[發明專利]一種等離子體薄膜太陽能電池增效方法

無效

• 申請號: 201010243362.5
• 申請日: 2010-08-02
• 公開（公告）號: CN101937939A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 劉堯平;梅增霞;侯堯楠;杜小龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L51/48;H01G9/20
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟;馬知非

技術領域

本發明涉及一種用于制備高效薄膜太陽能電池的方法，特別是一種等離子體薄膜太陽能電池的增效方法

背景技術

由于硅是一種間接帶隙半導體材料，因此硅基的太陽能電池對長波段光的吸收較弱，為了提高電池效率，通常需要增強硅基體對光的吸收。對于硅塊體的太陽能電池來說，現有技術中通常采用金字塔型的結構來增強吸收、降低光的反射。但是金字塔結構的尺寸一般在10um左右，所以對于厚度只有1～2um的薄膜電池而言，這種結構并不適用。因此需要采用新的技術手段來解決這個問題。方法之一就是等離子體薄膜太陽能電池，即通過在薄膜太陽能電池片表面蒸鍍金屬納米顆粒，利用其對入射太陽光的散射來達到對光的限制，從而增強太陽能電池片對光的吸收。S.Pillai等人通過在1.25um厚的硅片上沉積銀的方法，將光電流提高了30％(J.Appl.Phys.101，093105，2007)。Keisuke?Nakamura則通過陽極氧化鋁(AAO)模板法在GaAs上沉積了銀納米顆粒，將短路電流提高了8％(Appl.Phys.Lett.93，121904，2008)。此外，已經有關于通過該種辦法提高GaN基以及有機薄膜太陽能電池的發電效率的相關報道。但是至今為止，還沒有人就納米顆粒的尺寸對薄膜電池效率的影響進行深入的研究。K.R.Catchpole在2008年曾就金屬顆粒的尺寸大小對薄膜太陽能電池的影響進行了理論計算，他們認為金屬顆粒在100nm左右時能夠獲得最優的效果。目前現有的研究結果均表明，通過簡單的工藝或方法制備的金屬納米顆粒尺寸是不可控的，而制備尺寸可控的或者是最優化的金屬納米顆粒(～100nm)則需要較為昂貴的設備或者較為復雜的工藝。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種簡單有效的控制太陽能電池板上沉積的金屬納米顆粒大小的辦法，獲得最優的金屬顆粒尺寸(～100nm)，從而獲得高效的等離子體薄膜太陽能電池。

一種等離子體薄膜太陽能電池增效方法，包括以下步驟：

1)通過薄膜沉積的方法在太陽能電池片上沉積一層金屬薄膜；

2)將沉積了金屬薄膜的太陽能電池板送入退火爐中退火；

3)退火后，在所述金屬薄膜上再沉積一層鈍化層。

進一步，所述太陽能電池片的材質為：硅薄膜，GaAs基薄膜電池，GaN基薄膜電池、CdTe基薄膜電池以及有機薄膜太陽能電池和染料敏化電池。

進一步，所述步驟1)中的金屬薄膜沉積方法為：熱蒸發、磁控濺射或電子束蒸發法。

進一步，所述步驟1)中金屬薄膜的材質為：金、銀、銅、鉑中的一種或者其合金。

進一步，所述步驟2)具體為：沉積后將太陽能電池板送入退火爐中退火；退火溫度為：100～300℃，退火時間為：10～60分鐘。

進一步，所述步驟3)中的鈍化層材質為：SiO_X，TiO₂或ZrO₂；鈍化層保護金屬薄膜層中的金屬納米顆粒，防止其被氧化，以實現較長的使用壽命。

進一步，所述步驟3)中的鈍化層沉積方法為：熱蒸發法、磁控濺射法或電子束蒸發法。

進一步，所述步驟3)中的鈍化層沉積厚度為3nm-10nm。

本發明的有益效果為：通過在薄膜太陽能電池片上沉積金屬層，不需要采用模板法，通過簡單的低溫退火工藝即可獲得尺寸均一可控的金屬納米顆粒；同時可以獲得最優化的納米尺寸，從而獲得最優化的等離子體增效的薄膜太陽能電池。

附圖說明

圖1為本發明實施例1中太陽能電池板的結構示意圖。

圖2為本發明實施例1獲得的銀納米顆粒表面。

圖3為本發明實施例2獲得的銀納米顆粒表面。

圖4為本發明實施例3制備的30nm銀薄膜層。

圖5為本發明實施例3獲得的銀納米顆粒表面。

具體實施方式

下面結合本發明的制備方法和附圖對本發明進行詳細說明：