[發明專利]一種具有超晶格的硅基薄膜太陽能電池結構及其工藝

無效

• 申請號: 200810093812.X
• 申請日: 2008-04-25
• 公開（公告）號: CN101567403A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 簡永杰;楊茹媛;張育綺
• 申請（專利權）人: 東捷科技股份有限公司
• 主分類號: H01L31/06
• 分類號: H01L31/06;H01L31/0352;H01L31/20
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 紅

技術領域

本發明涉及一種具有超晶格的硅基薄膜太陽能電池結構及其工藝，通過制作利用不同材料的薄膜相互堆疊而成的超晶格半導體層，該硅基薄膜太陽能電池可以提高其光電特性。

背景技術

目前由于國際能源短缺，世界各國一直持續研發各種可行的替代能源，其中以太陽能發電的太陽電池最受矚目。太陽電池具有使用方便、取之不盡、用之不竭、無廢棄物、無污染、無轉動部分、無噪音、可阻隔輻射熱、使用壽命長、尺寸可隨意變化、并與建筑物結合及普及化等優點，因此利用太陽電池作為能源的取得。

在20世紀70年代，由美國貝爾實驗室首先研制出的硅太陽能電池逐步發展起來。隨著太陽電池的發展，如今太陽能電池有多種類型，典型的有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、化合物太陽能電池、染料敏化太陽能電池等。

硅(Silicon)作為目前通用的太陽能電池的原料代表，在市場上又區分為：1.單結晶硅；2.多結晶硅；3.非結晶硅。目前最成熟的工業生產制造技術和最大的市場占有率是以單晶硅和非晶硅為主的光電板。原因是：一、單晶效率最高；二、非晶價格最便宜，且無需封裝，生產也最快；三、多晶的切割及下游再加工比較不容易，而前述兩種都較易于再切割及加工。為了降低成本，現今主要以積極發展非晶硅薄膜太陽電池為主，但其效率在實際應用中仍然過低。近來，所謂在本征型(i型)半導體層中成長所謂的微晶硅(Microcrystalline?Si，μc-Si:H)結構最受矚目。然而，過去并無在單一P-i-N結構中制作具有超晶格的硅基薄膜太陽能電池。

因此，有必要提出一種具有超晶格的硅基薄膜太陽能電池結構及其工藝，利用超晶格結構來提高其光波長的吸收范圍，并增加太陽能電池的光電轉換效率。

發明內容

本發明所要解決的問題在于提供一種具有超晶格的硅基薄膜太陽能電池結構與工藝。其中，該超晶格半導體層利用不同材料的薄膜相互堆疊而成，用以提高光電特性，并增加太陽能電池的光電轉換效率。

為達到上述目的，本發明提出一種具有超晶格的硅基薄膜太陽能電池結構，其包含一襯底；一透明導電膜；一非晶硅P型半導體層；一超晶格半導體層；一本征型(i型)半導體層；一N型半導體層以及一電極。其中，該襯底的一面為照光面。該透明導電膜形成在該襯底上，其用以取出電能與提升光電轉換的效率。該非晶硅P型半導體層形成在該透明導電膜的上方，其厚度在0.5微米至5微米之間。該超晶格半導體層形成在該非晶硅P型半導體層的上方，其由非晶硅與結晶硅相互堆疊而成，其堆疊次數在3至10次之間，且其厚度在10納米至150納米之間，用以提高太陽能電池的電特性。該本征型(i型)半導體層內具有鑲埋結晶硅，該本征型(i型)半導體層形成在超晶格半導體層的上方，且該本征型(i型)半導體層的厚度在0.5微米至5微米之間，用以提高太陽能電池的電特性。該N型半導體層形成在該本征型(i型)半導體層的上方，該N型半導體層的厚度在0.5微米至5微米之間。該電極形成在該N型半導體層的上方，用以取出電能與提升光電轉換的效率。

根據本發明的具有超晶格的硅基薄膜太陽能電池結構，其中該硅基薄膜太陽能電池結構還包含：一抗反射層，形成在該N型半導體層的上方，用以減少反射所造成的光能流失。

為達到上述目的，本發明提出一種具有超晶格的硅基薄膜太陽能電池的工藝，其包含下列步驟：(A)提供一襯底；(B)形成一透明導電膜于該襯底之上；(C)形成一非晶硅P型半導體層于該透明導電膜之上；(D)形成一超晶格半導體層于該非晶硅P型半導體層之上；(E)形成一本征型(i型)半導體層于該超晶格半導體層之上；(F)形成一N型半導體層于該本征型(i型)半導體之上；以及(G)形成一電極于該N型半導體層之上。其中該步驟(A)：該襯底用以作為承載主體。該步驟(B)：該透明導電膜的材料選自于銦錫氧化物、二氧化錫與含雜質的氧化鋅所組成族群中的任何一種材料。該步驟(C)：該非晶硅P型半導體層的厚度在0.5微米至5微米之間。該步驟(D)：該超晶格半導體層由非晶硅與結晶硅相互堆疊而成，其堆疊次數在3至10次之間，且該超晶格半導體層的厚度在10納米至150納米之間。該步驟(E)：該本征型(i型)半導體層內具有鑲埋結晶硅，且該本征型(i型)半導體層的厚度在0.5微米至5微米之間。該步驟(F)：該N型半導體層的厚度在0.5微米至5微米之間。以及該步驟(G)：該電極的材料選自于銦錫氧化層、二氧化錫、氧化鋅、鎳、金、銀、鈦、銅、鈀與鋁所組成族群中的任何一種材料。