[發明專利]一種高效柱狀薄膜太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 200910264859.2
• 申請日: 2009-12-24
• 公開（公告）號: CN101866966A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 張宏勇;鄭振生;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;H01L51/42;H01L51/48
• 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

本發明涉及一種薄膜太陽能電池，特別是一種金屬與半導體接觸形成肖特基結構的高效柱狀薄膜太陽能電池。

背景技術

目前基于晶體硅的電池組件市場占有率約達90％，基本上占了太陽能電池的絕大部份，但是，晶體硅電池本身生產成本較高，組件價格居高不下，這為薄膜硅太陽能電池的發展創造了機遇。現在市面上常見的薄膜太陽能電池有硅基薄膜太陽能電池，CIGS，CdTe，染料敏太陽能電池，但是這些電池都或多或少的存在一些不足，要么轉化效率低要，要么有制程復雜，要么材料稀有，都或多或少地存在一些瓶頸，使得薄膜太陽能電池無法在太陽能電池占據一定的份額。

因此有必要對薄膜太陽能電池進行深入研究，通過各種技術來降低薄膜太陽能電池的發電成本，使薄膜太陽能電池在太陽能發電中占據一席之地。

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，提供一種高效柱狀薄膜太陽能電池及其制備方法。

技術方案：本發明公開了一種高效柱狀薄膜太陽能電池，包括襯底，襯底上為TCO薄膜層構成背電極，第一TCO薄膜層上為二氧化硅填充層，二氧化硅填充層內間隔設置柱狀金屬層，金屬層上為柱狀半導體層，所述金屬層和半導體構成肖特基接觸層，所述二氧化硅填充層高度大于金屬層高度，小于等于柱狀金屬層和半導體層總高度；二氧化硅層上為第二TCO薄膜層構成前電極。

本發明中，所述襯底材質為玻璃、石英、塑料或者柔性襯底不銹鋼中的任意一個。

本發明中，所述第一TCO薄膜層采用ZAO薄膜，厚度為500～900nm。

本發明中，所述金屬層材質為鋁、鎳、鉛、金或銅，厚度為20～100nm。

本發明中，所述第二厚度TCO薄膜層厚度為100nm～500nm。

本發明中，所述半導體層為多晶硅半導體層，厚度為0.5～1um。

本發明中，所述二氧化硅層厚度為0.5～1.1um。

本發明中，所述半導體層材質為GaAs。

本發明還公開了制備高效柱狀薄膜太陽能電池的方法，包括如下步驟：

步驟一，在襯底上采用磁控濺射鍍上TCO薄膜層，靶材為ZAO靶材，厚度為500～900nm，濺射電源為0.2kV～1kV，水平場為2×10^-2～5×10^-2T；

步驟二，采用半導體光刻技術進行光刻、涂膠、曝光、熱固膠、顯影，制做窗口；

步驟三，在TCO薄膜層上生長鋁層，厚度為20～100nm；

步驟四，在鋁層上摻雜N型非晶硅，在500℃條件下退火1小時～6小時，使非晶硅層轉化為多晶硅半導體層，形成肖特基柱狀結構；

步驟五，二次曝光，曝光圖形步驟二中曝光圖形相反；

步驟六，在多晶硅半導體層上沉積二氧化硅，二氧化硅層厚度大于鋁層厚度，小于鋁層和多晶硅半導體層厚度之和；

步驟七，去除光刻膠，制做前電極，濺射ZAO薄膜層，所述ZAO薄膜層厚度為100nm～500nm。

本發明在襯底上此襯底有多種選擇，采用濺射技術鍍上一層TCO層，接著在其上利用光刻技術曝光出圖形在其上濺射金屬層，接著沉積上一層非晶硅層，利用激光技術誘導非晶變多晶，二次曝光在原來未曝光的地方沉積上一層二氧化硅其厚度大于金屬層厚度，小于金屬加多晶硅層厚度，起透明絕緣作用，接著再制做背電極，背電極的制做方法參照現在的薄膜電池制做背電極技術。

本發明中金屬層和半導體層構成的太陽光吸收層是太陽能電池的最關鍵層，采用金屬透導，激光技術，光刻技術形成肖特基結構，構成最基本的偏壓結，也是吸收太陽能主要部位，二氧化硅層起隔離絕緣和透光的作用，主要優點是用料少，吸光充分，轉化率高，缺陷少無衰減現象。

有益效果：本發明所述高效柱狀薄膜太陽能電池與以前的太陽能電池最大的不同是其不用激光劃線把其分為一個個小電池，本發明所述薄膜太陽能電池，由于結構的特殊性，不存在電池尺寸效應，因為這種結構的太陽能電池，其本身就是由各個柱狀小電池組成，而這種柱狀結構的太陽能電池不僅使制程無需激光劃線，其吸光效率也明顯增加，載流子壽命增加，相對的這種太陽能電池的轉化效率較之前的薄膜太陽能電池具有較高的光電轉化效率，轉化效率較之前的薄膜太陽能電池具有較高的光電轉化效率，具有成本低，無毒，無污染等特性。

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1a至圖1e為本發明中的流程圖。

圖2為本發明所公開的新型柱狀太陽能電池的結構圖。