專利名稱：太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池，特別是一種高效率新型HIT(Heterostructure with intrinsic Thin film)太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人口增長(zhǎng)，能源的需求越來越巨大，而作為傳統(tǒng)能源的石油、 煤炭以及水電等資源都是有限的，而且對(duì)環(huán)境的破壞性很大，C02含量的增高已經(jīng)威 脅到人類的生存，因此必須大力開發(fā)各種新能源以替代傳統(tǒng)能源，新能源的種類很多， 有核能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、太陽(yáng)能等，其中太陽(yáng)能被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的一種新能 源。這是一方面太陽(yáng)能無所不在，只要有太陽(yáng)照到的地方就有太陽(yáng)能，而不像風(fēng)倉(cāng)g那 樣必須在風(fēng)力較強(qiáng)的地方才能使用。其次是太陽(yáng)能的取之不盡用之不竭，可利用的資 源最為豐富，是唯一能夠滿足人類發(fā)展需要的能源，其他能源的資源都是有限的。
將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成為電能的太陽(yáng)能電池的方法在最近幾年發(fā)展非常迅速，產(chǎn)生了各 種各樣的太陽(yáng)能電池。在各種太陽(yáng)能電池中，異質(zhì)節(jié)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率比較高， 成本適中，被認(rèn)為是一種有發(fā)展前途的太陽(yáng)能電池，詳細(xì)說明參考美國(guó)專利 US2006/0065297,其結(jié)構(gòu)參考附圖1，中間層1為N型單晶硅基板，在N型單晶硅基 板上用等離子體化學(xué)氣相沉積法(以下簡(jiǎn)稱PECVD方法)生長(zhǎng)一層厚度在3—250nm 的本征非晶硅薄膜2，然后在上面再生長(zhǎng)一層厚度為5nm左右的P型氫化非晶桂薄膜 (a-Si:H)材料3，之上再生長(zhǎng)一層厚度約lOOnm的ITO (Indium Tin Oxides,納米 銦錫金屬氧化物)材料4，最上面是集電極5，為梳形電極。1的下面也是按照PECVD 的方法生長(zhǎng)一層厚度5-20nm左右的本征非晶硅材料6，之后再生長(zhǎng)一層厚度在20nm 左右的N型a-Si:H材料，形成BSF (back surface field)結(jié)構(gòu)。然后在N型a-Si:H薄膜 層7上再生長(zhǎng)ITO薄膜8和梳形電極9，厚度與ITO材料4、集電極5類似。這樣就形 成了 HIT(Heterostructure with intrinsic Thin film)太陽(yáng)能電池。HIT太陽(yáng)能電池由于具有 單晶硅高電子遷移率和非晶硅的高吸收系數(shù)的綜合優(yōu)點(diǎn)，所以轉(zhuǎn)換效率較高。這禾中電 池的轉(zhuǎn)換效率，根據(jù)三洋資料，實(shí)驗(yàn)室中最高達(dá)到23%，模組轉(zhuǎn)換效率達(dá)到19%，比 普通的多晶硅太陽(yáng)能電池的15%高不少，而且由于HIT太陽(yáng)能電池的溫度劣化系數(shù)只 有多晶硅電池的一半，而且雙面均可發(fā)電，因此在相同面積條件下，每年的發(fā)電量可 以比多晶硅太陽(yáng)能電池高35%，因此具有很大市場(chǎng)潛力。但為了進(jìn)一步的獲得更高轉(zhuǎn) 換效率，有必要對(duì)材料進(jìn)行稍許變化以增加對(duì)太陽(yáng)光的吸收。中國(guó)專利兩面光照的HIT 太陽(yáng)能電池(申請(qǐng)?zhí)朇N200720067732.8)為一種改進(jìn)型的HIT太陽(yáng)能電池，詳細(xì)結(jié)構(gòu)參考圖2，其中21為Al金屬柵線正電極，22為正面ITO， 23為P型a-SiC:H， 24為 正面i型a-Si, 25為N型單晶硅片(N c-Si)， 26為背面的i型a-Si， 27為N型a-SiC:H， 28為背面ITO層，29為Al金屬柵線背電極。該專利的不同點(diǎn)在于采用非晶SiC代替 非晶硅層，以獲得更高的光吸收。但是非晶SiC屬于寬帶隙材料，只能吸收非常短波 長(zhǎng)的光，不能吸收紅外光，所以這種改進(jìn)的效果應(yīng)該很差。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有高 轉(zhuǎn)化效率的太陽(yáng)能電池。
技術(shù)方案本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能電池，包括N型單晶硅材料為基底，在基底 一側(cè)依次生長(zhǎng)本征非晶硅薄膜、P型氫化非晶硅a-Si:H薄膜以及第一ITO薄膜，在第 一 ITO薄膜上設(shè)置有第一集電極，在基底另一側(cè)依次生長(zhǎng)i型GeSi薄膜、N型a-Si:H 薄膜以及第二ITO薄膜，在第二 ITO薄膜上設(shè)置有第二集電極。
