[實用新型]非晶硅薄膜太陽能電池

有效

• 申請號: 201320681110.X
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN203553184U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 胡居濤;莊春泉;王勇;邱駿;符政寬
• 申請（專利權）人: 江蘇武進漢能光伏有限公司
• 主分類號: H01L31/0445
• 分類號: H01L31/0445;H01L31/076;H01L31/0352
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 徐琳淞

技術領域

本實用新型涉及一種非晶硅薄膜太陽能電池。

背景技術

硅薄膜太陽電池有原材料消耗少，易于大面積連續化生產，制備過程污染小等優點；是光伏電池的重要發展方向。傳統的非晶硅薄膜太陽電池光吸收層（I層）制備過程中，多使用固定氫稀釋方法，而高效率的非晶硅太陽電池光吸收層需在非晶硅到微晶硅過渡的階段，即初晶態（鄰近非晶硅到微晶硅相變閾值的非晶硅材料），此狀態制備窗口窄，需要特定的氫稀釋度（H2/SiH4流量比，一般10-40之間）；而氫稀釋度選擇較低時（10左右）制備出的薄膜多為非初晶態非晶硅；氫稀釋度選擇較高時，制備薄膜達到一定厚度即微晶化，縱向均勻性很難保證；故使用固定氫稀釋很難得到性能良好的初晶態材料及電池。

實用新型內容

本實用新型的目的是解決現有技術存在的問題，提供一種可有效提高電池的初始效率及光照穩定性的非晶硅薄膜太陽能電池。

實現本實用新型目的的技術方案是一種非晶硅薄膜太陽能電池：包括玻璃基板、電池前電極、硅薄膜太陽能電池和背電極；所述硅薄膜太陽能電池為單結硅薄膜太陽能電池或多結疊層硅薄膜太陽能電池，每結硅薄膜太陽能電池包括依次沉積的P層、I層和N層；所述單結硅薄膜太陽能電池的I層和多結疊層硅薄膜太陽能電池的頂電池的I層采用初晶態非晶硅I-a-Si:H。

所述每結硅薄膜太陽能電池的P層為由P1層和P2層組成的兩層結構；所述P1層為沉積在電池前電極上的非晶硅碳層P-a-SiC:H；所述P2層為納米硅碳P-nc-SiC:H。

所述P1層到I層之間的帶隙變化通過梯度CH₄摻雜量獲得；所述P1層帶隙為1.9eV、厚度為10nm；P2層厚度為8nm，帶隙由1.9eV漸變到為1.75eV。

所述單結硅薄膜太陽能電池的I層和多結疊層硅薄膜太陽能電池的頂電池的I層的厚度為300nm、帶隙為1.75eV；所述單結硅薄膜太陽能電池的N層和多結疊層硅薄膜太陽能電池的各結電池的N層為納米硅材料，帶隙為1.8eV、厚度為30nm。

所述背電極采用AZO/Al混合膜，其中AZO厚度70nm；Al膜200nm。

采用了上述技術方案后，本實用新型具有以下積極的效果：（1）對于非晶硅太陽電池，P層與I層界面狀態對電池性能影響很大；采用梯度氫稀釋光吸收層，薄膜開始生長時，氫稀釋度較高，薄膜的生長速率較低，而低速生長的薄膜性能穩定，與P層的界面接觸良好。

（2）本實用新型同樣適用于倒結構電池與各種疊層結構電池的頂電池，當此種電池用于疊層電池作為頂電池時，可提升電池的轉換效率與光照穩定性，同時可降低電池的厚度。

（3）本實用新型的太陽能電池的P層采用的非晶硅碳/納米硅碳雙層結構，P1非晶硅碳帶隙較高，適合作為電池的窗口層，且其氫稀釋度較低，與SnO2接觸可緩解SnO2在氫環境下的不穩定性；P2納米硅碳作為緩沖層的益處：納米硅碳的電導率高、缺陷低、光吸收系數低，可改善電池的界面接觸，提高電池的性能；同時梯度碳摻雜帶來的漸變帶隙進一步的改善了界面接觸。

附圖說明

為了使本實用新型的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中

圖1為本實用新型的非晶硅薄膜太陽能電池。

圖2為本實用新型的非晶硅薄膜太陽能電池的P層、I層、N層帶隙示意圖。

附圖中標號為：

玻璃基板1、電池前電極2、硅薄膜太陽能電池3、P層31、P1層31-1、P2層31-2、I層32、N層33、背電極4。

具體實施方式

（實施例1）

見圖1，本實施例的一種非晶硅薄膜太陽能電池，包括玻璃基板1、電池前電極2、硅薄膜太陽能電池3和背電極4。

電池前電極2為SnO₂透明導電玻璃。

硅薄膜太陽能電池3為單結硅薄膜太陽能電池，包括依次沉積的P層31、I層32和N層33。

P層31為由P1層31-1和P2層31-2組成的兩層結構；P1層31-1為沉積在電池前電極2上的非晶硅碳層P-a-SiC:H，帶隙1.9eV、厚度10nm左右；P2層31-2為納米硅碳P-nc-SiC:H，在P1與I層之間，起到P/I緩沖層的作用，厚度8nm左右，帶隙由1.9eV漸變到1.75eV，如圖2所示，使P1層到I層平緩過渡，帶隙的變化通過CH₄摻雜量（CH₄/SiH₄）梯度變化獲得（一般由10%-0漸變獲得）。