[發明專利]薄膜太陽能電池

無效

• 申請號: 201310219741.4
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103296122A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 胡安紅;汝小寧;曲銘浩;郁操;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: H01L31/0725
• 分類號: H01L31/0725;H01L31/0747;H01L31/072;H01L31/0224;H01L31/0216;H01L31/0264;H01L31/074;H01L31/0745
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技術領域

本發明涉及光伏太陽能電池技術領域，特別涉及一種薄膜太陽能電池。

背景技術

硅基薄膜太陽能電池，尤其是非晶硅與微晶硅相結合的多疊層電池結構，已經成為太陽能光伏領域中最有競爭力的一種替代電池，產業化的電池效率已經達到10％的水準。目前這種多疊層電池的光電轉換效率仍然偏低，需要進一步將轉換效率提高到12％以上。然而，效率的提高依賴于新工藝或新結構的引入，來提高光的有效吸收，降低電池的結構缺陷和增大電池的電壓和電流。

在正極p層、發電層i層、負極n層形成的pin結構的單節電池或多疊層電池中，目前大量的研究和實驗多數集中在電池的p層和i層方面。當然，這是由于pin型的電池結構中，p層作為太陽光入射的窗口層，減少p層的吸收和反射，對電池的性能有非常大的影響；而發電層i層作為電池的核心，其性能的好壞對電池的影響至關重要。唯獨電池的負極n層，目前為止，對其要求還主要是電學性能。首先，作為電池的n層，理想的情況應該是能夠將入射的光經過n層的反射再次進入到i層，同時n層本身不會對太陽光產生吸收；其次，n層作為電池的最后一層，尤其是微晶硅薄膜電池的最后一層，還應當起到對電池表面的保護和表面缺陷的鈍化作用。除此之外，就n層本身的電學性能來說，需要有寬的光學帶隙，可以提高電池的內建電場，以期獲得高的光生電壓，同時，由于此寬光學帶隙的n層對沒被i層吸收的光子吸收很小，因此可通過背電極經過多次反射，達到更有效的吸收。最后，n層與其后面的電流引出層(導流作用)接觸時，還需要高的電導率來降低電池的接觸電阻。

以上這些對n層的要求，對于進一步提高硅基薄膜太陽能電池光電轉換效率具有重大的意義。因此，如何設計出這樣一種具有以上多種功能的新型n層或其復合結構，實現在10％轉換效率的基礎上進一步將電池的效率提高到12％，顯得尤為重要。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種薄膜太陽能電池，能夠進一步提高硅基薄膜太陽能電池的光電轉換效率。

本發明提高的一種薄膜太陽能電池，包括玻璃基板、前電極、多結硅基薄膜電池的各層系以及背電極，所述多結硅基薄膜電池的底電池的N層為復合疊層結構。

所述N層復合疊層結構依次包括非晶N型a-Si、納米硅氧μc-SiOx或納米硅碳μc-SiCx薄膜，和非晶N型a-Si或者N型微晶硅μc-Si層。

所述納米硅氧μc-SiOx或納米硅碳μc-SiCx薄膜的導電類型為N型。

所述納米硅氧μc-SiOx或納米硅碳μc-SiCx薄膜的制備采用射頻等離子體增強化學氣相沉積技術或熱絲化學氣相沉積技術或甚高頻等離子體增強化學氣相沉積技術或電子回旋共振化學氣相沉積技術或微波等離子體化學氣相沉積技術。

所述復合疊層結構為a-Si/μc-SiOx/a-Si，或a-Si/μc-SiOx/μc-Si，或μc-Si/μc-SiOx/a-Si或a-Si/μc-SiCx/a-Si，或a-Si/μc-SiCx/μc-Si，或μc-Si/μc-SiCx/a-Si結構。

所述復合疊層結構中的SiOx或SiCx為摻雜的結晶化的導電層，晶化率在20-70％，厚度在2-150nm，折射率為1.8-2.8，電導率為10^-1-10^-8S/cm。

所述復合疊層結構中的a-Si，摻雜濃度在0.2％-10％，厚度在2-15nm。

所述復合疊層結構中的μc-Si，摻雜濃度在1％-5％，厚度在4-10nm。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明通過采用一種新型n層復合結構來提高硅基薄膜電池光電轉換效率，在硅基薄膜電池的底電池微晶硅電池中引入導電的納米硅氧或硅碳薄膜，形成多層復合的n層薄膜，同時為了降低SiOx或SiCx前面或后面的n摻雜層對長波光的吸收以及為了提高電池的開路電壓和填充因子，將其設計成非晶n型a-Si摻雜層，并對其摻雜、厚度、折射率、電導率等進行調整和優化，最終達到提高非晶硅與微晶硅多疊層電池轉換效率的目的。本發明能夠在0.7nm/s的高沉積速率和0.8m²的大尺寸基板上制備出轉換效率12％以上的非晶硅/微晶硅雙疊層電池和非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅三疊層電池。

附圖說明