硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，包括從下往上依次層疊的基板、頂電池、中間電池、底電池和電池背電極；所述頂電池包括依次層疊的P1窗口層、頂電池I1層和頂電池N1層；所述中間電池為非晶硅中間電池，中間電池包括依次層疊的P2窗口層、中間電池I2層和中間電池N2層；所述底電池包括依次層疊的電池窗口P3層、底電池I3層和底電池N3層。本發(fā)明利用三疊層結(jié)構(gòu)電池，可提高轉(zhuǎn)換效率，且此結(jié)構(gòu)適合于單室PECVD設(shè)備沉積，制備成本低。
【專利說(shuō)明】硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)電池【技術(shù)領(lǐng)域】；特別涉及一種硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池。
【背景技術(shù)】
[0002]硅薄膜太陽(yáng)電池有原材料消耗少，易于大面積連續(xù)化生產(chǎn)，制備過(guò)程污染小等優(yōu)點(diǎn)；但是存在電池制備依賴國(guó)外昂貴設(shè)備、電池效率較低的問(wèn)題。傳統(tǒng)的a-S1:Η/μ c-Si:H疊層電池可以獲得較高的效率，但是中間需加入TCO增反層，工藝復(fù)雜，且微晶硅沉積對(duì)設(shè)備要求高；傳統(tǒng)的a-Si:H/a-S1:H及a_Si:H/a-SiGe:H易于在簡(jiǎn)單的單室沉積設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，而其效率提升空間較??；傳統(tǒng)的a-Si:H/a-SiGe:H/a_SiGe:H也易于在簡(jiǎn)單的單室沉積設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，且可實(shí)現(xiàn)較 高的效率，但是制備過(guò)程需用較多的高成本GeH4氣體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種轉(zhuǎn)換效率高、制作成本低的娃薄膜三疊層太陽(yáng)電池。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，包括從下往上依次層疊的基板、頂電池、中間電池、底電池和電池背電極；所述頂電池包括依次層疊的P1窗口層、頂電池I1層和頂電池N1層；所述中間電池為非晶硅中間電池，中間電池包括依次層疊的P2窗口層、中間電池I2層和中間電池隊(duì)層；所述底電池包括依次層疊的電池窗口 ？3層、底電池I3層和底電池N3層。
[0005]上述技術(shù)方案所述P1窗口層、頂電池I1層和頂電池N1層分別為a-SiC:H、a_SiC:H和a-S1:Η/μ c-Si:Η ;所述P2窗口層、中間電池I2層和中間電池N2層分別為μ c-SiC:H/a-SiC:H、a-S1:H和nc-SiOx:Η/μ c-Si:H ;所述電池窗口 P3層、底電池I3層和底電池N3層分別為 μ c-Si:H/a-S1:H、a-SiGe:H 和 μ c_S1:H。
[0006]上述技術(shù)方案所述頂電池I1層為碳摻雜的固定帶隙結(jié)構(gòu)或碳摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)。
[0007]上述技術(shù)方案所述頂電池I1層的帶隙調(diào)節(jié)范圍為1.8-1.95eV，厚度為50_100nm。
[0008]上述技術(shù)方案所述中間電池I2層的帶隙寬度為1.68-1.72eV，厚度為200_300nm。
[0009]上述技術(shù)方案所述中間電池N2層為高電導(dǎo)的N型nc-SiOx:H ;所述N型nc_Si0x:H的折射率為2.0±5%，光學(xué)帶隙大于2.0eV0
[0010]上述技術(shù)方案所述底電池為a-SiGe:H，底電池為Ge摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)。
[0011]上述技術(shù)方案所述底電池I3層帶隙的調(diào)節(jié)范圍為1.4-1.75eV，厚度為100_150nm。
[0012]上述技術(shù)方案所述電池背電極為AZ0/A1復(fù)合膜；所述AZO的厚度為80nm，Al膜的厚度為200nm。
[0013]上述技術(shù)方案所述基板為T(mén)CO導(dǎo)電玻璃襯底。
