[發明專利]一種納米晶硅薄膜太陽能電池的制備方法

有效

• 申請號: 201710006430.8
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN106711288B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 黃仕華
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙)33216
• 代理人: 朱楓

1.一種納米晶硅薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，該制備方法包括：

1）制備帶隙寬度可調控的納米晶硅薄膜：利用等離子體化學氣相沉積，制備納米晶硅薄膜，具體工藝參數如下：射頻輝光的激勵功率為0.5~1.5W/cm²；氫的稀釋比，即氫氣與硅烷的體積比為40~120，襯底溫度為150~250℃ ；反應氣壓為150~500Pa，可以獲得帶隙寬度在1.65~1.25eV可調的納米晶薄膜；

2）氧化硅薄膜的制備；利用等離子體化學氣相沉積制備微晶氧化硅薄膜，其襯底溫度為150~250℃ ；反應氣壓為150~500Pa，射頻輝光的激勵功率為0.5~1.5W/cm²，增加一CO₂生長氣源；氫稀釋比固定為300，調節CO₂稀釋比，即CO₂與硅烷的體積比，微晶氧化硅的材料特性參數變化如下：當CO₂稀釋比從0到1.5變化時，電導率由0.1S/cm下降到10^-10S/cm，帶隙寬度從1.85eV增加到2.25eV；對于薄膜在光波長為500nm處的折射率而言，CO₂稀釋比從0增加到1.5時，微晶氧化硅的折射率從4.1減少到2.5；CO₂稀釋比固定為0.8，調節氫稀釋比，微晶氧化硅的材料特性參數變化如下：當氫稀釋比小于300時，暗電導率維持在10^-8S/cm附近，氫稀釋比從300增加到450時，暗電導率快速增加到10^-3S/cm；當氫稀釋比從0增加到450時，帶隙寬度從1.9增加到2.3eV；

3）氧化硅為窗口層的帶隙可調的納米晶硅薄膜太陽能電池制備：電池的結構為：銀電極/p型微晶氧化硅/帶隙漸變的納米晶硅/n型納米硅/ITO導電玻璃；p型微晶氧化硅的生長氣源為CO₂、SiH₄、H₂，摻雜氣體為硼烷，由濃度0.5%的H₂稀釋，摻雜濃度B₂H₆/ SiH₄為0.5%；CO₂稀釋比為0.8~1.2，氫稀釋比為300~350；生長時的反應氣壓200~250Pa、襯底溫度250℃ 和輝光功率密度為0.5~1.0W/cm²；微晶氧化硅的生長厚度為20nm；

4）制備帶隙漸變的納米晶硅p-i-n 型薄膜電池：把本征層均分為若干層，每層除了氫稀釋比、輝光功率或反應氣壓不同之外，其余生長參數均相同；具體參數如下：本征層的總厚度為400nm，共分為10層，生長溫度為250℃ ，反應氣壓為150Pa，輝光功率為0.5~1.0W/cm²；氫稀釋比開始設為40，每沉積20分鐘改變一次氫稀釋比，從40、50、60、70、80、90、100、110、120依次變化到130，得到帶隙寬度逐漸減小的10層納米晶薄膜；生長n型納米晶硅的生長溫度為250℃ ，反應氣壓為150Pa，輝光功率為0.5~1.0W/cm²，氫稀釋比為130，摻雜氣體為磷烷PH₃，以0.5%的H₂稀釋，摻雜濃度PH₃/ SiH₄為1.0%；最后，蒸鍍金屬銀為背電極。