[發(fā)明專利]一種提高非晶硅薄膜電池弱光響應(yīng)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110100647.8
• 申請(qǐng)日: 2011-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102185038A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳興坤;李媛;曹松峰;葉志高
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州天裕光能科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/20
• 分類號(hào): H01L31/20
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所 33206
• 代理人: 胡龍祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高非晶硅薄膜電池弱光響應(yīng)的方法，特別涉及到一種本征層摻雜碳元素以提高非晶硅薄膜電池的弱光響應(yīng)的方法，屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域。

背景技術(shù)

非晶硅薄膜電池因制造成本比晶硅體電池低、能量回收期短、相同輸出功率發(fā)電量多，而發(fā)展迅速，目前被廣泛應(yīng)用在室外的各種發(fā)電系統(tǒng)中，如光伏電站、幕墻玻璃、屋頂發(fā)電系統(tǒng)等。相對(duì)而言，當(dāng)前非晶硅薄膜電池的室內(nèi)應(yīng)用還比較少，存在著廣闊的應(yīng)用潛力，如可用作各種家電的遙控器、雙層隔音玻璃的內(nèi)層等。

顯然，室內(nèi)的光照強(qiáng)度遠(yuǎn)低于陽(yáng)光輻照下的室外光照強(qiáng)度，在室外強(qiáng)光下發(fā)電性能良好的非晶硅薄膜電池在室內(nèi)弱光下發(fā)電性能會(huì)變得很差，這主要表現(xiàn)在非晶硅薄膜電池的開(kāi)路電壓在弱光下會(huì)變得很差，導(dǎo)致其在50W/m²以下的輻照度下，不能利用光能發(fā)電。其原因在于室外用的常規(guī)非晶硅薄膜電池其內(nèi)部缺陷較多，導(dǎo)致漏電流較大，在弱光下產(chǎn)生的光生載流子尚未來(lái)得及到達(dá)電池的兩端就被缺陷復(fù)合掉了，弱光下不發(fā)電。因此如何減小非晶硅薄膜電池的缺陷至關(guān)重要。現(xiàn)在廣泛商業(yè)化非晶硅薄膜電池的結(jié)構(gòu)為玻璃/TCO膜/P層a-SiC/I?層a-Si/N層a-Si/ZnO/Al的結(jié)構(gòu)（P層為窗口層，為空穴導(dǎo)電層，I為本征層，N為電子導(dǎo)電層）。如圖1所示，P層a-SiC和I層a-Si界面為異質(zhì)結(jié)，在P/I界面存在眾多的缺陷和應(yīng)力集中，是薄膜電池弱光下響應(yīng)差的重要原因。為減少這種界面缺陷，常規(guī)的做法是在P/I界面插入一層摻C的緩沖層（Buffer層，簡(jiǎn)稱B層），形成玻璃/TCO膜/P層a-SiC/B層a-SiC/I?層a-Si/N層a-Si/ZnO/Al的電池結(jié)構(gòu)，如圖2所示。這種插入緩沖層B層的做法雖可緩解P/I界面的異質(zhì)結(jié)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，減少一些界面缺陷，制得的非晶硅薄膜電池在室外陽(yáng)光下的發(fā)電性能良好，但在弱光下發(fā)電性能仍然很差，P/I缺陷密度仍然太大。非晶硅薄膜電池在弱光下的響應(yīng)問(wèn)題在上述方法中仍未得到根本解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題和提出的技術(shù)任務(wù)是克服現(xiàn)有P層a-SiC與I層a-Si的異質(zhì)結(jié)造成P/I界面的應(yīng)力集中和界面缺陷密度的缺陷，提供一種提高非晶硅薄膜電池弱光響應(yīng)的方法。

為此，本發(fā)明的提高非晶硅薄膜電池弱光響應(yīng)的方法，是在用包含H₂氣體、SiH₄氣體的原料通過(guò)SiH₄氣體的分解反應(yīng)沉積P層和I層時(shí)進(jìn)行碳元素?fù)诫s。

作為優(yōu)選技術(shù)措施，所述的碳元素?fù)诫s是在沉積原料中摻雜CH₄氣體。

作為優(yōu)選技術(shù)措施，按照以下參數(shù)沉積I層：

溫度為180-260℃；

沉積功率密度為0.006-0.03W/cm²；

沉積壓力為60-330Pa；

H₂：SiH₄的稀釋比為2-20：1；

CH₄：SiH₄的氣體流量比7-70）100。尤其是：所述CH₄：SiH₄的氣體流量比為13-20：100。所述的沉積壓力為60-150Pa。

本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)將I層的a-Si層通過(guò)摻碳的方式轉(zhuǎn)變?yōu)閍-SiC層，從而將P層a-SiC/I層a-Si的異質(zhì)結(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)镻層a-SiC/I層a-SiC的同質(zhì)結(jié)，消除了異質(zhì)結(jié)，從而極大程度地消除了界面的應(yīng)力集中和缺陷密度，非晶硅薄膜電池的弱光響應(yīng)最終也得到了顯著的提高。

附圖說(shuō)明

圖1是常規(guī)的非晶硅薄膜電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是插入緩沖層的非晶硅薄膜電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的新型非晶硅薄膜電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是常規(guī)的非晶硅含有緩沖層B層的本征層為a-Si（非晶硅）的非晶硅薄膜電池的歸一化的電壓-光強(qiáng)曲線圖。

圖5是I層CH4:SiH4氣體流量比為7-10：100，H2：SiH4氣體稀釋比為2-20：1，沉積壓強(qiáng)為60Pa-150Pa時(shí)非晶硅薄膜電池的歸一化的電壓-光強(qiáng)曲線圖。

圖6為I層CH4:SiH4氣體流量比為13-20：100，H2：SiH4氣體稀釋比為2-20：1，沉積壓強(qiáng)為60Pa-150Pa時(shí)非晶硅薄膜電池的歸一化的電壓-光強(qiáng)曲線圖。

圖7為I層CH4:SiH4氣體流量比為23-33：100，H2：SiH4氣體稀釋比為2-20：1，沉積壓強(qiáng)為60Pa-150Pa時(shí)非晶硅薄膜電池的歸一化的電壓-光強(qiáng)曲線圖。