[發(fā)明專利]一種硅基薄膜太陽電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210435963.5
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN102916060A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任慧志;張曉丹;趙穎;侯國付;許盛之
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/076;H01L31/18;H01L31/20;C23C16/44
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硅基薄膜太陽電池，具體而言是一種硅基薄膜電池太陽電池及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著能源消耗的不斷增加，石油和煤炭的大量使用所導(dǎo)致的溫室氣體已經(jīng)嚴重影響生態(tài)環(huán)境，而且石油和煤炭資源也面臨枯竭的境地。因此，尋求清潔的可再生能源變得日益緊迫，而太陽能是用之不竭的可再生能源，對環(huán)境保護具有十分重要的意義，太陽能的有效利用已經(jīng)成為人類的共識。太陽能的利用，尤其是光伏發(fā)電技術(shù)，是最有希望的可再生能源技術(shù)。

硅基薄膜太陽電池除了具有節(jié)省原材料、耗能低、成本低、易于大面積生產(chǎn)的優(yōu)勢外，還有著原材料豐富、無污染等優(yōu)點，但是硅基薄膜太陽電池還是具有轉(zhuǎn)換效率低的缺點。

硅基薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率的提高，很大程度上取決于對太陽光譜內(nèi)可見光的有效吸收，背反射電極最重要的作用是增加入射光在電池中光程，是提高光吸收的有效辦法之一。硅基薄膜電池的背反射電極一般為Al或ZnO/Ag/Al、ZnO/Al、ZnO/Ag/NiCr合金等，而ZnO通常采用MOCVD和Sputter技術(shù)制備，但是ZnO的加入，增加了電池制備的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述存在問題，提供一種硅基薄膜太陽電池及其制備方法，該硅基薄膜電池太陽電池以n型納米晶硅氧材料作為背反射電極以替代ZnO，可提高電池轉(zhuǎn)換效率；其制備方法工藝簡單、生產(chǎn)成本低，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種硅基薄膜電池太陽電池，以具有種子層結(jié)構(gòu)的n型納米晶硅氧材料作為背反射電極，種子層厚度為1-30nm，n型納米晶硅氧材料的結(jié)構(gòu)式為nc-SiO_x：H，厚度為20-100nm，硅基薄膜太陽電池的類型為p/i/n型單結(jié)或多結(jié)，單結(jié)硅基薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)為：Glass/TCO/p/i/n(a-Si：H)/n(nc-Si：H)/n(nc-SiO_x：H)/Al，多結(jié)太陽電池的結(jié)構(gòu)為：Glass/TCO/p/i/n/p/i/n…/n(a-Si：H)/n(nc-Si：H)/n(nc-SiO_x：H)/Al或Glass/TCO/p/i/n/p/i/n…/n(a-Si：H)/n(nc-Si：H)/n(nc-SiO_x：H)/Ag/Al。

一種所述硅基薄膜電池太陽電池的制備方法，步驟如下：

1）將玻璃基板的TCO襯底放入等離子增強化學(xué)氣相沉積（PECVD）設(shè)備內(nèi)，依次沉積p型窗口層、本征i層和n型非晶硅層；

2）在PECVD設(shè)備內(nèi)采用等離子體處理技術(shù)處理電池的n型非晶硅層，工藝參數(shù)為：輝光激發(fā)頻率13.56-100MHz、輝光功率密度10-1000mW/cm²，反應(yīng)氣體為氫氣或氦氣，反應(yīng)氣體壓強0.1-10Torr，反應(yīng)溫度100-300℃，反應(yīng)氣體等離子處理時間10-1000S；

3）采用PECVD技術(shù)制備n型nc-Si：H種子層，工藝參數(shù)為：反應(yīng)氣體中增加磷烷和硅烷，反應(yīng)氣體中硅烷稀釋率小于3%，磷烷與硅烷的摻雜比小于5%，輝光激發(fā)頻率13.56-100MHz，輝光功率密度10~1000mW/cm²，反應(yīng)氣體壓強0.1-10Torr，反應(yīng)溫度100-300℃，材料厚度為1-30nm；

4）采用PECVD技術(shù)制備n型nc-SiO_x：H背反射電極，工藝參數(shù)為：反應(yīng)氣體中增加二氧化碳，反應(yīng)氣體中硅烷稀釋率小于3%，磷烷與硅烷的摻雜比小于6%，二氧化碳與硅烷的流量比小于7，輝光激發(fā)頻率13.56-100MHz，輝光功率密度10~1000mW/cm²，反應(yīng)氣體壓強0.1-10Torr，反應(yīng)溫度100-300℃，材料厚度20-100nm；

5）采用蒸發(fā)或者濺射方法制備Al電極，制得硅基薄膜電池太陽電池。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是：