[發明專利]一種梯度摻雜硅基異質結太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201110247920.X
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102280502A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 杜國平;齊立敏
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/072;H01L31/20
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾瑜

1.一種梯度摻雜硅基異質結太陽能電池，包括晶體硅襯底、摻雜非晶硅薄膜、透明導電薄膜和柵線電極，所述的摻雜非晶硅薄膜沉積在晶體硅的上表面上，透明導電薄膜沉積在摻雜非晶硅薄膜上，柵線電極沉積在透明導電薄膜上，其特征在于，所述摻雜非晶硅薄膜為多層結構，其中各層摻雜非晶硅薄膜的摻雜濃度自晶體硅襯底向透明導電膜方向依次升高；當晶體硅襯底為n型半導體時，所述摻雜非晶硅薄膜為p型非晶硅薄膜；當晶體硅襯底為p型半導體時，所述摻雜非晶硅薄膜為n型非晶硅薄膜。

2.根據權利要求1所述的梯度摻雜硅基異質結太陽能電池，其特征在于，所述晶體硅襯底的下表面上依次沉積摻雜非晶硅薄膜和透明導電薄膜；當晶體硅襯底為n型半導體時，沉積在下表面上的摻雜非晶硅薄膜為n型非晶硅薄膜，當晶體硅襯底為p型半導體時，沉積在下表面上的摻雜非晶硅薄膜為p型非晶硅薄膜。

3.根據權利要求1或2所述的梯度摻雜硅基異質結太陽能電池，其特征在于，在晶體硅襯底與摻雜非晶硅薄膜之間沉積有本征非晶硅薄膜。

4.根據權利要求1或2或3所述的梯度摻雜硅基異質結太陽能電池，其特征在于，所述摻雜非晶硅薄膜數量為3～5層，其中每層的厚度為0.5nm～5nm。

5.根據權利要求4所述的梯度摻雜硅基異質結太陽能電池，其特征在于，所述摻雜非晶硅薄膜每層厚度為2nm～5nm。

6.根據權利要求3所述的梯度摻雜硅基異質結太陽能電池，其特征在于，所述本征非晶硅薄膜的厚度為1nm～10nm。

7.根據權利要求6所述的梯度摻雜硅基異質結太陽能電池，其特征在于，所述本征非晶硅薄膜的厚度為5nm～8nm。

8.根據權利要求1所述的梯度摻雜硅基異質結太陽能電池，其特征在于，各層摻雜非晶硅薄膜摻雜濃度在0.01％～2％范圍內。

9.根據權利要求1所述的梯度摻雜硅基異質結太陽能電池，其特征在于，所述的透明導電薄膜由ITO、AZO或FTO中的一種制成。

10.根據權利要求1所述的梯度摻雜硅基異質結太陽能電池，其特征在于，所述的柵線電極由Al、Ag中的一種制成。

11.權利要求1～10所述梯度摻雜硅基異質結太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)對晶體硅襯底進行表面處理，去除襯底表面的金屬雜質、損傷層和氧化層；

(2)采用PECVD技術對經表面處理的晶體硅襯底沉積摻雜非晶薄膜，PECVD沉積室抽真空到0.5×10^-5Pa～2×10^-5Pa，襯底溫度加熱到150℃～250℃，通入氫氣、硅烷和磷烷的混合氣體或氫氣、硅烷和硼烷的混合氣體，氫氣為稀釋氣體，硅烷的體積含量為5％～15％，磷烷或硼烷在混合氣體中的體積含量為0.0005％～0.35％，PECVD沉積室的壓強控制在45～55Pa，在襯底表面沉積三到五層摻雜濃度從下到上依次提高的非晶硅薄膜；對于p型摻雜非晶硅薄膜，以硼烷氣體為摻雜反應氣體，對于n型摻雜非晶硅薄膜，以磷烷氣體為摻雜反應氣體；

(3)在摻雜非晶或微晶硅薄膜上通過沉積20nm～80nm的透明導電薄膜；

(4)在透明導電薄膜上沉積柵線電極，制得梯度摻雜的硅基異質結太陽能電池。

12.權利要求11所述梯度摻雜硅基異質結太陽能電池的制備方法，其特征在于，步驟(2)和(3)之間，采用PECVD技術在晶體硅襯底的下表面重復步驟(2)沉積3～5層的梯度摻雜非晶硅薄膜；晶體硅為n型，則摻雜源氣體為磷烷，如晶體硅為p型，則摻雜源氣體為硼烷。

13.權利要求11或12所述梯度摻雜硅基異質結太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括一在硅晶體襯底表面沉積本征非晶硅的步驟：PECVD沉積室抽真空到0.5×10^-5Pa～2×10^-5Pa，襯底溫度加熱到150℃～250℃，通入氫氣和硅烷的混合氣體作為反應氣體，反應氣體中硅烷所占的體積比例為5％～15％，PECVD沉積室的壓強控制在45～55Pa。