P層工作氣體，同時打開低真空抽氣系統(tǒng)抽氣，調整工作氣體的流量及抽氣速率；第四步、輝光放電沉積頂電池的納晶化P層非晶硅膜；第五步、用氬離子轟擊和高純氬氣反復沖洗真空室；第六步、真空室沉積I層，充入工作氣體，調整沉積工藝參數，輝光放電沉積頂電池的I層非晶硅膜；第七步、制備氧化物薄膜層，將沉積工藝條件調整為制備氧化物薄膜層的工藝條件，制備頂電池I層非晶硅膜和頂電池N層微晶硅膜之間的氧化物薄層，形成第一層氧化物阻擋層；第八步、充入高純氬氣沖洗真空室，將N層工作氣體充入真空室中，調整沉積工藝條件為沉積頂電池微晶硅N層的工藝條件，進行輝光放電沉積頂電池的N層微晶硅膜；第九步、通入制備氧化物薄層的工作氣體，制備頂電池N層微晶硅膜和底電池P層微晶硅膜之間的氧化物薄層，形成第二層氧化物阻擋層；第十步、通入沉積底電池P層微晶硅膜的工作氣體，調整沉積工藝條件為沉積底電池微晶硅P層的值，進行輝光放電沉積底電池的P層微晶硅膜；第十二步、通入沉積底電池I層非晶硅膜的工作氣體，調整沉積工藝條件為沉積底電池非晶硅I層的值，進行輝光放電沉積底電池的I層非晶硅膜；第十三步、通入沉積底電池N層非晶硅膜的工作氣體，調整沉積工藝條件為沉積底電池非晶硅N層的值，進行輝光放電沉積底電池的N層非晶硅膜；第十四步、從以上第五步開始，每完成一層薄膜沉積后，都要對真空室進行清洗，包括夾具和膜層，用氬離子轟擊和高純氬氣反復沖洗，并用分子泵抽高真空，完成疊層非晶硅薄膜電池的半成品制備。
本發(fā)明，前期準備，首先采用常壓CVD或磁控濺射法在玻璃基片上鍍制一層SnO2或ZnO或ITO透明導電膜；通過化學腐蝕法刻蝕透明導電膜，形成透明導電膜電極圖形；或采用激光刻劃法刻劃透明導電膜形成電極圖形；用超聲清洗機和自動連續(xù)清洗機清洗已形成透明導電膜電極圖形的透明導電玻璃。沉積完非晶硅、微晶硅膜的半成品電池板放入激光刻劃機中，按照事先設計的電池節(jié)數、互聯(lián)方式和圖形結構，對非晶硅、微晶硅膜進行激光刻劃、形成相鄰電池單元之間的連接通路?？虅澐蔷Ч?、微晶硅膜的半成品電池板放入蒸鋁機中，按照事先設計的背電極圖形，用真空蒸發(fā)法蒸鍍鋁背電極并實現(xiàn)相鄰電池單元之間的電氣連接，形成大面積的集成化非晶硅雙結疊層太陽能電池板；或將已刻劃非晶硅、微晶硅膜的半成品電池板，采用絲印的方法按照事先設計的背電極圖形，絲印碳漿電極，或銀漿電極，或其他導電漿料電極。采用具有超強粘附性和韌性的高分子材料由絲印形成背漆保護層。采用防腐蝕、可焊性良好的特殊漿料制作可焊電極。采用EVA乙酸-乙酸乙烯共聚物、TEDLAR聚氟乙烯以及特殊密封膠等高分子材料對電池板進行層壓封裝，即得到最終的成品電池板。
積極效果本發(fā)明的采用單室沉積系統(tǒng)沉積構成非晶硅疊層電池主體部分的非晶硅和微晶硅膜，大大減少了設備投資，并顯著簡化了工藝，提高了生產效率，同時也減少了設備運行和維護成本，另外，采用分子泵高真空抽氣系統(tǒng)取代擴散泵，可大大減少對非晶硅、微晶硅膜的污染并減少相鄰膜層間沉積的等待時間，因此，在保證電池性能的情況下，可大大降低非晶硅疊層太陽能電池的生產成本，使產品具有極高的性價比。由單室沉積制備疊層非晶硅薄膜電池過程不難看出，單室沉積系統(tǒng)盡可能模擬多室連續(xù)在線沉積的沉積環(huán)境。真空室清洗采用氬離子轟擊和高純氬氣反復沖洗，減少因在一個室內沉積污染，使其最小。最終要性價比最合理。本發(fā)明也特別注重沉積過程中，清除各層殘留尾氣。
