[發明專利]硅基薄膜疊層太陽能電池及其制造方法

無效

• 申請號: 201210578542.8
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103066153A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 胡安紅;曲銘浩;汝小寧;張津燕;徐希翔
• 申請（專利權）人: 福建鉑陽精工設備有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/078;H01L31/0352
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光伏太陽能電池技術領域，特別涉及一種硅基薄膜疊層太陽能電池及其制造方法。

背景技術

隨著能源的日益短缺，人們對太陽能的開發和利用日趨重視。市場對更大面積、更輕更薄且生產成本更低的新型太陽能電池的需求日益增加。在這些新型太陽能電池中，基于硅材料的硅基薄膜太陽能電池(以下簡稱薄膜太陽能電池)、特別是大面積薄膜太陽能電池的開發已受到世界范圍的廣泛關注。硅基薄膜太陽能電池用硅量極少，更容易降低成本，在硅原材料持續緊張的情況下，薄膜太陽電池已成為太陽能電池發展的新趨勢和新熱點。

硅基薄膜電池，目前主要有非晶硅薄膜電池、非晶硅鍺薄膜電池和納米硅薄膜電池。硅基薄膜太陽能電池是多層器件，如圖1所示，典型的薄膜太陽能電池通常包括玻璃基板10、透明導電前電極11、由p層12、i層13和n層14組成的p-i-n疊層結構，以及背電極15和背保護板16。其中p層12、i層13和n層14分別為p型摻雜薄膜硅層、i型(非摻雜或本征的薄膜硅層)和n型摻雜薄膜硅層。p層12和n層14在i層13之間建立一個內部電場，i層13將入射光能轉換成電能。這個p-i-n三層組合稱為一個光電單元，或一個“結”。單結薄膜太陽能電池含有單一的光電單元，而多結薄膜太陽能電池含有兩個或更多個疊加在一起緊密相連的光電單元。單結電池的轉換效率較低，主要是由于單結電池的光學帶隙是固定的，對于能量小于電池帶隙的太陽光，電池無法吸收，而對于能量大于電池帶隙的太陽光，大部分能量變成了熱能量消耗；另外，非晶硅和非晶硅鍺薄膜電池，存在光致衰減，電池不能做得太厚，這樣就更進一步減小了非晶電池的光吸收，限制了電池的穩定轉換效率。

為了能進一步提高硅基薄膜電池的轉換效率，降低電池生產成本，將非晶硅電池和納米硅電池進行疊加形成雙疊層電池，或將非晶硅電池、非晶硅鍺電池與納米硅電池進行疊加形成三疊層電池。這些疊層電池，能夠更大范圍地吸收太陽光，實現更高的穩定光電轉換效率。

然而，對于雙疊層或三疊層電池來說，影響疊層電池的轉換效率的關鍵因素之一是疊層電池中的隧穿結性能的好壞。單結電池的結構是具有正極作用的p層、發電層i層和具有負極作用的n層形成的pin結構，雙結疊層電池是pin/pin疊加結構，三結電池則是pin/pin/pin疊加結構。在上面的這種疊層電池結構中，會形成一個n/p的結構，連接上下兩個電池。由于這個n/p的電場與pin的電場方向相反，為減小這個n/p反向結勢壘對光生載流子收集的阻礙，需要將這個n/p做成一個導電性能非常好的具有歐姆接觸的隧穿結。目前隧穿結主要采用結晶化的具有較高電導的納米硅n層與納米硅p層直接接觸形成n/p反向結，一定程度上改善了n/p反向結的性能，改善了硅基薄膜疊層電池的效率。但是，這種簡單的n/p結構中，由于納米硅的p和n層具有較大的光吸收，原則上要求減少摻雜和減薄厚度。摻雜減少會降低p和n層的電導，減薄厚度，則會使p/n反向結的載流子復合得不充分，這些均會降低n/p反向結隧穿性能，同時降低電池的轉換效率。如何進一步提高硅基薄膜疊層電池的隧穿結的性能，同時不產生較大的吸收，對進一步提高硅基薄膜疊層電池的轉換效率具有非常重要的作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硅基薄膜疊層太陽能電池及其制造方法，能夠進一步提高硅基薄膜疊層電池的轉換效率。

本發明的硅基薄膜疊層太陽能電池的制造方法，包括：

在透明基板上沉積透明導電氧化物薄膜；

在所述透明導電氧化物薄膜表面依次沉積第一電池的正極p1層、發電層i1和負極n1層；

在所述第一電池的表面沉積第二電池的正極p2層、發電層i2和負極n2層，形成雙疊層電池；和/或

在所述第二電池表面進一步沉積第三電池的正極p3層、發電層i3和負極n3層，形成三疊層電池；其中，

在沉積n1/p2，和/或

n2/p3時，在結晶化的硅基n1和/或n2層中，

引入導電的納米硅氧薄膜，形成多層復合薄膜的隧穿結，同時對n1、p2和/或n2、p3的摻雜、晶化率和厚度進行調整和優化；

在電池表面沉積導電薄膜背電極；

進行層壓封裝和后續處理。

隧穿結中的n1或n2是晶化微晶硅和微晶硅氧的多層復合結構。

隧穿結中的n1或n2、p2或p3具有高晶化率、高摻雜以及非常薄的厚度。