[發明專利]SnO2為襯底的微晶硅薄膜太陽電池用透明導電薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 200710150231.0
• 申請日: 2007-11-19
• 公開（公告）號: CN101159297A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 張曉丹;趙穎;熊紹珍;耿新華
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 廖曉榮

【技術領域】

本發明涉及薄膜太陽電池領域，尤其是一種應用在SnO₂為襯底的微晶硅薄膜太陽電池用透明導電薄膜的制備方法。

【背景技術】

隨著人類社會的高速發展，對能源的需求也日益加劇。化石燃料和工業革命的結合創造了人類歷史上輝煌的現在文明，但同時也造成了當代人類發展所面臨的能源危機與環境污染。太陽能用之不竭、取之不盡，因而光伏發電倍受人們矚目。實踐證明，大規模應用太陽電池的一個關鍵，就是大幅度的降低成本，發展薄膜太陽電池是降低成本的一個有效途徑。

對于硅基薄膜太陽電池來說，薄膜非晶硅(a-Si:H)材料適合作太陽電池的最大特點是光吸收系數大，具有較高的光敏性，其吸收峰與太陽光譜峰相近，有利于對太陽光的利用，是極富吸引力的光伏材料。非晶硅(a-Si:H)薄膜太陽電池因其生長溫度低、便于大面積生產、耗材少等優點受到人們的重視并得到迅速發展。盡管非晶硅是一種很好的太陽電池材料，但是由于其光學帶隙為1.7eV左右，使得材料本身對太陽輻射光譜的長波區域不敏感，限制了非晶硅太陽電池轉換效率的進一步提高，而且非晶硅電池本身所固有的S-W效應，使其穩定性不夠理想，因而限制了其產業化進程。

氫化微晶硅薄膜(μc-Si:H)是由微晶粒、晶粒邊界、空洞和非晶硅共存的復相材料組成，相對于非晶硅材料有很高的有序性，微晶硅電池穩定性大大提高，且微晶硅光學帶隙在1.1eV左右，相對于非晶硅，電池響應光譜得到擴展，從0.9μm擴展到1.1μm，提高太陽電池效率的潛力很大，在新能源領域中成為當前的研究熱點。

但同非晶硅太陽電池相比，微晶硅太陽電池所需要的P層材料是微晶硅P，此材料的制備往往需要氫稀釋。由于成本因素，SnO₂作為襯底材料被廣泛應用，但對于目前商業化的SnO₂襯底來說，大量的氫會使SnO₂中的Sn被還原，導致材料的透過率和電學特性劣化，從而影響微晶硅太陽電池的效率。因此，為了實現SnO₂襯底能夠應用于微晶硅太陽電池中，需要在沉積微晶硅太陽電池之前在SnO₂襯底上預先沉積保護層，此保護層既能起到保護SnO₂不被氫還原的作用，同時具有很好的光透性。目前通過在SnO₂表面沉積ZnO或TiO₂等透明導電薄膜起到上述保護層功能，但沉積ZnO或TiO₂需要采用濺射或者金屬有機物化學氣相沉積等技術，而制備微晶硅電池常用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)或熱絲化學氣相沉積等技術，制備過程中沉積系統的不同不利于降低成本。

【發明內容】

本發明目的旨在為克服現有技術的不足，而提供一種能夠提高微晶硅薄膜太陽電池的電池效率且工藝簡單、成本低的SnO₂為襯底的微晶硅薄膜太陽電池用透明導電薄膜的制備方法。

本發明為實現上述目的，設計了一種SnO₂為襯底的微晶硅薄膜太陽電池用透明導電薄膜的制備方法，所述微晶硅薄膜太陽電池包括SnO₂襯底及依次沉積在SnO₂襯底上的透明導電薄膜、P型微晶硅、I型本征微晶硅和N型非晶硅，所述透明導電薄膜為非晶硅碳、非晶硅氧，所述在SnO₂襯底上制備透明導電薄膜的沉積方法為等離子體增強化學氣相沉積、熱絲化學氣相沉積或者甚高頻等離子體增強化學氣相沉積，該制備透明導電薄膜的沉積方法和制備P型微晶硅、I型本征微晶硅、N型非晶硅的沉積方法相同。

本發明有益效果是：本發明采用如等離子體增強化學氣相沉積、熱絲化學氣相沉積、甚高頻等離子體增強化學氣相沉積等與制備微晶硅太陽電池相同的化學氣相沉積技術，在制備微晶硅太陽電池制備同時，原位沉積具有高光透過、種子層和保護層功能的微晶硅太陽電池用透明導電薄膜，即在SnO₂襯底上依次沉積透明導電薄膜、P型微晶硅、I型本征微晶硅及N型非晶硅具有技術兼容性，可以使用相同的沉積方法，所以針對不同層材料，沉積過程只需要變換反應氣體或宏觀沉積參數，不需要更換沉積系統，工藝簡單且有利于降低成本。

【附圖說明】

圖1為本發明SnO₂為襯底的微晶硅薄膜太陽電池的示意圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖和具體實施例對本發明所述的技術方案進行詳細的說明。