[發明專利]一種硅薄膜異質結太陽電池及其制作方法

無效

• 申請號: 201110390864.5
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102437225A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 沈輝;劉超;梁齊兵;艾斌
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L31/072
• 分類號: H01L31/072;H01L31/20;H01L31/0352
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 羅毅萍

技術領域

本發明屬于太陽電池技術領域，具體為一種新型的硅薄膜異質結太陽電池及其制作方法。

背景技術

提高硅薄膜太陽電池的效率和穩定性是硅薄膜太陽電池產業化的必然途徑。目前產業化的硅薄膜太陽電池只有非晶硅薄膜太陽電池。非晶硅薄膜可以大面積沉積，而且對太陽光的吸收效率高，只需要500nm厚就可以吸收能量大于非晶硅禁帶寬度的大部分太陽光，同時在弱光下性能要好于晶體硅太陽電池，但非晶硅薄膜太陽電池效率較低，而且在光照下數個小時后會迅速衰減。從理論上看，多晶硅薄膜太陽電池和單晶硅薄膜太陽電池將具有更高的效率和更穩定的特性，但由于晶體硅是間接帶隙半導體，需要較厚的活性層(一般為30μm以上)和復雜的陷光設計才能吸收大部分的入射光，因此在目前體硅電池越做越薄的情況下，晶體硅薄膜太陽電池的優勢有可能逐漸消失。

目前常用的硅薄膜太陽電池的活性層，在非晶硅和微晶硅薄膜太陽電池中為p-i-n結構，其中i層較厚，大約為300-500nm，而p型和n型層非常薄，只有大約15-20nm，太陽光穿過幾乎透明的p型或n型層，在i型層中被吸收后，每個光子激發出一對光生載流子，激發出的光生載流子被p型和n型層形成的內建電場分別輸運到p型和n型層，最后通過外接電極輸送出去。而采用i型作為太陽光吸收層的原因是因為在摻雜非晶硅中，光生少數載流子的遷移長度非常短，而在本征非晶硅中則長的多，因此p-i-n結構的非晶硅薄膜太陽電池可以收集到更多的光生載流子，從而擁有較高的效率。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供了一種硅薄膜異質結太陽電池及其制作方法，該硅薄膜異質結太陽電池具有較高的效率和較好的穩定性，同時薄膜厚度遠遠小于目前的晶體硅薄膜太陽電池，減少材料消耗，降低生產成本。

為了達到上述技術目的，本發明是按以下技術方案實現的：

本發明所述的一種硅薄膜異質結太陽電池，包括具有導電薄膜的襯底，所述襯底的導電薄膜上設有第一晶體硅薄膜層，所述該第一晶體硅薄膜層上依次設有本征非晶體硅薄膜層、第二晶體硅薄膜層和透明導電薄膜層，所述透明導電薄膜層上設有金屬電極。

在本發明中，第一晶體硅薄膜層及第二晶體硅薄膜層可以為兩種形式：

第一、所述第一晶體硅薄膜層為p型晶體硅薄膜層，與之對應的，所述第二晶體硅薄膜層為n型晶體硅薄膜層。

第二、所述第一晶體硅薄膜層為n型晶體硅薄膜層，與之對應的，所述第二晶體硅薄膜層為p型晶體硅薄膜層。

作為上述技術的進一步改進，第一晶體硅薄膜層及第二晶體硅薄膜層的厚度為10～100nm。

作為上述技術的更進一步改進，所述本征非晶體硅薄膜層厚度是100～1000nm。

本發明所述的硅薄膜異質結太陽電池的制作方法，其具體步驟是：

(1)將晶體硅層沉積到有導電薄膜層的襯底上，然后通過激光誘導或金屬誘導或晶化方式晶化成第一晶體硅薄膜層；

(2)在第一晶體硅薄膜層上通過物理或化學沉積制備本征非晶體硅薄膜層；

(3)在本征非晶體硅薄膜層上通過物理或化學沉積晶體硅層，用激光誘導或金屬誘導或晶化方式晶化成第二晶體硅薄膜層；

(4)在第二晶體硅薄膜層形成的電池活性層上沉積一層透明導電薄膜，然后金屬制備前電極，完成硅薄膜異質太陽電池的制作；

(5)封裝成為硅薄膜異質太陽電池組件。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明所述硅薄膜太陽電池具有較高的效率，和較好穩定性，同時薄膜厚度遠遠小于目前的晶體硅薄膜太陽電池；

(2)本發明中，n型和p型晶體硅薄膜層用于提供內建電場，同時相對于非晶硅薄膜n型和p型晶體硅薄膜的可以大大降低表面載流子復合，同時也有助于提高電池的穩定性；

(3)本發明中，本征非晶硅薄膜用于吸收太陽光，相對于晶體硅薄膜，可以大大降低電池厚度，進而減少材料消耗，降低生產成本。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施例對本發明做詳細的說明：

圖1是本發明所述的硅薄膜異質結太陽電池結構示意圖；

圖2是上述硅薄膜異質結太陽電池工藝流程對應的結構示意圖。

具體實施方式

實施例一：