[0014]本發(fā)明具有積極的效果:[0015](I)本發(fā)明利用三疊層結(jié)構(gòu)電池，可提高轉(zhuǎn)換效率，且此結(jié)構(gòu)適合于單室PECVD設(shè)備沉積，制備成本低。
[0016](2)本發(fā)明的頂電池采用非晶硅碳結(jié)構(gòu)，其與P型非晶硅碳帶隙相近，減小了 P層與I層的帶隙失配，可有效提高頂電池及相應(yīng)疊層電池的轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性。
[0017](3)本發(fā)明的頂電池采用非晶硅碳結(jié)構(gòu)，非晶硅中間電池采用非晶硅結(jié)構(gòu)，相對(duì)傳統(tǒng)的非晶硅中間電池及底電池同時(shí)使用非晶硅鍺的三疊層結(jié)構(gòu)，大幅的降低了高成本GeH4的用量；同時(shí)，非晶硅碳頂電池帶隙較寬，使三疊層電池總體的帶隙提升，其非晶硅鍺底電池相對(duì)傳統(tǒng)非晶硅/非晶硅鍺/非晶硅鍺三疊層的硅鍺底電池帶隙有所提高，這也一定程度上降低了 GeH4的用量。
[0018](4)本發(fā)明的非晶硅碳與非晶硅鍺使用梯度帶隙結(jié)構(gòu)，改善了電池的性能，同時(shí)可一定程度上減少GeH4氣體的用量。
[0019](5)本發(fā)明的非晶硅中間電池與非晶硅鍺底電池之間的N層采用高電導(dǎo)的N型nc-Si0x:H層,其在充當(dāng)N層的同時(shí),還起到了增反膜的作用，這改善了非晶娃中間電池與頂電池和底電池的電流匹配，解決了中間非晶硅電池高電流需要較高厚度的問(wèn)題，使非晶硅中間電池厚度減薄，這樣，電池的成本與性能均得到改善；同時(shí)，N型nc-SiOx:H層與電池其它層在同一反應(yīng)腔完成，解決了傳統(tǒng)的在兩電池之間單獨(dú)加入一層金屬氧化物增反膜的問(wèn)題，簡(jiǎn)化了制備方法、降低了制備成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的碳摻雜的固定帶隙結(jié)構(gòu)的頂電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明的碳摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)的頂電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明Ge摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)的底電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖中1.基板，2.頂電池，21.P1窗口層，22.頂電池I1層，23.頂電池N1層，3.中間電池，31.P2窗口層，32.中間電池I2層，33.中間電池隊(duì)層，4.底電池，41.電池窗DP3層，42.底電池I3層，43.底電池N3層，5.電池背電極。
【具體實(shí)施方式】
[0026]見(jiàn)圖1-4，本發(fā)明包括從下往上依次層疊的基板1、頂電池2、中間電池3、底電池4和電池背電極5?；錓為T(mén)CO導(dǎo)電玻璃襯底。
[0027]頂電池2包括依次層疊的P1窗口層21、頂電池I1層22和頂電池N1層23 窗口層21、頂電池I1層22和頂電池N1層23分別為a-SiC:H、a-SiC:H和a-Si:Η/μ c-S1:H。頂電池I1層22為碳摻雜的固定帶隙結(jié)構(gòu)或碳摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)；頂電池I1層22的帶隙調(diào)節(jié)范圍為1.8-1.95eV，厚度為50_100nm。
[0028]中間電池3為非晶硅中間電池，中間電池3包括依次層疊的P2窗口層31、中間電池I2層32和中間電池N2層33 ;P2窗口層31、中間電池I2層32和中間電池N2層33分別為 μ c-SiC:H/a-SiC:H、a-Si:H 和 nc-SiOx:H/ μ c-S1:H。中間電池 I2 層 32 的帶隙寬度為1.68-1.72eV，厚度為200_300nm ;中間電池N2層33為高電導(dǎo)的N型nc-SiOx:H ;N型nc-SiOx:H的折射率為2.0±5%，光學(xué)帶隙大于2.0eV ；。
