[發(fā)明專利]可調(diào)帶隙量子阱結(jié)構(gòu)的柔性襯底太陽能電池及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310742938.6
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103715284A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鐵巖;趙琰;張東;鞠振河;鄭洪;李昱材;宋世巍;王健;邊繼明;劉寶丹
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工程學(xué)院
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0392;H01L31/075;H01L31/18
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種可調(diào)帶隙量子阱結(jié)構(gòu)的柔性襯底太陽能電池，其特征在于是以PI作為柔性襯底，襯底上是AlN絕緣層，AlN絕緣層上方是Al背電極，Al背電極上方是作為緩沖層的GZO基導(dǎo)電薄膜，GZO基導(dǎo)電薄膜上方是N型nc-Si:H薄膜，N型nc-Si:H薄膜上方是I層本征In_xGa_1-xN薄膜，I層本征In_xGa_1-xN薄膜上方是P型nc-?Si:H薄膜，P型nc-?Si:H薄膜上方是GZO基導(dǎo)電薄膜，GZO基導(dǎo)電薄膜上方是Al金屬電極；具體結(jié)構(gòu)是：Al電極/GZO?/P型nc-Si:H/I層本征In_xGa_1-xN/N型nc-Si:H/GZO?/Al背電極/AlN/?PI柔性襯底，其中I層本征In_xGa_1-xN薄膜的帶隙寬度可調(diào)且具有量子阱結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)帶隙量子阱結(jié)構(gòu)的柔性襯底太陽能電池，其特征在于所述的In_xGa_1-xN量子阱本征晶體薄膜，x在0~1間任意取值。

3.一種如權(quán)利要求1所述的可調(diào)帶隙量子阱結(jié)構(gòu)的柔性襯底太陽能電池的制備方法，其特征在于按照以下步驟進行：

???（1）將PI襯底基片用去離子水超聲波清洗后，用N₂吹干送入磁控濺射反應(yīng)室，在9.0×10^-4?Pa真空的條件下，以金屬鋁為靶材，以Ar和N₂混合氣體作為反應(yīng)源，Ar和N₂流量比（4~10）:1，將柔性PI襯底基片加熱到100~200℃，沉積制備AlN絕緣層，沉積時間為30~60min；

????（2）在磁控濺射制備中繼續(xù)制備金屬Al背電極，以Ar作為氣體反應(yīng)源，以金屬鋁為靶材，控制氬氣流量為10~20sccm，襯底溫度為50~150℃，沉積時間為3~10min，此時的結(jié)構(gòu)是Al背電極/AlN絕緣層/?PI柔性襯底；

（3）采用ECR-PEMOCVD制備GZO基透明導(dǎo)電薄膜，將沉積有AlN絕緣層和Al背電極的柔性PI襯底基片于反應(yīng)室內(nèi)加熱到200～400℃，向反應(yīng)室中通入Ar攜帶的三甲基鎵（TMGa）、二乙基鋅(DEZn)和O₂，TMGa、DEZn和O₂的流量比為1:2:80，控制微波功率為650W，沉積氣壓為0.8~1.2Pa，沉積時間為10～20min，此時的結(jié)構(gòu)是GZO基透明導(dǎo)電薄膜/Al背電極/AlN/?PI柔性襯底基片；

???（4）繼續(xù)采用ECR-PEMOCVD制備N型nc-Si:H薄膜，向反應(yīng)室中通入Ar稀釋的SiH₄以及H₂稀釋的PH₃，Ar稀釋的SiH₄流量為5～8sccm，?H₂稀釋的PH₃流量為為0.5～5sccm，H₂流量為25~40sccm，控制沉積溫度為250～350℃，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8~1.2Pa，沉積時間為30～80min，此時的結(jié)構(gòu)是N型nc-Si:H/GZO?/Al背電極/AlN?/?PI柔性襯底基片；

???（5）繼續(xù)采用ECR-PEMOCVD制備帶隙可調(diào)的In_xGa_1-xN量子阱本征晶體薄膜，向反應(yīng)室中通入H₂稀釋的TMGa和三甲基銦（TMIn），TMGa和TMIn流量比為2:1，?N₂流量為80~120sccm，沉積溫度為200～300℃，微波功率為650W，沉積氣壓為0.9~1.4Pa，沉積時間為40～60min，此時結(jié)構(gòu)是I層本征In_xGa_1-xN/N型nc-Si:H/GZO?/Al背電極/AlN絕緣層/?PI柔性襯底基片；

???（6）繼續(xù)采用ECR-PEMOCVD制備P型nc-?Si:H薄膜，向反應(yīng)室中通入Ar稀釋的SiH₄以及H₂稀釋的B₂H₆，Ar稀釋的SiH₄流量為5～8sccm，為H₂稀釋的B₂H₆流量為0.3～8sccm，H₂流量為25sccm，沉積溫度為250℃～350℃，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8Pa~1.2Pa，沉積時間為30～80min，此時結(jié)構(gòu)是P型nc-?Si:H/I層本征In_xGa_1-xN/N型nc-Si:?GZO?H/GZO?Al背電極/AlN絕緣層/?PI柔性襯底基片；

???（7）繼續(xù)采用ECR-PEMOCVD制備GZO基透明導(dǎo)電薄膜，向反應(yīng)室中通入Ar攜帶的TMGa、DEZn和O₂，TMGa、DEZn和氧氣O₂的流量比為1:2:80，沉積溫度為200～400℃，微波功率為650W，沉積氣壓為0.8~1.2Pa，沉積時間為10～20min，此時結(jié)構(gòu)是GZO?/P型nc-Si:H/I層本征In_xGa_1-xN/N型nc-Si:H/GZO?/Al背電極/AlN/?PI柔性襯底基片；

??（8）最后采用磁控濺射反應(yīng)室制備金屬Al電極，以Ar作為氣體反應(yīng)源，以金屬鋁為靶材，Ar流量為10~20sccm，襯底溫度為50~150℃，沉積時間為3~10min，最終得到結(jié)構(gòu)為Al電極/GZO?/P型nc-Si:H/I層本征In_xGa_1-xN/N型nc-Si:H/GZO?/Al背電極/AlN/?PI柔性襯底基片的太陽能柔性電池。

4.????根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可調(diào)帶隙量子阱結(jié)構(gòu)的柔性襯底太陽能電池的制備方法，其特征在于所述的磁控濺射用金屬鋁靶材的純度為99.99%。