[發明專利]薄膜硅太陽能電池及其制造方法

無效

• 申請號: 200910131230.0
• 申請日: 2009-04-10
• 公開（公告）號: CN101567400A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 明承燁
• 申請（專利權）人: 韓國鐵鋼株式會社
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/075;H01L31/20;C23C16/44
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司
• 代理人: 葛 強;鄔 玥

技術領域

本發明涉及薄膜硅太陽能電池及其制造方法。

背景技術

氫化非晶硅(a-Si)太陽能電池在可見光區域具有高光感應度并容易調節光學能隙，并且具有低價、低溫、可大面積制造等優點，因此一直被廣泛地研究。同時，人們一直努力研究非晶硅物質的光輻射引致性能衰退效應(Stabler-Wronski?effect)的減少，其結果開發出了氫稀釋硅烷等方法。

為了開發高效率的薄膜硅太陽能電池，具有光照射劣化小的吸光層以及在吸光層上形成強電場并可使可見光吸收達到最小的p型窗層是不可或缺的。因此，p型窗層應具有寬光學能隙和高導電率，并p型窗層和i型吸光層的界面形成雙重接合的p型窗層被廣泛利用。

但是，在p型窗層和i型吸光層(p-a-SiC:H/i-a-Si:H)之間的雙重接合上的能帶隙的急劇變化使界面上的缺陷密度增加，引起再結合(recombination)損失。另外，如果為了提高帶隙向p型窗層流入碳，使串聯電阻增大，因而限制太陽能電池的整體性能。

因此，再結合損失的研究在全世界范圍內廣泛地進行，為了提高p型窗層和i型吸光層之間的界面特性，開發了多種緩沖層(buffer?layer)。

例如，1984年日本東京工大首先開發了通過逐漸減少碳含量的方法做成的傾斜帶隙i-a-SiC:H緩沖層，并將它插入到p型窗層和i型吸光層(p-a-SiC:H/i-a-Si:H)的界面。美國的Solarax公司開發了通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD，Plasma-Enhanced?Chemical?Vapor?Deposition)法插入傾斜帶隙i-a-SiC:H緩沖層的非晶硅(a-Si:H)太陽能電池。日本東京工大開發了通過光-化學氣相沉積法制造的具有glass/SnO2/p-a-SiC:H/傾斜帶隙i-a-SiC:H/i-a-Si:H/n-μc-Si:H/Ag結構(面積：0.09cm²)的薄膜硅太陽能電池。

但是，沒有通過氫稀釋沉積的傾斜帶隙i-a-SiC:H緩沖層的情況下，懸空鍵缺陷密度很高，因此在p型窗層和i型吸光層界面上的再結合損失依然偏高。另外，由于緩沖層的導電率低，因此存在太陽能電池效率下降的缺點。

另外，韓國科學技術院開發了通過光-化學氣相沉積法制造的雙層p-a-SiC:H(未稀釋的p-a-SiC:H窗層+氫稀釋的p-a-SiC:H緩沖層)結構，這種結構使在p型窗層上的光吸收達到最小并且在吸光層形成強電場，可以有效減少p型窗層和i型吸光層界面上的再結合，因而提高p-i-n型非晶硅太陽能電池的效率。

但是，使用光-CVD光-化學氣相沉積方法時，由于沉積率緩慢并且在沉積過程中薄膜被覆在紫外線通過的石英窗(quartz?window)被覆在薄膜上，因此打破室腔室的真空從石英窗去除薄膜后，為了再次維持高真空需要將室腔室烘焙(baking)。因此，生產太陽能電池耗時很長。因此，光-CVD光-化學氣相沉積方法不適合于太陽能電池的批量生產。

發明內容

本發明的薄膜硅太陽能電池，包括：層壓在透明基板上的正面透明電極；層壓在上述正面透明電極上且厚度為12nm至17nm的p型窗層；層壓在上述p型窗層上且碳濃度為0.5atomic％至3.0atomic％、厚度為3nm至8nm的緩沖層；層壓在上述緩沖層上的i型吸光層；層壓在上述i型吸光層上的n型層；層壓在上述n型層上的金屬內電極。

上述緩沖層可以包括氫化非晶硅碳化物。

上述p型窗層的導電率可以為1×10^-6S/cm。

上述p型窗層可以包括氫化非晶硅碳化物。

上述p型窗層的光學能隙可以為特定。

本發明的薄膜硅太陽能電池的制造方法，包括：在透明基板上層壓正面透明電極的階段；在上述正面透明電極上層壓硅烷濃度為5％至10％、厚度為12nm至17nm的窗層的階段；在上述p型窗層上層壓硅烷濃度為0.5％至5％、厚度為3nm至8nm的緩沖層的階段；在上述緩沖層上層壓i型吸光層的階段；在上述i型吸光層上層壓n型層的階段；在上述n型層上層壓金屬內電極的階段。

在層壓上述緩沖層的階段，將上述緩沖層可以通過硼原料氣體的流量比為100ppm至2000ppm來形成。

在層壓上述緩沖層的階段，上述緩沖層的碳濃度可以為0.5atomic％至3.0atomic％。

在層壓上述p型窗層的階段和層壓上述緩沖層的階段，可以通過RFPECVD方法或者VHF?PECVD(甚高頻等離子體增強化學氣相沉積)法層壓上述p型窗層和上述緩沖層。