[0029]底電池4包括依次層疊的電池窗口 P3層41、底電池I3層42和底電池N3層43 ;電池窗口 P3層41、底電池I3層42和底電池N3層43分別為μ c-S1:H/a_S1:H、a-SiGe:H和μ c-S1:H。底電池4為a-SiGe:H，底電池4為Ge摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)。底電池I3層42帶隙的調(diào)節(jié)范圍為1.4-1.75eV，厚度為100_150nm。
[0030]電池背電極5為AZ0/A1復(fù)合膜；AZ0的厚度為80nm，Al膜的厚度為200nm。
[0031]其中，a-Si為非晶硅薄膜；μ c-Si為微晶硅薄膜；a_Si:H為氫化非晶硅薄膜；μ c-Si:Η為氫化微晶硅薄膜；a_SiC:H為摻碳的氫化非晶硅層；μ c_SiC:H為摻碳的氫化微晶娃層；nc-SiOx:H為摻氧的氫化納晶娃(微晶娃)層；a-SiGe:H為氫化非晶娃鍺層；a-Si:Η/ μ c_S1:H為兩疊層的電池,一層是氫化非晶娃電池,一層是氫化微晶娃電池；以此類推。
[0032]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】
1.一種硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:包括從下往上依次層疊的基板(I)、頂電池(2)、中間電池(3)、底電池(4)和電池背電極(5);所述頂電池(2)包括依次層疊的P1窗口層(21)、頂電池I1層(22)和頂電池N1層(23);所述中間電池(3)為非晶硅中間電池，中間電池(3)包括依次層疊的P2窗口層(31)、中間電池12層(32)和中間電池隊(duì)層(33);所述底電池(4)包括依次層疊的電池窗口 P3層(41)、底電池I3層(42 )和底電池N3層(43 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述P1窗口層(21)、頂電池 I1 層(22)和頂電池 N1 層(23)分別為 a-SiC:H、a-SiC:H 和 a_S1:Η/μ c_S1:H ;所述 P2窗口層(31)、中間電池I2層(32)和中間電池N2層(33)分別為μ c-SiC:H/a-SiC:H、a_S1:Η和nc-SiOx:H/y c-S1:H ;所述電池窗口 ？3層(41)、底電池I3層(42)和底電池N3層(43)分別為 μ c-S1:H/ a-S1:H、a-SiGe:H 和 μ c-S1:H0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述頂電池^層^之)為碳摻雜的固定帶隙結(jié)構(gòu)或碳摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述頂電池I1層(22)的帶隙調(diào)節(jié)范圍為1.8-1.95eV，厚度為50_100nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述中間電池I2層(32)的帶隙寬度為1.68-1.72eV，厚度為200_300nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述中間電池N2層(33)為高電導(dǎo)的N型nc-SiOx:H;所述N型nc_SiOx:H的折射率為2.0土5%，光學(xué)帶隙大于2.0eV0
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述底電池(4)為a_SiGe:H，底電池(4)為Ge摻雜的梯度帶隙結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述底電池13層(42)帶隙的調(diào)節(jié)范圍為1.4-1.75eV，厚度為100_150nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述電池背電極(5)為AZ0/A1復(fù)合膜；所述AZO的厚度為80nm，Al膜的厚度為200nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的硅薄膜三疊層太陽(yáng)電池，其特征在于:所述基板(I)為T(mén)CO導(dǎo)電玻璃襯底。
【文檔編號(hào)】H01L31/0725GK103579403SQ201210278972
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月7日
【發(fā)明者】胡居濤, 王華磊, 邱駿 申請(qǐng)人:江蘇武進(jìn)漢能光伏有限公司