本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述i型GeSi薄膜為i型非晶GeSi薄膜或者i型的微晶GeSi 薄膜。
本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述N型單晶硅材料的基底為厚度為150~300拜，電阻率為 1Qcm，取向?yàn)?00的晶體硅C-Si。
本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述N型a-Si:H薄膜的厚度為3 250nm 。 本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述P型a-Si:H薄膜厚度為5nm。 本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述第一ITO薄膜和第二ITO薄膜厚度為100nm。 本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述第一集電極和第二集電極為梳形電極。 有益效果本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過對(duì)下層i型GeSi薄膜進(jìn)行改動(dòng)， 一方面可以 保證原來HIT太陽(yáng)能電池的上層吸收和轉(zhuǎn)換效率，另一方面增加了對(duì)背部光線和透過 光線的吸收，使得背部轉(zhuǎn)換效率可以比原來的水平提高。目前位置，本領(lǐng)域內(nèi)太陽(yáng)能 電池的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)陷入瓶頸，每提升一個(gè)百分點(diǎn)都十分困難。通過非晶微晶雙結(jié)硅薄 膜太陽(yáng)能電池中將下部PN結(jié)中的微晶硅材料改為微晶GeSi材料后，電池總轉(zhuǎn)換效率 可以提高3個(gè)百分點(diǎn)以上，即量產(chǎn)的非晶微晶薄膜雙結(jié)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率為7%， 而量產(chǎn)的非晶硅微晶GeSi薄膜雙結(jié)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率在10%以上，而且薄膜的厚 度只有微晶硅厚度的四分之一左右，可以推斷出在本發(fā)明中，改成微晶GeSi層后，效 率可以提高3%以上。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的具體說明，本發(fā)明的上述和/ 或其他方面的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。
4圖1為本發(fā)明本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)一的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)二的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
-
本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能電池，包括N型單晶硅材料為基底35，在基底35—側(cè) 依次生長(zhǎng)本征非晶硅薄膜34、 P型a-Si:H薄膜33以及第一 ITO薄膜32，在第一 ITO 薄膜33上設(shè)置有第一集電極31 ，在基底35另一側(cè)依次生長(zhǎng)本征非晶i型GeSi薄膜36、 N型a-Si:H薄膜37以及第二 ITO薄膜38，在第二 ITO薄膜38上設(shè)置有第二集電極 39。
所述i型GeSi薄膜36為i型非晶GeSi薄膜或者i型的微晶GeSi薄膜。 所述N型單晶硅材料的基底35為厚度為150 300|im，電阻率為iacm，取向?yàn)?100的C-Si。
所述N型a-Si:H薄膜37的厚度為3~250nm 。
所述P型a-Si:H薄膜33厚度為5nm。
所述第一 ITO薄膜33和第二 ITO薄膜38厚度為100nm。
所述第一集電極31和第二集電極39為梳形電極。
實(shí)施例1:
參考圖3，本發(fā)明的如下
1) 以N型單晶硅材料為基底35，該N型c-Si材料的厚度在150~300nm,電阻率 為lQ.cm，取向?yàn)?00。先用濕法刻蝕基底35，使表面和背面形成鋸齒形構(gòu)造，然后 在上面用PECVD的方法生長(zhǎng)一層厚度在3~250nm的本征非晶硅薄膜34;
2) 然后再生長(zhǎng)一層厚度為5nm左右的P型a-Si:H材料薄膜33;
3) 之上再生長(zhǎng)一層厚度約lOOnm的第一 ITO材料薄膜32;
4) 最上面是第一集電極31，為梳形電極。
