[發明專利]一種單晶薄膜太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請號: 200910263048.0
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN101820008A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 張宏勇;鄒福松
• 申請（專利權）人: 江蘇華創光電科技有限公司
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及晶硅和太陽能電池，特別是一種高光電轉化效率，成本低，制做工藝簡單的單晶薄膜太陽能電池及其制備方法。

背景技術

目前日益嚴重的能源和環境問題催促著我們不得不找出一條替代現有能源結構的新型綠色能源，而太陽能正好成為我們不二的選擇，而我們目前面臨的問題是如何把太陽能轉換成我們所需要的能源，從面出現了各種各樣的太陽能電池有晶體硅，非晶硅，CIGS，HIT等等，然而發電成本太高使得太陽能發電無法與火電平價上網，離不開政策的支持，太陽能發電成本居高不下的原因大致可以歸納為轉化效率低，原料成本高，工藝制做復雜難以產業化等。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種單晶薄膜太陽能電池及其制備方法。

技術方案：本發明公開了一種單晶薄膜太陽能電池，包括襯底，所述襯底上設有一層Mo導電膜構成背電極，Mo導電膜上為N型單晶薄膜層，N型單晶硅薄膜層上擴散P型單晶硅層形成PN結，所述P型單晶硅層上為TCO薄膜層構成的前電極。

本發明還公開了一種單晶薄膜太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，在襯底上鍍上一層導電膜；

步驟二，在所述導電膜內刻劃導電極；

步驟三，在導電膜上濺射N型單晶硅層；

步驟四，在N型單晶硅層上擴散出一層P型單晶硅層形成PN結；

步驟五，在N型單晶硅層和P型單晶硅層內刻劃第二導電極；

步驟六，在N型單晶硅層上設置前電極(TCO薄膜層)；

步驟七，在前電極內刻劃第三導電極，使第一導電極、第二導電極以及第三導電極導通，最終獲得所述單晶薄膜太陽能電池。

本發明步驟一中，所述導電膜為Mo導電膜，厚度為0.6～1um。

本發明步驟二、步驟四和步驟七中采用波長為532nm的激光刻劃導電極。

本發明步驟三中，耙材為單晶耙，采用磁控濺射低溫鍍膜，基底溫度在100～200℃，使用PVD濺射形式鍍上一層單晶硅，所用耙材為單晶硅耗，并且其表面具有絨面結構，很大強度的延長了光的吸收路程，相當于晶硅電池的制絨面的作用。

本發明步驟四中，采用低溫激光擴散方式在N型單晶硅層上擴散出一層的P型單晶硅層，溫度為350℃～450℃，擴散的結深為30～100nm，做為窗口層。

本發明步驟六中，所述前電極為TCO薄膜層構成。

總體而言，本發明所用到的技術有晶硅電池工藝，薄膜電池工藝，激光擴散新型技術，首先在一個合理的襯低上采用PVD鍍一層金屬導電層，此層既做為背電極用也做為反射層用，同時與晶硅和襯低具有比較好的粘附性，接著采用PVD濺射單晶靶材形成一薄層單晶硅薄膜，需要控制好濺射條件，接著采用擴散工藝，400℃～500℃左右，擴散時間為30分鐘～60分鐘，形成PN結，構成主要光電轉換單元，最后采用現在比較成熟的工藝鍍上電極，過程中需有三道激光刻劃導電極以實現單元薄膜電池的串聯。

有益效果：本發明由于采用晶硅結構具有比較規則的晶格結構所以比現有的薄膜太陽能電池具有更高的光電轉化效率，采用薄膜的形式可以極大的降低原料硅的使用，同時采用激光擴散及劃線一些普通的工藝完全可以采用現在的技術稍加改進既可實現，采用激光擴散工藝可以實現超淺結擴散為進一步提高光電轉化效率留有空間，既具有晶體硅的晶格結構的規則性和少缺陷的結構，又具有薄膜的用料少，成本降，用途廣泛的的特性，同時制程簡單具有很強的市場潛力。本發明針對傳統薄膜太陽能電池或晶體硅太陽能電池要么轉化效率低、要么成本太高、要么工藝復雜的缺陷。采用了新型結構、新型材料、新型工藝方法，極大提高太陽能電池對太陽能電池的轉換效率。這種電池據不完全估計其發電成本大概在0.2元/度電左右。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做更進一步的具體說明，本發明的上述和/或其他方面的優點將會變得更加清楚。

圖1至圖7為本發明各個工藝步驟的結構示意圖。

具體實施方式：

如圖7所示，本發明公開了一種單晶薄膜太陽能電池，包括襯底，在襯底上設有帶第一導電極的Mo導電膜構成背電極，Mo導電膜上為N型單晶硅層，N型單晶硅層上為P型單晶硅層形成PN結，所述N型單晶硅層和P型單晶硅層內設有第二導電極，P型單晶硅層上設有帶第三導電極的TCO薄膜層構成前電極，所述第一導電極、第二導電極以及第三導電極導通。