一種提高太陽能電池板光電轉換效率的方法
2023-12-10 08:21:07 2
專利名稱：一種提高太陽能電池板光電轉換效率的方法
技術領域：
本發明涉及一種提高太陽能電池板光電轉換效率的方法，屬於太陽能電池製造領域，特別是一種基於改進的TCO薄膜層提高太陽能電池板光電轉換效率的方法。
背景技術：
隨著光伏發電技術的發展，尤其是近年來薄膜太陽電池的大量產業化，透明導電氧化物薄膜-簡稱為TCO-作為薄膜太陽電池中必不可少的一部分，引起了極大的關注。薄膜太陽電池的前電極採用的是透明導電氧化物(TCO)玻璃，它的性能對於電池的轉換效率有著至關重要的作用。太陽電池要求前電極具有高透過率和高電導率，透明導電薄膜要求所選用的半導體材料在可見光區具有高的光穿透性，其材料的帶隙寬度大於3eV。近年來，透明導電薄膜的材料主要集中在金屬氧化物半導體，如Sn02, In203, ZnO等薄膜。 目前研究最多的透明導電薄膜材料是ZnO基的TCO薄膜材料，此材料對於氫離子是穩定的，同時比FTO具有更好的光透過率。但是在實際應用中由於目前ZnO基透明導電薄膜與光電轉化區薄膜的界面匹配エ藝尚不完善，相對於FTO導電膜對光電轉換效率貢獻沒有明顯的優勢，為了將理論上應該存在的優勢徹底的體現出來，有必要對TCO薄膜的結構及其組成進行改進。
發明內容
本發明為解決現有技術中由於ZnO基透明導電薄膜與光電轉化區薄膜的界面匹配エ藝尚不完善，影響光電轉換效率的技術問題，設計了一種基於改進的TCO薄膜層提高太陽能電池板光電轉換效率的方法，通過將TCO薄膜層設計為多層複合型結構、並將各個層的摻雜濃度進行合理控制、形成漸變梯度，大大提高了電池板的透光率和導電率，有效地提高太陽電池光電轉化效率。本發明為實現上述發明目的採用的技術方案是，基於改進的TCO薄膜層提高太陽能電池板光電轉換效率的方法，以上方法的實施步驟中包括在玻璃原片上沉積ZnO基的TCO薄膜層，上述的TCO薄膜層是由ZnO基靶材藉助濺射エ藝在玻璃原片上沉積形成的2 4層的ZnO基複合型薄膜，其中複合型薄膜中各層的摻雜濃度呈梯度分布。本發明的關鍵是通過將TCO薄膜層設計為多層複合型結構、並將各個層的摻雜濃度進行合理控制、形成漸變梯度，大大提高了電池板的透光率和導電率，有效地提高太陽電池光電轉化效率。TCO薄膜層的摻雜濃度形成漸變梯度從而影響太陽能電池板光電轉換效率，一方面通過合理控制的漸變梯度薄膜與單濃度梯度薄膜相比，電性能和透光率都可得到明顯改善，可更有效的提高可利用光能，從而提高電池轉換效率；另外該發明可改善TCO薄膜界面與矽基電池界面的晶格匹配，降低電池的內電阻，提高光能的利用率，從而提高太陽電池的轉換效率。
具體實施方式
基於改進的TCO薄膜層提高太陽能電池板光電轉換效率的方法，以上方法的實施步驟中包括在玻璃原片上沉積ZnO基的TCO薄膜層，上述的TCO薄膜層是由ZnO基靶材藉助濺射エ藝在玻璃原片上沉積形成的2 4層的ZnO基複合型薄膜，其中複合型薄膜中各層的摻雜濃度呈梯度分布。上述的複合型薄膜是由依次沉積在玻璃原片上的摻Rl的第一 ZnO基薄膜及摻R2的第二 ZnO基薄膜組成，其中，第一 ZnO基薄膜的摻雜濃度是0. 2%_1%，第二 ZnO基薄膜的摻雜濃度是0. 8%-3%，Rl和R2均分別是元素Al、Ga、Zr中的ー種。下面表I中給出了以上兩個膜層中分別摻雜Rl和R2的摻雜濃度的具體實施例。表I :