5) 在基底35的下面也是按照PECVD的方法生長(zhǎng)一層厚度5~20nm左右的i型微 晶GeSi薄膜36; i型微晶GeSi材料可以使用MOCVD法或者其它各種方法沉積，務(wù) 必保證材料性質(zhì)均一，缺陷少，MOCVD法或者其它制備方法都是將Si2He和GeH4氣 體作為源氣體通入反應(yīng)室進(jìn)行反應(yīng)，以沉積GeSi合金薄膜，MOCVD法與PECVD法 相比沒有等離子缺陷，但是沉積速度相對(duì)較慢。
6) 在i型微晶GeSi薄膜36上生長(zhǎng)一層厚度在3~20nm左右的N型a-Si:H薄膜材 料37，形成BSF (back surface field)結(jié)構(gòu)。
7) 然后在N型a-Si:H薄膜上面生長(zhǎng)第二 ITO材料薄膜38和梳形電極第二集電極39，厚度與第一ITO材料薄膜32、第一集電極31類似。 實(shí)施例2:
將實(shí)施例1中i型微晶GeSi薄膜材料改成i型的非晶GeSi薄膜材料，其余工藝部 分與實(shí)施例l相同。
本發(fā)明中，所述制備i型微晶GeSi以及i型的非晶GeSi的原材料都是在市場(chǎng)上可 以直接購(gòu)得的材料。
用本發(fā)明方法制備的HIT太陽(yáng)能電池充分利用了原HIT太陽(yáng)能電池的兼有非晶硅 和單晶硅太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)處，而且還增加了對(duì)透過光和背面光的吸收率，因此可以獲 得更高的光電轉(zhuǎn)換效率。
本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池的思路及方法，具體實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑 很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和 潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部份均可用現(xiàn)有技術(shù)加 以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1、一種太陽(yáng)能電池，其特征在于，包括N型單晶硅材料為基底(35)，在基底(35)一側(cè)依次生長(zhǎng)本征非晶硅薄膜(34)、P型氫化非晶硅薄膜(33)以及第一ITO薄膜(32)，在第一ITO薄膜(33)上設(shè)置有第一集電極(31)，在基底(35)另一側(cè)依次生長(zhǎng)i型GeSi薄膜(36)、N型a-Si:H薄膜(37)以及第二ITO薄膜(38)，在第二ITO薄膜(38)上設(shè)置有第二集電極(39)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述i型GeSi薄膜(36) 為i型非晶GeSi薄膜或者i型的微晶GeSi薄膜。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述N型單晶硅材料的 基底(35)為厚度為150~300^im，電阻率為1Q.cm,取向?yàn)?00的晶體硅。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述N型a-Si:H薄膜 (37)的厚度為3~250nm 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述P型氫化非晶硅薄 膜(33)厚度為5nm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述第一ITO薄膜(33) 和第二ITO薄膜(38)厚度為100nm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述第一集電極(31) 和第二集電極(39)為梳形電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能電池，包括N型單晶硅材料為基底，在基底一側(cè)依次生長(zhǎng)本征非晶硅薄膜、P型a-Si:H薄膜以及第一ITO薄膜，在第一ITO薄膜上設(shè)置有第一集電極，在基底另一側(cè)依次生長(zhǎng)i型GeSi薄膜、N型a-Si:H薄膜以及第二ITO薄膜，在第二ITO薄膜上設(shè)置有第二集電極。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過對(duì)下層i型GeSi薄膜、N型a-Si:H薄膜合金進(jìn)行改動(dòng)，一方面可以保證原來HIT太陽(yáng)能電池的上層吸收和轉(zhuǎn)換效率，另一方面增加了對(duì)背部光線和透過光線的吸收，使得背部轉(zhuǎn)換效率可以比原來的水平提高。
文檔編號(hào)H01L31/042GK101635318SQ20091018473
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者姚華文, 張宏勇 申請(qǐng)人:江蘇華創(chuàng)光電科技有限公司