此前，國內外也有論文報道采用單真空室制備非晶硅疊層太陽能電池，但他們并沒有對所采用的單室沉積系統(tǒng)設備和工藝技術及其優(yōu)點進行詳細具體的論述。僅對非晶硅膜的沉積工藝及其性能優(yōu)化進行了研究，如文件2中使用了啞元層(dummy layer)來減少污染和漸變稀釋濃度的I層沉積法等工藝，而沒有詳細具體的完整實施方案，而本發(fā)明所采用的單室沉積系統(tǒng)經過優(yōu)化設計，單室真空室可同時放置兩個以上大容量的沉積夾具，并以分子泵取代擴散泵，大大加快真空室的抽氣速率，可大容量地快速沉積非晶硅膜和微晶硅膜，因此生產成本可大大降低。在頂電池的I層非晶硅和頂電池的N層微晶硅之間及頂電池的N層微晶硅和底電池的P層微晶硅之間采用氧化物阻擋層，可防止雜質相互擴散，優(yōu)化隧道結性能。這一措施在采用單室沉積系統(tǒng)的工藝中尤其重要，因為在單室沉積系統(tǒng)中沉積晶硅膜和微晶硅膜時，不可避免地存在前后膜層間的雜質交叉污染，這種污染會引起各層膜不同程度的性能衰退，尤其對I層非晶硅、N層微晶硅間和隧道結，這種性能的衰退影響更大，而且相鄰膜層還會在后續(xù)的加工過程中，因加熱使雜質相互擴散，I層非晶硅和隧道結的性能將急劇衰退，因此本發(fā)明在頂電池的I層非晶硅和頂電池的N層微晶硅之間及頂電池的N層微晶硅和底電池的P層微晶硅之間采用氧化物阻擋層，防止相鄰膜層間的雜質相互擴散，文件1和文件2中均沒有提到該項技術。在沉積完一層膜后，采用氬離子轟擊和高純氬氣進行沖洗，可大大減少層與層之間的交叉污染，本發(fā)明所采用的氬離子轟擊和高純氬氣進行沖洗的方法不會象傳統(tǒng)的CO2等離子體清洗方法那樣額外引入碳、氧等新的雜質，碳、氧等雜質對I層非晶硅和隧道結的性能有較大的衰減作用。上述這些措施和工藝方法較大地提高了疊層電池的整體電性能和穩(wěn)定性。
本發(fā)明非晶硅雙結疊層太陽能電池及制造方法的優(yōu)勢還在于，通過采用廉價生產設備---單室沉積系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的多室連續(xù)式沉積系統(tǒng)，和與這種生產設備相適應的、優(yōu)化的各種工藝方法，如隧道結優(yōu)化技術、氬離子轟擊清洗工藝、分子泵高真空抽氣系統(tǒng)、優(yōu)質I層本征非晶硅沉積技術等，不但提高了非晶硅雙結疊層太陽能電池的穩(wěn)定轉換效率和性能穩(wěn)定性，而且大幅度地降低了生產成本。


結合本發(fā)明的產品結構圖，對本發(fā)明的技術內容作進一步說明附圖是本發(fā)明的結構示意圖。
其中，1是背電極層，2是底電池的非晶硅a-Si:HN2層，3是底電池的本征非晶硅a-Si:HI2層，4是底電池的微晶硅μc-SiP2層，5是第二層氧化物阻擋層，6是頂電池的微晶硅μc-SiN1層，7是第一層氧化物阻擋層，8是頂電池的本征非晶硅a-Si:HI1層，9是頂電池的納晶化非晶硅a-SiP1層，10是透明導電膜層，11是玻璃基片，12是頂電池，13是隧道結，14是底電池。
以附圖為來例詳細說明本發(fā)明非晶硅雙結疊層太陽的技術內容、工藝原理及其步驟在面積為355×406-355×1220毫米平方玻璃基片上，采用濺射法、或CVD法沉積一層面電阻在40Ω/□以下，透光率在82％以上的ZnO或ITO或SnO2透明導電膜，在已鍍制透明導電膜(指ZnO或ITO)的玻璃基片上采用絲網印刷的方法按照已設計的透明導電膜電極圖形絲印一層厚約200μm耐酸油墨，并放入烘箱中，在80℃的溫度下恒溫固化3分鐘，將已固化好耐酸油墨的導電玻璃放入FeCl3、HCl和水的混合溶液(FeCl3∶HCl∶H2O＝7∶10∶12)中，在55℃～65℃的溫度下刻蝕60秒鐘，將沒有耐酸油墨的裸露透明導電膜腐蝕掉形成透明電極圖形，用氫氧化鈉溶液去除耐酸油墨并清洗干凈；或者采用功率為1.5W～2.2W的紅光激光(波長1064nm)刻劃透明導電膜(指SnO2)形成透明電極圖形并清洗干凈。