[發(fā)明專利]一種新型三結(jié)薄膜太陽能電池及其生產(chǎn)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210303813.9
• 申請(qǐng)日: 2012-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN102856421A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董德慶;莊春泉;林進(jìn)達(dá);王建強(qiáng);汪濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川漢能光伏有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/078
• 分類號(hào): H01L31/078;H01L31/20
• 代理公司: 北京中海智圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11282
• 代理人: 徐金偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能電池及其生產(chǎn)方法，尤其涉及一種新型三結(jié)薄膜太陽能電池及其生產(chǎn)方法。?

背景技術(shù)

硅（化學(xué)符號(hào)：Si）基薄膜太陽能電池以其高的太陽光吸收系數(shù)、電池效率的溫度系數(shù)小、生產(chǎn)成本低、適宜大規(guī)模大尺寸生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)成為了所有薄膜太陽能電池中產(chǎn)業(yè)化程度最高、實(shí)際生產(chǎn)規(guī)模最大的薄膜太陽能電池。硅基薄膜太陽電池的發(fā)展從單結(jié)的非晶硅（即a-Si）到雙結(jié)的非晶硅-非晶鍺硅（即a-Si/a-SiGe）。由于非晶硅存在的光致衰減效應(yīng)，影響了其光電轉(zhuǎn)換率，一般僅為8%。非晶硅-非晶鍺硅的光學(xué)帶隙在1.7-1.4eV之間，其光學(xué)帶隙較大，不夠理想。整體來說，傳統(tǒng)的單結(jié)和雙結(jié)的薄膜太陽能電池，其太陽光吸收波長范圍較窄，光電轉(zhuǎn)換率較低，能效不夠高；而且制造成本較高，不適合規(guī)模化的國內(nèi)量產(chǎn)，成為太陽能電池發(fā)展的瓶頸。?

專利申請(qǐng)?zhí)枮椤?01110283633.4”的發(fā)明專利申請(qǐng)文件公開了一種薄膜太陽能電池，從上到下依次包括ITO導(dǎo)電玻璃、PZT薄膜層、a-Si薄膜層和金屬電極，PZT薄膜層設(shè)于ITO導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面上；金屬電極與a-Si薄膜層形成歐姆接觸；所述ITO導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面與PZT薄膜層構(gòu)成肖特基接觸結(jié)構(gòu)；所述金屬電極和ITO導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面構(gòu)成太陽能電池的正負(fù)電極結(jié)構(gòu)。該專利申請(qǐng)的薄膜太陽能電池采用a-Si/PZT/ITO的結(jié)構(gòu)，具有較高的短路電流和光電轉(zhuǎn)換效率，但其基于PZT/ITO結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電池，而且只是在此基礎(chǔ)上加入非晶硅層，依然存在上述傳統(tǒng)薄膜太陽能電池的缺陷。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種太陽光吸收波長范圍大、光電轉(zhuǎn)換率高的新型三結(jié)薄膜太陽能電池及其生產(chǎn)方法。?

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：?

本發(fā)明所述新型三結(jié)薄膜太陽能電池，包括由下而上依次排列的玻璃基板、背電極鉬（化學(xué)符號(hào)：Mo）層、多結(jié)電池單元、窗口層和減反層，所述減反層上設(shè)置有柵電極；所述多結(jié)電池單元包括三結(jié)，由下而上依次為硒銦銅（化學(xué)符號(hào)：CuInSe2）結(jié)、非晶鍺硅（化學(xué)符號(hào)：SiGe）結(jié)和非晶硅結(jié)，所述硒銦銅結(jié)包括由下而上依次排列的P型硒銦銅層和N型硫化鎘（化學(xué)符號(hào)：CdS）層，所述非晶鍺硅結(jié)包括由下而上依次排列的第一P型非晶硅層、本征非晶鍺硅層和第一N型非晶硅層，所述非晶硅結(jié)包括由下而上依次排列的第二P型非晶硅層、本征非晶硅層和第二N型非晶硅層。?

硒銦銅是一種對(duì)直接光電轉(zhuǎn)化具有理想帶隙（為1.04eV）和很高吸收常數(shù)的化合物半導(dǎo)體，是一種引起人們廣泛注意的新型光伏材料，已被簡稱為cis。硒銦銅的理論最大光電轉(zhuǎn)換效率為24％，其小面積樣品的效率已超過15％。硒銦銅電池還具有較低的制作成本，大概為單晶硅電池的1／2～1／3。由于使用的原料無毒，其制造、應(yīng)用和回收均不涉及環(huán)保問題。此外，這種電池性能還具有良好的戶外長期穩(wěn)定性。?

具體地，所述P型硒銦銅層的厚度為2微米，所述N型硫化鎘層的厚度為30～50納米，所述第一P型非晶硅層的厚度為25～40納米，所述本征非晶鍺硅層的厚度為300～400納米，所述第一N型非晶硅層的厚度為15～20納米，所述第二P型非晶硅層的厚度為25～40納米，所述本征非晶硅層的厚度為150～200納米，所述第二N型非晶硅層的厚度為15～20納米。?

所述窗口層為氧化鋅（化學(xué)符號(hào)：ZnO）窗口層，所述減反層為氟化鎂（化?學(xué)符號(hào)：MgF₂）層，所述柵電極為鋁柵電極。?

所述玻璃基板的厚度為4毫米，所述背電極鉬層的厚度為0.8～1微米。?

本發(fā)明所述新型三結(jié)薄膜太陽能電池的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：（1）選用玻璃基板，在玻璃基板上通過磁控濺射鉬層的方法作為背電極，即為背電極鉬層；（2）制作P型硒銦銅層：在背電極上，采用磁控濺射法，靶材選用銅和銦的合金靶材，然后采用真空硒化退火法制作P型硒銦銅層；制作N型硫化鎘層：在P型硒銦銅層上，用真空蒸鍍法制作N型硫化鎘層；（3）在N型硫化鎘層上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法由下而上依次制作第一P型非晶硅層、本征非晶鍺硅層、第一N型非晶硅層、第二P型非晶硅層、本征非晶硅層和第二N型非晶硅層；（4）在第二N型非晶硅層上通過磁控濺射法制作窗口層，在窗口層上通過真空蒸鍍法制作減反層；（5）在減反層上通過電子束熱蒸發(fā)制作柵電極。?

作為優(yōu)選，所述步驟（2）中，銅和銦的比例為1.13﹕1；硒化溫度為420℃，硒化時(shí)間為20分鐘，硒源溫度為200℃；用真空蒸鍍法制作N型硫化鎘層的溫度為550℃。?