內聯疊層非晶矽光電池的製作方法

2023-09-17 22:25:50 2

專利名稱：內聯疊層非晶矽光電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種內聯疊層非晶矽光電池，屬於光電池的技術領域。
現有的內聯弱光型非晶矽光電池，其有源工作層為非晶矽單結P-I-N型結構，對陽光或螢光吸收並不充分，能量轉換效率低，光電池的串聯內阻較大，只能適用於弱光的條件，而且在強光條件下，光致退化效應較為嚴重。
現有的內聯強光型非晶矽光電池，不管其有源工作層為單結或多結的疊層非晶矽二極體結構，其背電極均採用鋁膜。由於製造工藝不夠完善，使光電池的性能不穩定，而且外觀一致性差。
本實用新型的目的是要提供一種內聯疊層非晶矽光電池，它可以克服上述的缺點，其導電極採用導電漿料製成，使導電性能穩定，外觀一致性良好；非晶矽層採用雙結非晶矽P1-I1-N1/P2-I2-N2型疊層結構，能量轉換效率高，輸出電壓也提高，可以在強光條件下使用，光致退化效應小，而且光電池成本低，易於製造。
本實用新型的目的是這樣實現的一種內聯疊層非晶矽光電池，其特徵在於在玻璃基底(1)的表面濺射沉積透明導電膜(2)，再覆蓋一層雙結疊層型非晶矽薄膜(3)，背電極(4)覆蓋於非晶矽薄膜(3)上。透明電極(2)之間有隔離溝道A，非晶矽薄膜(3)之間有隔離溝道(C)，透明電極(2)溝道A與非晶矽層(3)的溝道(C)之間的平移距離為B。背電極(4)之間的溝道為(E)，與非晶矽薄膜層(3)溝道C相距為D，由此形成透明電極(2)，非晶矽層(3)和背電極(4)三層的三條相互錯位的串聯結構。背電極(4)左邊的窄條形，形成電池引出的正電極，而右邊一塊背電極構成引出的負電極。
非晶矽薄膜層(3)是雙結疊層P1-I1-N1/P2-I2-N2的結構，其中P1P2為非晶矽碳層a-SiCxH，I1層為未摻雜寬帶隙非晶矽層a-SiH，N1N2為N型a-SiH，I2層為未摻雜窄帶隙非晶矽鍺層a-SiGexH(x＝0-0.5。
背電極(4)由導電漿料，如導電碳膏、銀漿、銅漿製成。
非晶矽薄膜層(3)的溝道寬度不大於0.4mm。


