[發明專利]一種疊層太陽能電池及其制造方法

無效

• 申請號: 201010117844.6
• 申請日: 2010-03-05
• 公開（公告）號: CN101969076A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 麥耀華;李宏;林清耿;王輝;陳琳
• 申請（專利權）人: 保定天威集團有限公司
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/0352;H01L31/0392;H01L31/20
• 代理公司: 唐山順誠專利事務所 13106
• 代理人: 于文順

?

所屬技術領域：

本發明涉及一種疊層太陽能電池及其制造方法，屬于半導體器件技術領域。

背景技術：

目前，大規模產業化薄膜電池一般為非晶硅薄膜電池，這種太陽能電池組件效率較低（一般在5-7%），僅是單晶硅與多晶硅電池效率的一半，而且非晶硅薄膜電池本身存在光致衰退效應，單結電池的衰退可達20%-30%左右，嚴重限制了非晶硅薄膜電池的進一步發展。

采用疊層結構可以比較有效地減輕非晶硅電池的光致衰退。公知的疊層電池有兩種，一種是將兩個非晶硅的P-I-N結串聯起來，形成一個非晶/非晶疊層電池，其中每個子電池的厚度小于單結電池，增大了電池的內建電場，降低了載流子的復合幾率，從而提高了穩定效率。另一種是以微晶硅電池作為底電池的非晶硅/微晶硅薄膜疊層太陽能電池，這種電池比非晶硅/非晶硅疊層電池穩定得多，其光致衰退可以降低到10-15%左右。此外，非晶硅/微晶硅疊層電池可以把光譜的利用范圍由非晶硅電池的800nm擴展到1100nm處，大大提高了光譜的利用率，因而非晶硅/微晶硅薄膜電池的效率比非晶硅單結和非晶硅疊層電池效率有很大的提高，量產化效率通常達到8-9%左右。但由于微晶硅內部存在很多微小晶粒，晶粒之間的晶界缺陷態密度較高，載流子在晶界處的復合幾率較大，致使微晶硅電池的開路電壓只有0.5V左右，限制了此種結構電池效率的進一步提高。

發明內容：?

本發明目的是提供一種疊層太陽能電池及其制造方法，穩定性好、效率高，解決背景技術中存在的上述問題。

本發明的技術方案是：一種疊層太陽能電池包括襯底、底電池、頂電池、透明導電減反膜和金屬柵電極，底電池、頂電池、透明導電減反膜和金屬柵電極依次設置于襯底上，所述底電池為薄膜多晶硅異質結電池，由依次沉積于襯底上的N⁺型重摻雜硅薄膜?、?N型多晶硅薄膜和第一P型非晶硅薄膜構成，所述頂電池為非晶硅P-I-N結電池，由依次沉積于底電池上的N型非晶硅薄膜、?非晶硅本征吸收層和第二P型非晶硅薄膜組成。

上述疊層太陽能電池，構成中還包括設置于襯底與底電池之間的絨面背反射電極，所述絨面背反射電極由依次沉積于襯底上的金屬層和透明導電薄膜組成，透明導電薄膜上沉積底電池的N⁺型重摻雜硅薄膜。

上述疊層太陽能電池，所述N⁺型重摻雜硅薄膜的厚度在十幾nm到幾十nm之間；N型多晶硅薄膜的厚度為2mm～30mm，晶粒尺寸為1mm～1mm。

上述疊層太陽能電池，所述第一P型非晶硅薄膜的厚度為10～90nm。

本發明的頂電池采用非晶硅薄膜電池，而底電池采用薄膜多晶硅異質結電池。

本發明疊層電池的制造方法包含如下步驟：

A、在襯底上濺射金屬層；

B、沉積透明導電薄膜；

C、采用PECVD（等離子體增強化學氣相沉積法）沉積N⁺型重摻雜硅薄膜；

D、采用PECVD方法沉積N型非晶硅薄膜，然后采用高溫退火、激光晶化方式使非晶硅薄膜完全晶化；

E、采用PECVD沉積第一P型非晶硅薄膜，形成非晶/多晶硅異質結底電池；

F、采用PECVD沉積N型非晶硅薄膜；

G、采用PECVD沉積非晶硅本征吸收層；

H、采用PECVD沉積第二P型非晶硅薄膜；

I、沉積透明導電減反膜；

J、制備金屬柵電極。

本發明的有益效果：由于減少了非晶硅本征層的厚度，因而有效抑制了非晶硅頂電池的衰退效應，提高了電池的穩定性；薄膜多晶硅的晶化率接近100%，與晶體硅具有相同帶隙，但厚度卻小得多，故可大大節省原材料；同非晶硅/非晶硅薄膜疊層電池相比，本太陽能電池對太陽光譜的響應范圍寬；同非晶/微晶硅薄膜疊層電池相比，薄膜多晶硅晶粒更大，晶界更少，晶粒之間的晶界缺陷態密度較小，加之薄膜多晶硅異質結電池的P型非晶硅薄膜可對N型多晶硅薄膜3表面和晶界起到鈍化作用，因而大大減小了載流子在晶界處的復合幾率，提高了電池的開路電壓和短路電流，轉換效率更高。

附圖說明：

圖1是本發明結構的剖視示意圖；

圖2是有背反射電極的本發明結構的剖視示意圖。

圖中各標號為：1、襯底，2、N⁺型重摻雜硅薄膜，3、N型多晶硅薄膜，4、第一P型非晶硅薄膜，5、N型非晶硅薄膜，6、非晶硅本征吸收層，7、第二P型非晶硅薄膜，8、透明導電減反膜，9、金屬柵電極，10、金屬層，11、透明導電薄膜。

具體實施方式：