[發明專利]具有NIP隧穿結的a-Si/μc-SiGe疊層太陽能電池及其制造方法

無效

• 申請號: 201210230875.1
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN102751372A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 何文;俞遠高;張鵬強;成惠峰;王閃閃;徐娜;柏龍鳳;葛偉青;豐浩
• 申請（專利權）人: 圣睿太陽能科技（鎮江）有限公司
• 主分類號: H01L31/076
• 分類號: H01L31/076;H01L31/0376;H01L31/18;H01L31/20
• 代理公司: 鎮江京科專利商標代理有限公司 32107
• 代理人: 夏哲華

技術領域

本發明屬于新能源中薄膜太陽能電池的技術領域，特別是一種隧穿結為NIP結構，本征層為微晶硅鍺的疊層薄膜太陽能電池及其制造方法。

背景技術

太陽光譜在可見光部分的能量只有不到50%，要想提高電池的效率，把其光譜響應擴展到1.1μm以下是非常重要的，因為這包括了太陽光90%以上的能量。鍺是一種帶隙為0.66eV的窄帶隙半導體材料，它與硅構成的薄膜合金材料，有著大幅度向窄帶隙方向調制的作用。利用薄膜中鍺的摻入來提高材料對光譜的吸收范圍和吸收效率，是太陽能電池效率提高的有效方法。

在a-Si/μc-SiGe疊層太陽能電池結構中，隧穿結的好壞對電池的性能有很大的影響。高復合速率，低電阻率及較少光損失的隧穿結是保證a-Si/μc-SiGe疊層太陽能電池具有高轉化效率的關鍵。TiO_x和NbO_x等氧化物薄膜由于具有高透光率及類似金屬的特性，是一種理想的材料，通常將其加入n/p結中形成隧穿結。但是此種材料通常是通過電子束蒸發等方法制備，與目前采用PECVD(plasma?enhanced?chemical?vapor?deposition，等離子增加化學氣相沉積)法的工藝不兼容，不利于大規模工業化生產應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠提高太陽能電池效率，并能與現有PECVD法工藝兼容的具有NIP隧穿結的a-Si/μc-SiGe疊層太陽能電池及其制造方法。

本發明具有NIP隧穿結的a-Si/μc-SiGe疊層太陽能電池的各層結構為：Glass/TCO/p-a-SiC:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H/n-μc-Si:H/i-μc-Si:H/p-μμc-Si:H/i-μc-SiGe:H/n-μc-Si:H/ZnO/Al/Glass。

上述結構中，玻璃襯板（上層Glass）的厚度為3.0-4.0mm；TCO膜厚為800-1000nm，TCO膜為SnO₂:F；n-a-Si:H厚度為3-6nm；n-μc-Si:H的厚度為10-30nm；i-μc-Si:H的厚度為2-10nm；p-μc-Si:H的厚度為10-30nm。

本發明具有NIP隧穿結的a-Si/μc-SiGe疊層太陽能電池的制造方法包括以下步驟：

步驟一，生成上層電池的非晶硅薄膜，采用RF-PECVD(radio?frequency?plasma?enhanced?chemical?vapor?deposition，射頻等離子增加化學氣相沉積)方法制備，輝光激勵頻率為13.56MHz，功率密度為18-25mw/cm²，襯底表面溫度為180－220℃，反應氣體壓強為0.80-0.87mbar；具體包括下述步驟：

a.將干凈的帶有TCO層的襯底玻璃放入真空室；

b.以已知方法沉積P型非晶硅窗囗層；

c.抽真空；

d.以已知方法沉積本征非晶硅吸收層；

e.向反應室通入反應氣體硅烷、磷烷和氫氣的條件下，沉積N型非晶硅層；

步驟二，生成下層電池的微晶硅薄膜，采用VHF-PECVD（very?high?frequency?plasma?enhanced?chemical?vapor?deposition，甚高頻等離子增強化學氣相沉積）方法制備，輝光激勵頻率為40.68MHz，功率密度為0.1-0.6w/cm²，襯底表面溫度為180－220℃，反應氣體壓強為0.80-1.80mbar，具體包括下述步驟：

a.抽真空；

b.將步驟一制作的電池放入真空室里，在通入氬氣的條件下，刻蝕氧化層；

c.在向反應室通入反應氣體硅烷、磷烷和氫氣的條件下，沉積沉積N型微晶硅層；

d.抽真空；

e.在向反應室通入反應氣體硅烷和氫氣的條件下沉積本征微晶硅層；

f.在向反應室通入反應氣體硅烷、硼烷和氫氣的條件下，沉積P型微晶硅層；

g.抽真空；

h.在向反應室通入反應氣體硅烷、氟化鍺和氫氣的條件下，沉積本征微晶硅鍺吸收層；

i.在向反應室通入反應氣體硅烷、磷烷和氫氣的條件下，沉積N型微晶硅層；

步驟三，在PVD(physical?vapor?deposition，物理氣相沉積)反應室里以已知方法依次沉積ZnO和Al膜，厚度分別為70和300nm。

所述下層電池中本征微晶硅鍺吸收層采用V字型帶隙排布。