圖1 非晶矽光電池剖視圖；圖2 非晶矽光電池俯視圖；圖3 一節電池的剖視圖；圖4 透明電極示意圖；圖5 光電池的非晶矽層示意圖；圖6 背電極示意圖。
茲結合附圖對內聯疊層型非晶矽光電池的結構詳細敘述由圖1、2，玻璃基底(1)是由厚度為1.1mm的超薄玻璃製成，其幾何尺寸為數平方釐米麵積，例如為12×30mm2，在該玻璃基底(1)的表面濺射沉積一層ITO透明導電膜的透明電極(2)，其厚度為20-60nm，使用蝕刻工藝方法，才將這層透明導電膜製成透明電極(2)，它可保證各單元電極之間電氣絕緣，然後利用輝光放電法沉積PIN/PIN雙結疊層型非晶矽薄膜(3)，總厚度約為0.5μm，再使用雷射在非晶矽薄膜(3)上刻出直線透明溝道(圖1)，寬度為0.15mm，導電漿料的背電極(4)是用絲印方法加在非晶矽薄膜(3)上，使背電極(4)覆蓋於非晶矽薄膜(5)的溝道(E)上，保證單元背電極間電氣絕緣，由此組成一內聯疊層非晶矽光電池。最後在基片上印上保護漆、字符，引出電極就得到成品。
圖1和圖2是表示四節電池互相串聯的結構，前一節電池的背電極(4)與後一節電池的透明電極(2)連接，其中透明電極(2)的隔離溝道A與非晶矽隔離溝道(C)之間的平移間隔為B，非晶矽(3)的隔離溝道(C)與背電極(4)的隔離溝道E之間的平移間隔為D。
由圖3，每一節光電池都是透明電極(2)非晶矽(3)P1-I1-N1/P2-I2-N2雙結疊層結構和背電極(4)構成，其中P1P2層是a-SiCxH，x≈0.50，厚度約為10-15nm，I1層為未摻雜寬帶隙非晶矽a-SiH層，厚度為80-150nm，I2層未摻雜窄帶隙非晶矽鍺a-siGexH層，厚度為200-350nm；X＝0-0.50，N1和N2都是n型非晶矽a-SiH層，厚度約為20-30mm，為了實現上下P-I-N結之間的遂道連結，N1和P2層的摻雜濃度高達1％-5％。
由圖4，透明電極(2)是採用ITO或二氧化錫透明導電膜製成，圖4為由4個單元電池組成的非晶矽光電池透明電極(2)的圖形，它由4個長方形透明導電膜組成，相鄰透明電極之間由寬度為A的溝道隔開，保證可靠的電氣絕緣。
由圖5，非晶矽層(3)均勻覆蓋在玻璃基片(1)和透明電極(2)上面，並且在與透明電極(2)的隔離溝道(A)相距為B的位置上形成寬度小於0.4mm的直線溝道(C)，也就是在同一方向形成與透明電極隔離溝道錯位的直線溝道C，並且裸露出透明的導電膜(2)，圖5表示由4個單元組成的非晶矽光電池非晶矽膜(3)。
由圖6，背電極(4)由導電漿料製成，例如導電碳膏、銀漿、銅漿等導電漿料，每個單元背電極均為長方形，其隔離溝道(E)與非晶矽溝道(C)平行，其間距為D(圖1)。
圖6表示由4個單元組成的非晶矽光電池的背電極(4)，它共有5個背電極塊，左邊第1個窄條形覆蓋住透明電極(2)與非晶矽隔離溝道E，形成光電池引出的正電極，第2、3、4個背電極均為較大的長方形，同樣也覆蓋住透明電極(2)與非晶矽(3)的溝道E，而第5塊背電極(4)形成在第5塊非晶矽膜(3)上，個透明電極(2)圖形上，構成光電池引出的負電極。
用這種方法製成光電池，其透明電極(2)非晶矽(3)和背電極(4)形成三條溝道A、C、E相互錯位串聯結構，由此組成了圖1所表示的光電池。
另一個實施例，玻璃基底(1)厚度仍為1.1mm，但尺寸為25×30mm2，其餘透明電極(2)非晶矽膜(3)背電極(4)均無變化，也可製成適用的光電池。
與現有技術相比，內聯層非晶矽光電池具有下列優點1、非晶矽層採用P1-I1-N1/P2-I2-N2雙結疊層結構，轉換效率高，輸出電壓高，近似於單結光電池電壓的2倍。
2、既適合於弱光，也適合於強光環境下使用，光致退化效應小。
3、背電極用導電漿料製作，電性能穩定，外觀一致性良好。
4、製造簡易，原料和設備投資費較小，使成本降低。
5、本光電池可由m個單元電池組成，m是大於1的正數。
權利要求1.一種內聯疊層非晶矽光電池，其特徵在於在玻璃基底(1)的表面濺射沉積透明導電膜(2)，再覆蓋一層雙結疊層型非晶矽薄膜(3)，背電極(4)覆蓋於非晶矽薄膜(3)上，透明電極(2)之間有隔離溝道A，非晶矽薄膜(3)之間有隔離溝道(C)，透明電極(2)溝道A與非晶矽層(3)溝道(C)之間的平移距離為B，背電極(4)之間的溝道為(E)，與非晶矽薄膜層(3)溝道C相距為D，由此形成透明電極(2)，非晶矽層(3)和背電極(4)三層的三條相互錯位的串聯結構，背電極(4)左邊的窄條形，形成電池引出的正電極，而右邊一塊背電極構成引出的負電極。
2.根據權利要求1所述的光電池，其特徵在於非晶矽薄膜層(3)是雙結疊層P1-I1-N1/P2-I2-N2的結構，其中P1P2為非晶矽碳層a-SiCxH，I1層為未摻雜寬帶隙非晶矽層a-SiH，N1N2為N型a-SiH，I2層為未摻雜窄帶隙非晶矽鍺層a-SiGexH(x＝0-0.5)。
3.根據權利要求1所述的光電池，其特徵在於背電極(4)由導電漿料，如導電碳膏、銀漿、銅漿製成。
4.根據權利要求1所述的光電池，其特徵在於非晶矽薄膜層(3)的溝道寬度不大於0.4mm。
專利摘要一種內聯疊層非晶矽光電池,由玻璃基底、透明電極、非晶矽層和導電漿料背電極構成,如圖1所示。非晶矽層具有P
文檔編號H01L31/04GK2390280SQ99244708
公開日2000年8月2日 申請日期1999年9月14日 優先權日1999年9月14日
發明者廖顯伯, 何承義, 邵明, 賈嶺 申請人:珠海道元科技發展有限公司