[發明專利]一種高轉化效率的納米硅薄膜太陽電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201510326126.2
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN104966757B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 章志斌
• 申請（專利權）人: 廣東漢能薄膜太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/068
• 分類號: H01L31/068;H01L31/0687;H01L31/18
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司44218
• 代理人: 童海霓,劉彥

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，特別是一種納米硅基疊層薄膜太陽能電池及其制備方法。

背景技術

硅基薄膜太陽能電池具有用料少、能耗低，可以在玻璃、不銹鋼和塑料等價格低廉的襯底上制備?p-i-n?型或?n-i-p?型結構的太陽能電池，這些特點使硅基薄膜太陽能電池成為進一步降低太陽能電池生產成本的希望。但是，由于非晶硅材料具有光致衰退效應，導致硅基薄膜太陽能電池的穩定性還有待提高，而且現在產業化的非晶硅單結太陽能電池的穩定光電轉換效率還較低。因此，如何提高硅基薄膜太陽能電池的光電轉換效率成為這種電池是否能夠大規模發展的關鍵。

針對以上所述問題，太陽能電池的研究者提出了疊層薄膜太陽能電池，成為改善硅基薄膜太陽能電池穩定性以及提高光電轉換效率的有效途徑。疊層薄膜太陽能電池指由至少兩個p-i-n?結或?n-i-p?結所疊合構成的電池。由于疊層太陽能電池中非晶硅層的厚度相對單結太陽能電池要薄很多，因此可以有效地降低疊層太陽能電池的光致衰退，以及提高穩定性。此外，使用不同光學帶隙的材料分別作為疊層太陽能電池中非晶硅基?p-i-n?結或?n-i-p?結的本征層，可以拓寬太陽能電池對太陽光譜的吸收，從而有效提高太陽能電池的穩定光電轉換效率。疊層薄膜太陽能電池中最具代表性、也最具發展潛力的則是非晶硅/微晶硅疊層薄膜太陽能電池。

非晶硅/微晶硅疊層薄膜太陽能電池雖已實現工業化生產，但仍存在核心原材料被國外主要幾家巨頭公司所壟斷導致原材料價格昂貴、生產工藝穩定性不佳、轉換效率不高等缺點，以上缺點導致太陽能電池的發電成本還是明顯高于傳統能源發電成本。因此，如何降低非晶硅/微晶硅疊層薄膜太陽能電池的生產成本、提高工業化生產穩定性和轉換效率成為這種電池是否能夠大規模發展的又一關鍵所在。

發明內容

本發明的最主要目的在于提供了一種大面積、高轉換效率、高穩定性、適合工業化生產的非晶硅/微晶硅疊層薄膜太陽能電池，且已應用到實際生產中。

本發明可以通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種高轉化率的納米硅薄膜太陽電池，包括透明襯底、前電極透明導電氧化層、預沉積層、非晶硅層、中間反射層、微晶硅層、背電極透明導電氧化層和反射封裝層，所述前電極透明導電氧化層、預沉積層、非晶硅層、中間反射層、微晶硅層、背電極透明導電氧化層、反射封裝層依次沉積疊加在所述透明襯底上。

所述非晶硅層包括非晶硅復合p層、非晶硅電池緩沖層、非晶硅復合i層和非晶硅復合n層，所述非晶硅復合p層、非晶硅電池緩沖層、非晶硅復合i層、非晶硅復合n層依次沉積疊加在所述預沉積層表面。

所述中間反射層包括反射層和高效隧穿復合結，所述反射層包括n型摻雜的μc-SiOx:H層和n型摻雜的μc-Si:H層，所述n型摻雜的μc-SiOx:H層、n型摻雜的μc-Si:H層均為雙層，所述n型摻雜的μc-SiOx:H層、n型摻雜的μc-Si:H層彼此交錯，所述n型摻雜的μc-SiOx:H層、n型摻雜的μc-Si:H層、高效隧穿復合結沉積疊加在所述非晶硅層表面。

所述微晶硅層包括微晶硅復合p層和微晶硅復合i層，所述微晶硅復合p層和微晶硅復合i層依次沉積疊加在所述中間反射層表面。

所述非晶硅沉積p層包括p型摻雜的a-SiOx:H層和a-SiCx:H層，所述非晶硅n層包括n型摻雜的a-Si:H層和n型摻雜的μc-Si:H層，所述p型摻雜的a-SiOx:H層和a-SiCx:H層依次沉積疊加在所述預沉積層表面，所述n型摻雜的a-Si:H層和n型摻雜的μc-Si:H層依次沉積疊加在所述非晶硅復合i層表面。

所述微晶硅復合p層包括p型摻雜的μc-Si:H層、μc-SiOx:H層和μc-Si:H層，所述微晶硅復合i層包括μc-Si:H?i層、a-Si:H?i層，所述復合p層、復合i層、微晶硅電池n層依次沉積疊加在所述中間反射層表面。

所述前電極透明導電氧化層和背電極透明導電氧化層均包括Seed層和Bulk層。

所述預沉積層是采用等離子體增強化學氣相沉積方法沉積的，所述預沉積層的材料包括a-Si:H、a-SiCx:H和a-SiOx:H中的一種或二種以上。

進一步地，所述反射封裝層包含高反射率的共聚物和玻璃背板。高反射率的共聚物包含白色EVA、PVB，主要為白色EVA。玻璃背板包括未鋼化玻璃、半鋼化玻璃和鋼化玻璃，