技術特征在于1)將已做好透明電極圖形的導電玻璃放入兩個以上的沉積夾具中，并推進烘箱中預加熱到220～230℃；2)同時，將沉積真空室進行抽真空，并加熱到220～230℃，將已加熱到預定溫度的導電玻璃連同沉積夾具推入沉積真空室中，使用氬離子轟擊和高純氬氣對真空室反復進行清洗；3)啟動分子泵抽高真空，當真空度達到6.0～9.0×10-3Pa時，充入沉積頂電池P層非晶硅的工作氣體，將其他工藝條件調整為沉積P層非晶硅的工藝條件，以13.56MHz的射頻頻率或70MHz(VHF)的頻率進行輝光放電；4)在透明導電膜表面沉積膜厚100～120的納晶化P層非晶硅膜，沉積完納晶化P層非晶硅膜后，將殘留尾氣抽出真空室外；
5)用氬離子轟擊和高純氬氣對真空室反復進行清洗并啟動分子泵抽高真空，充入沉積頂電池I層非晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積頂電池I層非晶硅的工藝條件，進行輝光放電，在已沉積的納晶化P層非晶硅膜表面上沉積膜厚約700～800的I層非晶硅膜；6)沉積完I層非晶硅膜后，將殘留尾氣抽出真空室外，用氬離子轟擊和高純氬氣對真空室反復進行清洗并啟動分子泵抽高真空；7)通入制備氧化物薄層的工作氣體，將工藝條件調整為沉積頂電池I層非晶硅膜和頂電池N層微晶硅膜之間的氧化物薄層的工藝條件，并在頂電池I層非晶硅膜表面制備一層膜厚40?！?0的氧化物阻擋層；8)沉積完氧化物阻擋層后，將殘留尾氣抽出真空室外，對真空室進行清洗和抽高真空；9)充入沉積頂電池N層微晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積頂電池N層微晶硅的工藝條件，在已沉積的氧化物阻擋層表面上沉積膜厚約200的N層微晶硅膜，沉積完N層微晶硅膜后，清洗真空室和抽高真空；10)，通入制備氧化物薄層的工作氣體，將工藝條件調整為沉積頂電池N層微晶硅膜和底電池P層微晶硅膜之間的氧化物薄層阻擋層的工藝條件，并在頂電池N層微晶硅膜表面制備一層膜厚40?！?0的氧化物阻擋層，沉積完氧化物阻擋層后，清洗真空室和抽高真空；11)充入沉積底電池P層微晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積底電池P層微晶硅的工藝條件，在已沉積的氧化物阻擋層表面上沉積膜厚約100?！?20的P層微晶硅膜，沉積完P層微晶硅膜后，清洗真空室和抽高真空；12)充入沉積底電池I層非晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積底電池I層非晶硅的工藝條件，進行輝光放電，在已沉積的底電池P層微晶硅膜表面上沉積膜厚約3400?！?700的I層非晶硅膜；13)沉積完I層非晶硅膜后，清洗真空室和抽高真空，充入沉積底電池N層非晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積底電池N層非晶硅的工藝條件，在已沉積的底電池I層非晶硅膜表面上沉積膜厚約280～300的N層非晶硅膜。