權利要求
1.基於改進的TCO薄膜層提高太陽能電池板光電轉換效率的方法，以上方法的實施步驟中包括在玻璃原片上沉積ZnO基的TCO薄膜層，其特徵在於所述的TCO薄膜層是由ZnO基靶材藉助濺射エ藝在玻璃原片上沉積形成的2 4層的ZnO基複合型薄膜，其中複合型薄膜中各層的摻雜濃度呈梯度分布。
2.根據權利要求I所述的基於改進的TCO薄膜層提高太陽能電池板光電轉換效率的方法，其特徵在於所述的複合型薄膜是由依次沉積在玻璃原片上的摻Rl的第一 ZnO基薄膜及摻R2的第二 ZnO基薄膜組成，其中，第一 ZnO基薄膜的摻雜濃度是0. 2%_1%，第二 ZnO基薄膜的摻雜濃度是0. 8%-3%，Rl和R2均分別是元素Al、Ga、Zr中的ー種。
3.根據權利要求I所述的基於改進的TCO薄膜層提高太陽能電池板光電轉換效率的方法，其特徵在於所述的複合型薄膜是由依次沉積在玻璃原片上的摻R3的第三ZnO基薄膜、摻R4的第四ZnO基薄膜及摻R5的第五ZnO基薄膜組成，其中，第三ZnO基薄膜的摻雜濃度是0. 2%-1%，第四ZnO基薄膜的摻雜濃度是0. 6%-2%，第五ZnO基薄膜的摻雜濃度是O.8%-3%，R3、R4和R5均分別是元素Al、Ga、Zr中的ー種。
4.根據權利要求I所述的基於改進的TCO薄膜層提高太陽能電池板光電轉換效率的方法，其特徵在於所述的複合型薄膜是由依次沉積在玻璃原片上的摻R6的第六ZnO基薄膜、摻R7的第七ZnO基薄膜、摻R8的第八ZnO基薄膜及摻R9的第九ZnO基薄膜組成，其中，第六ZnO基薄膜的摻雜濃度是0. 2%-1%，第七ZnO基薄膜的摻雜濃度是0. 6%_2%，第八ZnO基薄膜的摻雜濃度是O. 8%-3%、第九ZnO基薄膜的摻雜濃度是I. 2%-3. 5%，R6、R7、R8和R9均分別是元素Al、Ga、Zr中的ー種。
5.根據權利要求I所述的基於改進的TCO薄膜層提高太陽能電池板光電轉換效率的方法，其特徵在於所述的TCO薄膜層的厚度是10(T2000nm。
全文摘要
一種提高太陽能電池板光電轉換效率的方法，解決了現有技術中由於ZnO基透明導電薄膜與光電轉化區薄膜的界面匹配工藝尚不完善，影響光電轉換效率的技術問題，採用的技術方案是，基於改進的TCO薄膜層提高太陽能電池板光電轉換效率的方法，以上方法的實施步驟中包括在玻璃原片上沉積ZnO基的TCO薄膜層，上述的TCO薄膜層是由ZnO基靶材藉助濺射工藝在玻璃原片上沉積形成的2~4層的ZnO基複合型薄膜，其中複合型薄膜中各層的摻雜濃度呈梯度分布。本發明的關鍵是通過將TCO薄膜層設計為多層複合型結構、並將各個層的摻雜濃度進行合理控制、形成漸變梯度，大大提高了電池板的透光率和導電率，有效地提高太陽電池光電轉化效率。
文檔編號H01L31/18GK102694066SQ201210095209
公開日2012年9月26日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者李兆廷, 林宏達, 王毓婷, 陳志維, 馬賀 申請人:東旭集團有限公司, 成都泰軼斯太陽能科技有限公司