[發明專利]一種多晶硅薄膜太陽能電池

無效

• 申請號: 200910080145.6
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101582466A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 孫書龍;谷士斌;王銳
• 申請（專利權）人: 新奧光伏能源有限公司
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/18
• 代理公司: 北京市德權律師事務所
• 代理人: 李維真;王建國

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，特別涉及硅基薄膜太陽能電池。

背景技術

眾所周知，利用太陽能有許多優點，光伏發電將為人類提供主要的能源，但目前來講，要使太陽能發電具有較大的市場，被廣大的消費者接受，提高太陽電池的光電轉換效率，降低生產成本應該是我們追求的最大目標，從目前國際太陽電池的發展過程可以看出其發展趨勢為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。

晶硅太陽能電池相比其他太陽能電池具有生產技術成熟、轉化率高、穩定性好的特點，在目前使用的太陽能發電技術中占有主流地位。

晶硅太陽能電池包括單晶硅太陽能電池和多晶硅太陽能電池，從工業化發展來看，重心已由單晶向多晶方向發展，主要原因為；[1]可供應太陽電池的頭尾料愈來愈少；[2]對太陽電池來講，方形基片更合算，通過澆鑄法和直接凝固法所獲得的多晶硅可直接獲得方形材料；[3]多晶硅的生產工藝不斷取得進展，全自動澆鑄爐每生產周期(50小時)可生產200公斤以上的硅錠，晶粒的尺寸達到厘米級；[4]由于近十年單晶硅工藝的研究與發展很快，其中工藝也被應用于多晶硅電池的生產。

但隨著太陽能電池需求的增加，晶硅原料的短缺成了制約晶硅太陽能電池發展的一種不利因素，而且由于晶硅原材料成本高，生產能耗高和工業污染嚴重等問題的存在也影響了晶硅太陽能電池的進一步發展。

由于以上問題，近年來薄膜硅太陽能電池由于自身技術決定的低成本、低能耗等優勢，迅速發展起來，但由于轉化率較低、穩定性差的缺點短期內仍舊無法取代晶硅太陽能電池的主流位置。

目前，對于晶硅太陽能電池技術急需要做的就是解決硅材料的短缺，以及成本高的問題，而對于薄膜太陽能電池技術急需要做的就是解決轉化率低和穩定性差的問題。

所以，目前需要一種新的技術，即可以解決晶硅太陽能電池的原材料短缺、成本高、無法大面積生產、生產過程產生大量污染性廢物的問題，又可以解決薄膜太陽能電池的光電轉換效率相對較低、穩定性差的問題。同時該技術的產品在光伏電站、光伏建筑一體化等方面擁有廣泛的應用范圍和廣闊的前景。

發明專利200310117095.7公開了一種陶瓷襯底多晶硅薄膜太陽能電池，然而此種太陽能電池采用仍舊是傳統的多晶硅太陽能電池結構設計，并且采用CVD(化學氣相沉積)或熔融法制備多晶硅薄膜。由于熔融技術制備多晶硅薄膜需要在1200℃以上的高溫下進行，所以對襯底的耐高溫性能有很高的要求，只能局限在陶瓷等少數耐高溫材料上。而且熔融技術獲得的多晶硅薄膜的均勻性較差，制造設備也無法大型化，難以獲得大面積薄膜多晶硅太陽能電池，使它的應用價值和范圍都受到很大的限制。

發明內容

鑒于上述原因，本發明的目的是提供一種薄膜多晶硅太陽能電池。

為實現上述目的，本發明提供一種集合目前多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池優點于一體，并可以在低溫條件下大面積制備的薄膜多晶硅太陽能電池。其特征在于，包括襯底、前電極、薄膜多晶硅PN結、背電極組成。

所述的襯底材料可以是玻璃、陶瓷、金屬薄板或樹脂等透明或不透明，固定形狀或者柔性的材料。

所述的前電極位于電池的迎光面，由透明薄膜導電材料組成(氧化錫薄膜、氧化鋅薄膜、氧化銦錫薄膜等)。一般采用磁控濺射技術制備，厚度在幾百納米至幾微米范圍內。

當太陽光從襯底透入到電池內部時，要求采用高透光率的襯底材料和前電極。

所述的薄膜多晶硅，它位于前電極和背電極之間，通過使用PECVD法(等離子體增強化學氣相沉積)制備非晶硅薄膜，然后通過激光燒焙法將非晶硅薄膜晶化，最終獲得薄膜多晶硅，薄膜厚度在1～4微米之間。

所述的PN結作為光電轉換層，通過PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)法制備非晶硅薄膜過程摻雜B和P元素直接獲得，或者通過PECVD法制備非晶硅薄膜過程只摻雜B或P元素獲得P型非晶硅或N型非晶硅，激光晶化后，通過擴散技術將P元素摻入到P型多晶硅薄膜中或將B元素摻入N型多晶硅薄膜中。

所述的PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)技術，是指將襯底放置在真空腔室內，并加熱到100～400℃，然后在腔室內通入多種氣體(例如：硅烷、氫氣、磷烷、硼烷等含材料所需元素的氣體)，同時利用輝光放電技術將混合氣體電離成等離子體，最終在襯底表面生長出所需的非晶硅薄膜材料。