將上述已沉積完非晶硅、微晶硅膜的半成品電池板放入激光刻化機中，以波長530nm的綠光，激光功率為0.2W～0.7W，按照與ITO圖形相對應的結構，對非晶硅、微晶硅膜進行刻化，形成相鄰電池單元之間的連接通路；用真空蒸發(fā)法在已刻劃非晶硅、微晶硅膜的半成品電池表面蒸鍍鋁背電極并實現(xiàn)相鄰電池單元之間的電氣連接，形成大面積的集成化非晶硅雙結疊層太陽能電池板；采用100T的聚脂網版在已蒸鍍鋁背電極太陽能電池表面絲印具有超強粘附性和韌性的高分子材料，在155℃～160℃下固化30分鐘，形成太陽能電池的保護層。
最佳實施例例1
(1)首先，在355×1220×3(mm3)玻璃上，采用磁控濺射法沉積一層厚1200，面電阻15Ω/□的ITO透明導電膜；(2)在已鍍上ITO膜的導電玻璃上，采用120T的鋼絲網版，按集成型設計的圖形絲印一層耐酸油墨保護層，將已印好耐酸油墨保護層的導電玻璃放入烘箱中，在80℃溫度下，恒溫3分鐘，固化耐酸油墨保護層；(3)將已固化好耐酸油墨保護層的導電玻璃放入FeC13(35Kg)+HCl(42.5升)+DI水(60升)的混合腐蝕溶液中，調整腐蝕溶液的溫度在55～65℃，在腐蝕溶液中腐蝕ITO透明導電膜60秒，腐蝕完后，將導電玻璃放入5％的NaOH溶液中去除耐酸油墨，并用清洗機清洗干凈，得到了集成型排列的ITO透明導電膜電極；(4)將已制作好ITO透明電極的導電玻璃放入四個沉積夾具并推進預烘箱中，在225℃溫度下進行預加熱1小時左右；(5)將已加熱好的導電玻璃連同夾具放入單室沉積系統(tǒng)中，使用氬離子轟擊和高純氬氣對真空室反復進行清洗，啟動分子泵抽高真空，當真空度達到9.0×10-3Pa時，充入沉積頂電池納晶化P層非晶硅的工作氣體，將其工藝條件調整為沉積頂電池P層非晶硅的工藝條件，沉積壓力85Pa，沉積溫度230℃，以13.56MHz的射頻頻率、135W的放電功率進行輝光放電，在透明導電膜表面沉積膜厚約100的納晶化P層非晶硅膜；(6)沉積完納晶化P層非晶硅膜后，將殘留尾氣抽出真空室外，使用氬離子轟擊和高純氬氣對真空室反復進行清洗，并啟動分子泵抽高真空，充入沉積頂電池I層非晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積頂電池I層非晶硅的工藝條件，沉積壓力80Pa，沉積溫度230℃，以13.56MHz的射頻頻率、120W的放電功率進行輝光放電，在已沉積的P層非晶硅膜表面上沉積膜厚約800的I層非晶硅膜；(7)沉積完I層非晶硅膜后，將殘留尾氣抽出真空室外，使用氬離子轟擊和高純氬氣對真空室反復進行清洗，并啟動分子泵抽高真空，通入制備氧化物薄層的工作氣體，將工藝條件調整為沉積頂電池I層非晶硅膜和頂電池N層微晶硅膜之間的氧化物薄層的工藝條件，并在頂電池I層非晶硅膜表面制備一層膜厚約50的氧化物阻擋層；(8)沉積完氧化物阻擋層后，將殘留尾氣抽出真空室外，對真空室進行清洗和抽高真空，充入沉積頂電池N層微晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積頂電池N層微晶硅的工藝條件，沉積壓力87Pa，沉積溫度320℃，放電功率200W，在已沉積的氧化物阻擋層表面上沉積膜厚約200的N層微晶硅膜；(9)沉積完N層微晶硅膜后，清洗真空室和抽高真空，通入制備氧化物薄層的工作氣體， 