[發(fā)明專利]包含復(fù)合層的柔性襯底硅基多結(jié)疊層太陽電池

無效

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• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN102945886A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉成;徐正軍;楊君昆
• 申請（專利權(quán)）人: 上?？臻g電源研究所
• 主分類號: H01L31/076
• 分類號: H01L31/076
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;賈慧琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏電池，特別涉及一種包含復(fù)合層的柔性襯底硅基多結(jié)疊層薄膜太陽電池。

背景技術(shù)

在目前廣泛使用的薄膜太陽電池中，主要采用的是非晶硅薄膜材料，但非晶硅薄膜太陽電池存在兩個重要問題：(1)光致衰退效應(yīng)使電池穩(wěn)定性不夠理想；(2)帶隙較寬，材料本身對太陽輻射光譜中長波光吸收不充分，限制了電池效率的進一步提高。為了解決這兩個問題，近年來人們廣泛開展了非晶硅/微晶硅疊層太陽電池和非晶硅/非晶硅鍺疊層太陽電池的研究工作。為減少疊層太陽電池中子電池的連接損失，在光照時頂電池產(chǎn)生的電子和底電池產(chǎn)生的空穴在疊層太陽電池的子電池連接處的復(fù)合幾率要盡可能地大。由于最高摻雜濃度的限制，頂電池的n型層和底電池的p型層所能達到的缺陷態(tài)密度有限。故如何增加疊層太陽電池子電池連接處的缺陷態(tài)密度，進而提高載流子的復(fù)合幾率，將會對提高電池整體性能起到關(guān)鍵作用。

目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題，提出了一種包含復(fù)合層的柔性襯底硅基多結(jié)疊層太陽電池結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過在疊層太陽電池的子電池間插入一層高缺陷態(tài)的復(fù)合層，增加載流子的復(fù)合幾率，從而提高電池的效率和穩(wěn)定性。

為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種包含復(fù)合層的柔性襯底硅基多結(jié)疊層太陽電池，該太陽電池包含由下到上依次設(shè)置的：

金屬箔或聚酯膜柔性襯底；

背反射電極；

微晶硅或非晶硅鍺底電池；

復(fù)合層；

非晶硅頂電池；及

頂電極，該頂電極為透明導(dǎo)電薄膜；

其中，所述的復(fù)合層采用非晶硅鍺（a-SiGe）合金材料制成，位于頂電池和底電池之間，帶隙介于1.0eV~1.7eV之間，厚度介于1nm~20nm之間。非晶硅材料的結(jié)構(gòu)特點是“短程有序，長程無序”，因硅原子價鍵的不飽和使得材料中存在較多的缺陷態(tài)。鍺原子的摻入使得非晶硅鍺材料的缺陷態(tài)密度更高。非晶硅鍺材料因其合適的帶隙寬度和較高的吸收系數(shù)被用為薄膜太陽電池的本征吸收層，而其高缺陷態(tài)的特性尚未被利用。?

上述的包含復(fù)合層的柔性襯底硅基多結(jié)疊層太陽電池，其中，所述的復(fù)合層利用等離子體增強化學(xué)氣相沉積（PECVD）設(shè)備來制備，反應(yīng)氣體為鍺烷、硅烷、氫氣、硼烷及磷烷。

本發(fā)明的技術(shù)方案，由于最高摻雜濃度的限制，頂電池的n型層和底電池的p型層所能達到的缺陷態(tài)密度有限。通過在疊層太陽電池的子電池間插入一層高缺陷態(tài)的非晶硅鍺復(fù)合層，增加疊層太陽電池子電池連接處的缺陷態(tài)密度，進而提高載流子的復(fù)合幾率，有利于提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種包含復(fù)合層的柔性襯底硅基多結(jié)疊層太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的包含復(fù)合層的柔性襯底硅基多結(jié)疊層太陽電池，該太陽電池包含由下到上依次設(shè)置的金屬箔或聚酯膜柔性襯底11、背反射電極12、微晶硅或非晶硅鍺底電池13、復(fù)合層14、非晶硅頂電池15；及，頂電極16，該頂電極16為透明導(dǎo)電薄膜；其中，所述的復(fù)合層14采用非晶硅鍺合金材料制成。

以下通過實施例說明該太陽電池的制備方法。

實施例??雙結(jié)疊層電池

在厚度為75μm的聚酰亞胺襯底上依據(jù)以下步驟制備雙結(jié)疊層電池：

步驟1，采用磁控濺射方法在聚酰亞胺襯底11上沉積Ag/ZnO背反射電極12。

步驟2，采用等離子體化學(xué)氣相沉積（PECVD）方法沉積NIP結(jié)構(gòu)的非晶硅鍺底電池13，其中N層非晶硅反應(yīng)氣體為氫氣、硅烷和磷烷，厚度為10nm~50nm，I層非晶硅鍺層反應(yīng)氣體為氫氣、硅烷和鍺烷，厚度為150nm~400nm，P層納米硅反應(yīng)氣體為氫氣和硅烷，厚度為10nm~50nm。

步驟3，采用等離子體化學(xué)氣相沉積（PECVD）設(shè)備沉積非晶硅鍺復(fù)合層14，反應(yīng)氣體為氫氣、硅烷和鍺烷，厚度為1~20nm。

步驟4，采用等離子體化學(xué)氣相沉積（PECVD）設(shè)備沉積NIP結(jié)構(gòu)的非晶硅頂電池15，其中N層非晶硅反應(yīng)氣體為氫氣、硅烷和磷烷，厚度為10~50nm，I層非晶硅層反應(yīng)氣體為氫氣和硅烷，厚度為150~300nm，P層納米硅反應(yīng)氣體為氫氣和硅烷，厚度為10nm~50nm。

步驟5，采用磁控濺射方法沉積ITO（銦錫氧化物）透明導(dǎo)電薄膜作為頂電極16。