將工藝條件調整為沉積頂電池N層微晶硅膜和底電池P層微晶硅膜之間的氧化物薄層的工藝條件，并在頂電池N層微晶硅膜表面制備一層膜厚約50的氧化物阻擋層；(10)沉積完氧化物阻擋層后，清洗真空室和抽高真空，充入沉積底電池P層微晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積底電池P層微晶硅的工藝條件，沉積壓力85Pa，沉積溫度320℃，放電功率200W，在已沉積的氧化物阻擋層表面上沉積膜厚約100的P層微晶硅膜；(11)沉積完P層微晶硅膜后，清洗真空室和抽高真空，充入沉積底電池I層非晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積底電池I層非晶硅的工藝條件，沉積壓力95Pa，沉積溫度230℃，放電功率145W，進行輝光放電，在已沉積的底電池P層微晶硅膜表面上沉積膜厚約3700的I層非晶硅膜；(12)沉積完I層非晶硅膜后，清洗真空室和抽高真空，充入沉積底電池N層非晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積底電池N層非晶硅的工藝條件，沉積壓力80Pa，沉積溫度230℃，放電功率150W，在已沉積的底電池I層非晶硅膜表面上沉積膜厚約300的N層非晶硅膜；(13)將上述已沉積完非晶硅、微晶硅膜的半成品電池板放入激光刻劃機中，以波長530nm的綠光，激光功率為0.6W，按照與ITO圖形相對應的結構，在距ITO圖形邊沿0.1～0.4mm處，對非晶硅、微晶硅膜進行刻劃，形成相鄰電池單元之間的連接通路；(14)用真空蒸發(fā)法在已刻劃非晶硅、微晶硅膜的半成品電池表面蒸鍍鋁背電極并實現(xiàn)相鄰電池單元之間的電氣連接，形成大面積的集成化非晶硅雙結疊層太陽能電池板；(15)采用100T的聚脂網版在已蒸鍍鋁背電極太陽能電池表面絲印具有超強粘附性和韌性的高分子材料，在160℃下固化30分鐘，形成太陽能電池的保護層。最后進行封裝，形成完整的非晶硅疊層太陽能電池板成品，經測試合格后入庫。
(16)、采用防腐蝕、可焊性良好的特殊漿料制作可焊電極。
(17)、采用EVA、TEDLAR及特殊密封膠等高分子材料，在溫度為90℃，壓力為1個大氣壓的條件下，利用層壓機對電池板進行層壓封裝8分鐘，然后放入烘箱，在130℃的溫度下加熱固化15分鐘，即得到最終的成品電池板。
實施例2制造步驟同實施例1，僅改變步驟(11)中的工藝參數沉積完P層微晶硅膜后，清洗真空室和抽高真空，充入沉積底電池I層非晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積底電池I層非晶硅的工藝條件，沉積壓力76Pa，沉積溫度220℃，放電功率125W，進行輝光放電，在已沉積的底電池P層微晶硅膜表面上沉積膜厚約3500的I層非晶硅膜。
實施例3制造步驟同實施例1，僅改變步驟(7)和(9)中的工藝參數(7)沉積完I層非晶硅膜后，將殘留尾氣抽出真空室外，用高純氬氣配與弱離子轟擊對真空室反復進行清洗并啟動分子泵抽高真空，通入制備氧化物薄層的工作氣體，將工藝條件調整為沉積頂電池I層非晶硅膜和頂電池N層微晶硅膜之間的氧化物薄層的工藝條件，并在頂電池I層非晶硅膜表面制備一層膜厚約40的氧化物阻擋層；
(9)沉積完N層微晶硅膜后，清洗真空室和抽高真空，通入制備氧化物薄層的工作氣體，將工藝條件調整為沉積頂電池N層微晶硅膜和底電池P層微晶硅膜之間的氧化物薄層的工藝條件，并在頂電池N層微晶硅膜表面制備一層膜厚約40的氧化物阻擋層。
實施例4制造步驟同實施例1，僅改變步驟(1)、(5)中的工藝參數(1)首先，在355×813×3(mm3)玻璃上，采用平面磁控濺射法沉積一層厚1100，面電阻15Ω/□的ZnO透明導電膜；(5)將已加熱好的導電玻璃連同夾具放入單室沉積系統(tǒng)中，使用氬離子轟擊和高純氬氣對真空室反復進行清洗，啟動分子泵抽高真空，當真空度達到9.0×10-3Pa時，充入沉積頂電池納晶化P層非晶硅的工作氣體，將其工藝條件調整為沉積頂電池納晶化P層非晶硅的工藝條件，沉積壓力85Pa，沉積溫度220℃，以70MHz的高頻頻率(VHF)、125W的放電功率進行輝光放電，在透明導電膜表面沉積膜厚約100的納晶化P層非晶硅膜；其他薄膜層制備中涉及到輝光放電的，均采用70MHz的高頻頻率。
實施例5制造步驟同實施例4，僅改變步驟(8)、(10)中的工藝參數(8)沉積完氧化物阻擋層后，將殘留尾氣抽出真空室外，對真空室進行清洗和抽高真空，充入沉積頂電池N層微晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積頂電池N層微晶硅的工藝條件，沉積壓力85Pa，沉積溫度280℃，放電功率100W，以70MHz的高頻頻率進行輝光放電，在已沉積的氧化物阻擋層表面上沉積膜厚約200的N層微晶硅膜；(10)沉積完氧化物阻擋層后，清洗真空室和抽高真空，充入沉積底電池P層微晶硅的工作氣體，調整工藝條件為沉積底電池P層微晶硅的工藝條件，沉積壓力85Pa，沉積溫度285℃，放電功率115W，進行輝光放電，以70MHz的高頻頻率進行輝光放電，在已沉積的氧化物阻擋層表面上沉積膜厚約100的P層微晶硅膜；實施例6制造步驟同實施例4，僅改變步驟(14)中的工藝參數(14)采用絲印方法在已刻劃非晶硅、微晶硅膜的半成品電池表面按照事先設計的背電極圖形，絲印制作高導電率的銀漿電極并實現(xiàn)相鄰電池單元之間的電氣連接，形成大面積的集成化非晶硅雙結疊層太陽能電池板。
實施例7制造步驟同實施例1，僅改變步驟(1)、(2)、(3)、(4)中的工藝方法及工藝參數(1)首先，在355×1220×3(mm3)玻璃上，采用常壓CVD法沉積一層厚1450，面電阻15Ω/□的SnO2透明導電膜；(2)采用功率為1.5W～2.2W的紅光激光(波長1064nm)刻劃SnO2透明導電膜，形成透明正電極圖形。
(3)將已形成透明正電極圖形的SnO2透明導電玻璃基片放入清洗機中進行清洗。
(4)將已制作好SnO2透明電極并清洗干凈的導電玻璃放入沉積夾具并推進預烘箱中，在225℃溫度下進行預加熱1小時。
本發(fā)明適用于低成本大規(guī)模工業(yè)化生產中，以上僅舉幾個實施例，但在實際生產中并不局限于上述實施例。
權利要求
1.一種單室沉積非晶硅疊層太陽能電池，包括沉積的頂電池PIN非晶硅、微晶硅膜和制備的底電池PIN非晶硅、微晶硅膜，其特征在于所述的疊層太陽能電池，是在大面積玻璃基片上沉積的八層非晶硅、微晶硅膜和氧化物阻擋層所構成，且以氧化物阻擋層優(yōu)化隧道結。
2.根據權利要求1所述的單室沉積非晶硅疊層太陽能電池，其特征是所述的氧化物阻擋層是由頂電池I層非晶硅表面的第一層氧化物阻擋層和在頂電池N層微晶硅膜表面第二層氧化物阻擋層所構成。
3.根據權利要求1所述的單室沉積非晶硅疊層太陽能電池，其特征在于單室放置進行輝光放電沉積非晶硅和微晶膜的至少兩個以上沉積夾具。
4.一種單室沉積非晶硅疊層太陽能電池的制造方法，包括前期準備，透明導電膜玻璃基片清洗整理，后期的背電極、保護背漆的制作和層壓封裝，其特征是第一步、預加熱，將面積為355×406-355×1220平方毫米的導電玻璃放入沉積夾具中、推進預烘箱中加熱；第二步、將加熱到預定溫度的透明導電玻璃放入單室沉積系統(tǒng)中；第三步、對真空室反復進行清洗，啟動分子泵抽高真空，充入沉積頂電池納晶化P層非晶硅的工作氣體，調整工藝參數為沉積壓力85～86Pa，沉積溫度220～230℃，以13.56MHz的射頻頻率或70MHz(VHF)頻率、125～135W的放電功率進行輝光放電，在透明導電膜表面沉積膜厚100～120的納晶化P層非晶硅膜；第四步、沉積完納晶化P層非晶硅膜后，將殘留尾氣抽出真空室外，對真空室反復進行清洗，并抽高真空，充入沉積頂電池I層非晶硅的工作氣體，沉積壓力80Pa，沉積溫度230℃，以120W的放電功率進行輝光放電，在已沉積的納晶化P層非晶硅膜表面上沉積膜厚700～800的I層非晶硅膜；第五步、將殘留尾氣抽出真空室外，對真空室反復進行清洗，并抽高真空，通入制備氧化物薄層的工作氣體，在頂電池I層非晶硅膜表面制備第一層的氧化物阻擋層；第六步、將殘留尾氣抽出真空室外，真空室反復進行清洗和抽高真空，充入沉積頂電池N層微晶硅的工作氣體，沉積壓力85～87Pa，沉積溫度280～320℃，放電功率100～200W，在已沉積的氧化物阻擋層表面上沉積膜厚約200的N層微晶硅膜；第七步、對真空室反復進行清洗和抽高真空，通入制備氧化物薄層的工作氣體，在頂電池N層微晶硅膜表面制備第二層氧化物阻擋層；第八步、對真空室反復進行清洗和抽高真空，充入沉積底電池P層微晶硅的工作氣體，沉積壓力85～86Pa，沉積溫度280～320℃，放電功率100～200W，在已沉積的氧化物阻擋層表面上沉積膜厚100～120的P層微晶硅膜；第九步、對真空室反復進行清洗和抽高真空，充入沉積底電池I層非晶硅的工作氣體，沉積壓力95～97Pa，沉積溫度220～230℃，放電功率125～145W，進行輝光放電，在已沉積的底電池P層微晶硅膜表面上沉積膜厚3400～3700的I層非晶硅膜；第十步、沉積完I層非晶硅膜后，清洗真空室和抽高真空，充入沉積底電池N層非晶硅的工作氣體，沉積壓力80Pa，沉積溫度230℃，放電功率150W，在底電池I層非晶硅膜表面上沉積膜厚280～300的N層非晶硅膜。
5.根據權利要求4所說的單室沉積非晶硅疊層太陽能電池制造方法，其特征在于導電玻璃放入沉積夾具中，在烘箱中預加熱到220～230℃，同時沉積真空室抽真空，并加熱到220～230℃，兩者并行同時完成。
6.根據權利要求4所述的單室沉積非晶硅疊層太陽能電池制造方法，其特征在于每完成一層膜的沉積，都要對真空室進行清洗，包括夾具和膜層，用氬離子轟擊和高純氬氣反復沖洗，然后再繼續(xù)沉積后續(xù)膜層。
7.根據權利要求4所述的單室沉積非晶硅疊層太陽能電池制造方法，其特征在于在每次用氬離子轟擊和高純氬氣沖洗真空室后，用分子泵對真空室快速地抽高真空，當真空度達到6.0～9.0×10～3Pa時，進行輝光放電沉積非晶硅、微晶硅膜。
8.根據權利要求4或7所述的單室沉積非晶硅疊層太陽能電池制造方法，其特征在于在每沉積一次非晶硅、微晶硅和氧化物阻擋層，均用氬離子轟擊配與高純氬氣反復沖洗。
9.根據權利要求4所述的單室沉積非晶硅疊層太陽能電池制造方法，其特征在于在頂電池I層非晶硅膜和頂電池N層微晶硅膜之間，及頂電池N層微晶硅膜和底電池P層微晶硅膜之間分別制作一層40～50氧化物薄膜，形成阻擋雜質相互擴散的、優(yōu)化隧道結和非晶硅疊層太陽能電池性能的氧化物阻擋層。
全文摘要
本發(fā)明涉及單室沉積非晶硅疊層太陽能電池制造，屬于疊層薄膜電池技術。目的是利用單室沉積技術，創(chuàng)造一種低成本大規(guī)模生產非晶硅雙結疊層太陽能電池。技術特征在單室中充入I層非晶硅工作氣體，壓力80Pa，溫度230℃，放電功率120W，沉積膜厚700～800的I層非晶硅膜；分子泵抽真空度6.0～9.0×10
文檔編號H01L31/076GK1542988SQ03134829
公開日2004年11月3日 申請日期2003年9月25日 優(yōu)先權日2003年9月25日
發(fā)明者胡盛明, 李毅 申請人:李毅, 李 毅